ОДМ 218.3.119-2019. Отраслевой дорожный методический документ. Методические рекомендации по применению нежестких дорожных одежд с основаниями из укрепленных или обработанных вяжущими каменных материалов и грунтов
(издан на основании Распоряжения Росавтодора от 08.06.2020 № 1724-р)
Примечание
Текст документа приведен в соответствии с публикацией на сайте https://rosavtodor.gov.ru/ по состоянию на 27.05.2022. Документ рекомендован к применению с 08.06.2020 Распоряжением Росавтодора от 08.06.2020 № 1724-р.
Издан на основании Распоряжения Федерального дорожного агентства от 8 июня 2020 г. № 1724-р
ОТРАСЛЕВОЙ ДОРОЖНЫЙ МЕТОДИЧЕСКИЙ ДОКУМЕНТ
МЕТОДИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ ПО ПРИМЕНЕНИЮ НЕЖЕСТКИХ ДОРОЖНЫХ ОДЕЖД С ОСНОВАНИЯМИ ИЗ УКРЕПЛЕННЫХ ИЛИ ОБРАБОТАННЫХ ВЯЖУЩИМИ КАМЕННЫХ МАТЕРИАЛОВ И ГРУНТОВ
1 РАЗРАБОТАН акционерным обществом «Институт „Стройпроект“ (АО „Институт „Стройпроект“).»
Коллектив авторов: канд. техн. наук Н.Н. Беляев (руководитель работ), инж. А.Ю. Васильев, инж. А.Ю. Вишневецкая, канд. техн. наук Д.В. Герчин, инж. М.Ю. Горохов, канд. техн. наук С.О. Гунин, инж. О.В. Ефименко, канд. техн. наук П.В. Иванов, канд. экон. наук В.А. Коростелев, инж. К.С. Костина, канд. техн. наук, проф. Ю.Г. Лазарев, д-р техн. наук Г.С. Меренцова, канд. техн. наук Н.И. Паневин, инж. А.В. Шутров.
2 ВНЕСЕН Управлением научно-технических исследований и информационного обеспечения Федерального дорожного агентства.
3 ИЗДАН на основании распоряжения Федерального дорожного агентства от 08.06.2020 № 1724-р.
4 ИМЕЕТ РЕКОМЕНДАТЕЛЬНЫЙ ХАРАКТЕР.
1.1 Настоящий отраслевой дорожный методический документ (далее — методический документ) разработан в дополнение и развитие действующей нормативной базы дорожного хозяйства и содержит рекомендации по проектированию, строительству и эксплуатации нежестких дорожных одежд с монолитными слоями оснований из укрепленных или обработанных вяжущими каменных материалов и грунтов (далее — нежесткие дорожные одежды с основаниями из укрепленных материалов).
1.2 Положения раздела 6 данного методического документа применяются при разработке новой проектной документации. На объектах, запроектированных или начатых строительством до введения в действие настоящего методического документа, его положения могут внедряться по согласованию между заказчиком и подрядчиком.
1.3 При сравнении вариантов нежестких дорожных одежд с основаниями из укрепленных материалов с другими нежесткими дорожными одеждами положения методического документа применяются также и в отношении других нежестких дорожных одежд.
В настоящем методическом документе использованы нормативные ссылки на следующие документы:
ГОСТ 27.002-2015 Надежность в технике. Термины и определения
ГОСТ 83-79 Реактивы. Натрий углекислый. Технические условия
ГОСТ 450-77 Кальций хлористый технический. Технические условия
ГОСТ 2156-76 Натрий двууглекислый. Технические условия
ГОСТ 3769-78 Аммоний сернокислый. Технические условия
ГОСТ 4148-78 Реактивы. Железо (II) сернокислое 7-водное. Технические условия
ГОСТ 6318-77 Натрий сернокислый технический. Технические условия
ГОСТ 10060-2012 Бетоны. Методы определения морозостойкости
ГОСТ 10564-75 Латекс синтетический СКС-65ГП. Технические условия
ГОСТ 10834-76 Жидкость гидрофобизирующая 136-41. Технические условия
ГОСТ 13078-81 Стекло натриевое жидкое. Технические условия
ГОСТ 14613-83 Фибра. Технические условия
ГОСТ 15467-79 Управление качеством продукции. Основные понятия. Термины и определения
ГОСТ 22733-2016 Грунты. Метод лабораторного определения максимальной плотности
ГОСТ 23558-94 Смеси щебеночно-гравийно-песчаные и грунты, обработанные неорганическими вяжущими материалами, для дорожного и аэродромного строительства. Технические условия
ГОСТ 25607-2009 Смеси щебеночно-гравийно-песчаные для покрытий и оснований автомобильных дорог и аэродромов. Технические условия
ГОСТ 30491-2012 Смеси органоминеральные и грунты, укрепленные органическими вяжущими, для дорожного и аэродромного строительства. Технические условия
ГОСТ 32960-2014 Дороги автомобильные общего пользования. Нормативные нагрузки, расчетные схемы нагружения
ГОСТ 33100-2014 Дороги автомобильные общего пользования. Правила проектирования автомобильных дорог
ГОСТ Р 55052-2012 Гранулят старого асфальтобетона. Технические условия
ГОСТ Р 55064-2012 Натр едкий технический. Технические условия
ГОСТ Р 58401.1-2019 Дороги автомобильные общего пользования. Смеси асфальтобетонные дорожные и асфальтобетон. Система объемно-функционального проектирования. Технические требования
ГОСТ Р 58401.2-2019 Дороги автомобильные общего пользования. Смеси асфальтобетонные дорожные и асфальтобетон щебеночно-мастичные. Система объемно-функционального проектирования. Технические требования
ПНСТ 265-2018 Дороги автомобильные общего пользования. Проектирование нежестких дорожных одежд
ПНСТ 306-2018 Дороги автомобильные общего пользования. Смеси органоминеральные холодные с использованием переработанного асфальтобетона (РАП). Технические условия
СП 34.13330.2012 Автомобильные дороги (актуализированная редакция СНиП 2.05.02-85*)
СП 78.13330.2012 Автомобильные дороги (актуализированная редакция СНиП 3.06.03-85)
СП 131.13330.2012 Строительная климатология (актуализированная редакция СНиП 23-01-99)
Примечание - При пользовании настоящим методическим документом целесообразно проверить действие ссылочных стандартов в информационной системе общего пользования — на официальном сайте Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии в сети Интернет или по ежегодному информационному указателю «Национальные стандарты», который опубликован по состоянию на 1 января текущего года, и по соответствующим ежемесячным информационным указателям, опубликованным в текущем году. Если ссылочный стандарт заменен (изменен), то при пользовании данным методическим документом следует руководствоваться заменяющим (измененным) стандартом. Если ссылочный стандарт отменен без замены, то положение, в котором дана ссылка на него, применяется в части, не затрагивающей эту ссылку.
В настоящем методическом документе применены следующие термины с соответствующими определениями:
3.1 дисперсные материалы: Грунты и каменные материалы (песок, гравий, щебень и т.п.), состоящие из совокупности твердых частиц, зерен, обломков и т.д., между которыми отсутствуют структурные связи.
3.2 значительный дефект: Дефект дорожной одежды, который существенно влияет на эксплуатацию дорожной одежды и (или) ее долговечность, но не является критическим (ГОСТ 15467-79).
3.3 капитальный ремонт дорожной одежды: Комплекс дорожных работ, включающий с целью полного восстановления или повышения работоспособности дорожной одежды смену или замену на более прочный не только всех слоев дорожного покрытия, но и хотя бы одного из слоев основания дорожной одежды (с учетом положений ГОСТ 33100-2014).
3.4 комплексное вяжущее: Композиция из последовательно вводимых в состав строительной смеси минерального (неорганического) и органического вяжущих.
3.5 коэффициент разрушения: Отношение площади (длины) участков с дефектами к общей площади (длине) дорожного покрытия; при вычислении коэффициента разрушения, наряду с неотремонтированными дефектами, учитываются и ранее отремонтированные дефекты; из двух вычисленных коэффициентов разрушения (по длине или площади участка дорожного покрытия) в расчет для сравнения с предельным значением принимается наибольший.
3.6 коэффициент теплостойкости (Kтс): Отношение предела прочности материала при сжатии при температуре 50 °C к пределу прочности при сжатии при температуре 20 °C.
3.7 коэффициент теплоустойчивости (Kту): Отношение общего модуля упругости дорожной одежды при рассматриваемой температуре конструктивных слоев к общему модулю упругости дорожной одежды при расчетной температуре всех конструктивных слоев, равной 10 °C.
3.8 критический дефект: Дефект дорожной одежды, при наличии которого эксплуатация дорожной одежды невозможна или недопустима (ГОСТ 15467-79). Образование критического дефекта соответствует наступлению отказа дорожной одежды.
3.9 малозначительный дефект: Дефект дорожной одежды, который существенно не влияет на эксплуатацию и долговечность дорожной одежды (ГОСТ 15467-79).
3.10 межремонтный срок службы дорожной одежды: Период между заменами дорожного покрытия, в том числе двухслойного.
3.11 обработанные вяжущим материалы: Строительные смеси из каменных материалов или грунтов с вяжущими материалами, полученные путем перемешивания в стационарных грунтосмесительных установках.
3.12 объемные деформации: Несиловые деформации, возникающие по всему объему материала, вследствие внутренних физических или химических процессов (теплового расширения, усушки при высыхании или набухании при увлажнении, усадки при твердении гидравлических вяжущих веществ и т.п.).
3.13 органоминеральная смесь (ОМС): Рационально подобранная смесь, получаемая смешением на дороге или в смесительных установках без нагрева щебня (гравия), гранулята старого асфальтобетона и песка или их смесей, а также при необходимости минерального порошка (в том числе порошковых отходов производства) с органическими вяжущими или с органическими вяжущими совместно с минеральными (ПНСТ 306-2018, ГОСТ 30491-2012, ГОСТ Р 55052-2012).
3.14 отказ: Событие, заключающееся в нарушении работоспособного состояния объекта (ГОСТ 27.002-2015).
3.15 периодичность дорожных работ по возобновлению слоя износа: Период между заменами слоя износа дорожного покрытия, в том числе верхнего слоя асфальтобетонного дорожного покрытия.
3.16 слой износа: Верхний замыкающий слой дорожной одежды, непосредственно воспринимающий воздействие колес транспортных средств и погодно-климатических факторов. Подлежит периодическому восстановлению в процессе эксплуатации и не учитывается при прочностном расчете дорожной одежды. При отсутствии специального слоя износа верхний слой покрытия выполняет функции слоя износа. В этом случае верхний слой покрытия (слой износа) учитывается при расчете конструктивных слоев дорожных одежд, но его толщина при расчете должна быть уменьшена на величину максимально допустимой поперечной неровности (глубины колеи) по требованию действующих нормативных документов технического регулирования (с учетом положений рекомендаций [1] и ПНСТ 265-2018).
3.17 составленное вяжущее: Композиция из одного или нескольких минеральных вяжущих (одно из которых является основным) и активатора твердения.
3.18 срок службы дорожной одежды: Продолжительность периода между датой ввода дорожной одежды в эксплуатацию (после нового строительства, реконструкции или капитального ремонта автомобильной дороги) до даты начала очередного капитального ремонта дорожной одежды.
3.19 теплоустойчивость: Способность дорожной одежды, ее конструктивных слоев и материалов этих слоев сохранять достаточно высокий модуль упругости и прочность в летний период при нагреве до высоких положительных температур.
3.20 трещиновато-блочное основание: Слой основания дорожной одежды из монолитного материала, разделенный сквозными трещинами или швами (поперечными, продольными или косыми) на отдельные блоки различной формы и размера.
3.21 укрепленные вяжущим материалы: Строительные смеси из каменных материалов или грунтов с вяжущими материалами, полученные путем смешения на дороге с применением однопроходных или многопроходных грунтосмесительных машин.
4.1 Актуальной задачей дорожного хозяйства Российской Федерации является обеспечение для нежестких дорожных одежд межремонтного срока не менее 12 лет и срока службы между капитальными ремонтами не менее 24 лет. Для решения этой задачи необходимо обеспечить на вновь строящихся или капитально ремонтируемых дорожных конструкциях значительное повышение общего модуля упругости в расчетный период весеннего переувлажнения грунтов и не допускать значительного снижения, по сравнению с расчетным весенним периодом, общего модуля упругости дорожной одежды из-за разупрочнения пакета битумосодержащих слоев в жаркий летний период. Кроме того, следует повысить прочность дорожных одежд по другим критериям и повысить устойчивость их к действию различных факторов колееобразования. При этом важно обеспечить достижение указанных целей без значительного повышения материалоемкости дорожных конструкций.
4.2 Одним из эффективных путей решения поставленной задачи является более широкое применение нежестких дорожных одежд с основаниями из обработанных или укрепленных вяжущими материалов или грунтов (далее по тексту — укрепленные материалы). Такие дорожные одежды при меньшей материалоемкости имеют, как правило, более высокий общий модуль упругости и меньшую склонность к накоплению остаточных деформаций в слоях основания по сравнению с нежесткими дорожными одеждами с основаниями из дисперсных материалов (щебня, щебеночно-песчаной смеси (ЩПС), песка и т.д.).
5 Некоторые сведения о нежестких дорожных одеждах с основаниями из укрепленных материалов
5.1 Отличительной особенностью нежестких дорожных одежд с основаниями из укрепленных материалов является наличие монолитных слоев из грунтов или каменных материалов, укрепленных различными вяжущими. Конструктивные слои из укрепленных материалов обладают более высокой жесткостью, чем слои из дисперсных каменных материалов (щебня, ЩПС, песка и т.д.). В результате значительно повышается общий модуль упругости дорожной одежды. Например, замена в основании дорожной одежды слоев из песка и щебня на укрепленный грунт и обработанный вяжущим щебень при сохранении той же толщины слоев приводит к повышению общего модуля упругости дорожной одежды в 1,5 — 2 раза. Что может обеспечить многократное увеличение ресурса (в виде суммарного числа приложений расчетной нагрузки до наступления состояния отказа) дорожной одежды по критерию упругого прогиба.
5.2 Соответственно нежесткая дорожная одежда с основанием из укрепленных материалов, равнопрочная нежесткой дорожной одежде со слоями основания из песка и щебня, может иметь суммарную толщину слоев основания в 2,5 — 3 раза меньше суммарной толщины слоев основания из дисперсных материалов (при сохранении той же толщины пакета асфальтобетонных слоев). Что обеспечивает экономический эффект за счет снижения использования привозных и потому дорогостоящих каменных материалов. Либо равная прочность сравниваемых дорожных одежд может быть обеспечена при уменьшении в нежесткой дорожной одежде с основанием из укрепленных материалов суммарной толщины асфальтобетонных слоев на 30% — 40% с одновременным уменьшением суммарной толщины слоев несущего основания на 30% — 40% и более. Это также обеспечивает значительное снижение сметной стоимости дорожной одежды.
5.3 В целом сметная стоимость нежестких дорожных одежд с основаниями из укрепленных материалов на 4,5% — 7,5% ниже, срок службы на 35% — 40% выше, а приведенные затраты на строительство и ремонт в течение нормативного срока службы на 40% — 50% ниже, чем у нежестких дорожных одежд с основаниями из щебня и песка.
5.4 Однако наряду с очевидными преимуществами такие дорожные одежды имеют ряд существенных особенностей, без учета которых невозможно в полной мере реализовать на практике весь их потенциал. Прежде всего, это возможность образования сетки хаотичных несквозных микротрещин в слое укрепленного основания, обусловленных различными физико-химическими процессами на начальной стадии твердения неорганических вяжущих. Как правило, в результате последующего набора прочности такие микротрещины «залечиваются» и не оказывают в дальнейшем существенного влияния на работу дорожной конструкции.
5.5 Кроме того, еще одной особенностью нежестких дорожных одежд с основанием из укрепленных материалов является значительное влияние естественных несиловых объемных деформаций материалов монолитных слоев основания (усадка при твердении неорганического вяжущего, набухание/усушка при изменении влажности, температурные деформации), возникающих в процессе эксплуатации, на работу всей дорожной одежды. Это выражается в повышении риска образования под влиянием естественных и неизбежных объемных деформаций материалов (прежде всего температурных) трещин с различным шагом во всех монолитных слоях дорожной одежды, включая асфальтобетонное покрытие. При этом в асфальтобетонном покрытии, расположенном на трещиновато-блочном основании, могут образовываться в процессе дальнейшей эксплуатации дополнительные сквозные отраженные трещины.
5.6 В то же время наличие трещиновато-блочного основания и даже образование отдельных трещин в асфальтобетонном покрытии не приводят к немедленному отказу дорожной одежды. Общая прочность нежестких дорожных одежд с основаниями из укрепленных материалов и при наличии трещин длительное время остается достаточно высокой. Эти дефекты являются малозначительными, поскольку лишь несколько повышают затраты на содержание дорожной одежды (необходимость герметизации дополнительного числа трещин). И только при очень большой частоте (малом шаге) трещин этот дефект мог бы быть классифицирован как значительный, поскольку в этом случае он может несколько снижать средний по участку дороги общий модуль упругости дорожной одежды, что, в свою очередь, приведет к некоторому сокращению межремонтного срока. Однако даже в случае наличия достаточно большого числа трещин, санация которых производится своевременно, срок службы нежестких дорожных одежд со слоями основания из укрепленных материалов потенциально значительно превышает сроки службы нежестких дорожных одежд со слоями основания из дисперсных материалов.
5.7 Поэтому трещины в монолитных слоях основания, а также отдельные трещины в асфальтобетонном покрытии с достаточно большим шагом должны рассматриваться как естественная особенность нежестких дорожных одежд со слоями основания из укрепленных материалов и не являются критическим или даже значительным дефектом таких дорожных одежд.
5.8 Тем не менее одна из основных задач проектирования нежестких дорожных одежд с монолитными слоями оснований из укрепленных каменных материалов и грунтов заключается в обеспечении условий, при которых шаг трещин, обусловленных несиловыми объемными деформациями (далее по тексту — объемные трещины), будет не менее допустимой величины. При строительстве и эксплуатации таких дорожных одежд необходимо учитывать их естественную склонность к растрескиванию.
6 Методические рекомендации по проектированию нежестких дорожных одежд с основаниями из укрепленных материалов
6.1 Климатическое районирование территории Российской Федерации с целью применения нежестких дорожных одежд с основаниями из укрепленных материалов
6.1.1 Наиболее эффективно с точки зрения обеспечения теплоустойчивости нежестких дорожных одежд с асфальтобетонными покрытиями применение оснований из укрепленных материалов в регионах, где глубина прогрева верхней части дорожной одежды до 50 °C и выше в жаркий летний период превышает 0,1 — 0,15 м. В приложении А приведены справочные данные о глубине проникновения изотермы 50 °C в дорожную одежду для различных географических пунктов на территории России.
6.1.2 Справочные данные для различных географических пунктов на территории Российской Федерации по величине морозной нагрузки, воздействию которой в зимний период подвергаются укрепленные вяжущими каменные материалы и грунты в основаниях дорожных одежд, представлены в приложении Б. Эти данные могут использоваться для нормирования требований по морозостойкости к укрепленным грунтам и каменным материалам.
6.2 Общие рекомендации по конструированию нежестких дорожных одежд с основаниями из укрепленных материалов
6.2.1 Органоминеральные смеси, применяемые для устройства верхнего слоя основания дорожной одежды, должны иметь коэффициент теплостойкости не ниже 0,70. С этой целью в их состав целесообразно вводить неорганическое вяжущее.
6.2.2 С учетом возможного возникновения трещиновато-блочного основания с шагом трещин менее указанного в подразделе 9.1 и для компенсации снижения общего модуля упругости дорожной одежды при проектировании нежестких дорожных одежд с основаниями из укрепленных материалов допускается вводить дополнительный коэффициент запаса прочности Kдоп = 0,03. При этом к требуемому по критерию упругого прогиба коэффициенту прочности Kпр (ПНСТ 265-2018) прибавляется коэффициент запаса Kдоп.
6.2.3 Верхний слой асфальтобетонного покрытия рассматривается как слой износа (при отсутствии специального слоя износа), и из расчета на прочность исключается его верхняя часть толщиной, равной предельной допустимой глубине колеи.
6.2.4 Для уменьшения объемного трещинообразования в асфальтобетонном покрытии между пакетом асфальтобетонных (битумосодержащих) слоев и основанием, укрепленным с использованием неорганических вяжущих, допускается устраивать дисперсную трещинопрерывающую прослойку из прочного щебня крупностью не более 20 мм. Толщина прослойки должна быть кратной семи-восьми размерам наиболее крупных щебенок. Прослойка из щебня укладывается на разделяющий слой геосинтетического материала, препятствующего попаданию щебенок в трещины нижерасположенного монолитного основания, образующиеся в ходе строительства и эксплуатации дороги.
6.2.5 В обоснованных случаях для регулирования шага поперечных объемных трещин допускается нарезать в монолитных слоях укрепленного основания искусственные деформационные швы.
6.2.6 Для предотвращения в асфальтобетонном покрытии копирования трещин, в том числе объемных, из укрепленного с применением неорганических вяжущих основания, разрешается укладывать в нижней части пакета асфальтобетонных слоев армирующую сетку из прочного материала. Рекомендуется для этой цели использовать стальные сетки с закреплением их на основании литой эмульсионно-минеральной смесью (ЛЭМС) в соответствии с рекомендациями [2].
6.3 Проверочные расчеты нежестких дорожных одежд с основаниями из укрепленных материалов
6.3.1 При проектировании нежестких дорожных одежд с основаниями из укрепленных материалов необходимо решать следующие расчетные задачи.
6.3.2 Проектирование дорожной одежды на основе стандартной методологии СП 34.13330.2012 (или в соответствии с аналогичными указаниями других действующих нормативных документов) по трем условиям: прочности, морозоустойчивости и осушению.
При этом стандартные расчеты нежестких дорожных одежд с основаниями из укрепленных материалов по морозоустойчивости и осушению выполняются в соответствии с положениями ПНСТ 265-2018 (или в соответствии с аналогичными указаниями других действующих нормативных документов).
6.3.3 Стандартные расчеты нежестких дорожных одежд с основаниями из укрепленных материалов по критериям прочности (допускаемому общему прогибу конструкции, допустимым напряжениям при изгибе монолитных слоев дорожной одежды и допускаемым сдвигающим напряжениям в грунте и малосвязных дополнительных слоях основания) на действие кратковременных (динамических) и длительных (статических) нагрузок также выполняются в соответствии с положениями ПНСТ 265-2018 (или в соответствии с аналогичными указаниями других действующих нормативных документов).
6.3.4 При расчетах на прочность нежестких дорожных одежд с асфальтобетонными покрытиями и основаниями из укрепленных материалов следует внести ряд следующих уточняющих изменений и дополнений в действующие методики расчетов, так допускается:
\cdot принимать расчетный срок службы дорожной одежды Tсл в соответствии с указаниями таблицы 1. Расчетный срок службы отдельных слоев, заменяемых в ходе ремонта дорожной одежды, допускается принимать в соответствии с межремонтными сроками, указанными в таблице 1. Расчетный срок службы верхнего слоя асфальтобетонного покрытия, при отсутствии специального слоя износа, принимается равным периодичности восстановления слоя износа (см. таблицу 1);
\cdot значения коэффициента k2, учитывающего снижение прочности материалов во времени от воздействия погодно-климатических факторов в зависимости от срока службы, принимать по приложению В;
\cdot при наличии результатов экспериментального подтверждения принимать расчетные характеристики укрепленных грунтов и материалов, отличающиеся от данных, содержащихся в нормативной справочной базе (приложение Б ПНСТ 265-2018, таблица 1 ГОСТ 23558-94 и др.);
\cdot учитывать вибрационный характер динамических нагрузок на дорожную одежду. Это, в свою очередь, приводит к снижению расчетных прочностных характеристик подстилающих грунтов в результате вибрационного воздействия (приложение Г, приложение Д);
\cdot учитывать влияние на расчетный модуль упругости грунтов статического режима нагружения в соответствии с приложением Д.
Сроки восстановления слоя износа, межремонтные сроки и сроки службы нежестких дорожных одежд с основаниями из укрепленных материалов на автомобильных дорогах общего пользования
1 Данные, представленные в таблице, допускается применять для технико-экономического сравнения вариантов нежестких дорожных одежд.
2 Большее значение периодичности восстановления слоя износа из асфальтобетона следует принимать для ЩМА-15 и ЩМА-20, меньшее значение — для других типов асфальтобетонов; периодичность восстановления защитных слоев в виде поверхностных обработок и т.п., а также слоев износа из любого типа асфальтобетона при интенсивности движения по дороге более 15000 авт./сут — в соответствии с рекомендациями [1].
3 Для нежестких дорожных одежд с основаниями из укрепленных материалов все указанные в таблице сроки допускается увеличивать в 1,25 раза.
4 Допускается принимать в расчет иные сроки службы, межремонтные сроки и периодичность восстановления слоя износа при условии их обоснования.
6.4 Дополнительные расчеты нежестких дорожных одежд с основаниями из укрепленных материалов
6.4.1 Прочность дорожной одежды в жаркий летний период по критерию упругого прогиба
Расчет выполняют в соответствии с подразделом 10.3 ПНСТ 265-2018 (или в соответствии с аналогичными указаниями других действующих нормативных документов) с учетом положений приложений Е, Г и Д. При этом суммарное количество приложений расчетной нагрузки за срок службы дорожной одежды \sum N_{\text{р}} для вычисления требуемого модуля упругости принимается для летнего расчетного периода таким же, как и для весеннего расчетного периода (с учетом количества расчетных дней в году Tрдг). В том случае если по результатам расчета коэффициент прочности Kпр будет менее 1,0, необходимо выполнить дополнительные проверочные расчеты согласно пунктам 6.4.2 и 6.4.3.
6.4.2 Прочность дорожной одежды в жаркий летний период по сдвигу
Рекомендуется прежде всего выполнить проверку для малосвязных (песчаных) слоев дорожной одежды. Расчет осуществляют в соответствии с подразделами 10.4 и 10.5 ПНСТ 265-2018 (или в соответствии с аналогичными указаниями других действующих нормативных документов) с учетом положений приложений Е, Г и Д. При этом суммарное количество приложений расчетной нагрузки за срок службы дорожной одежды \sum N_{\text{р}} для вычисления расчетных характеристик грунтов принимается для летнего расчетного периода таким же, как и для весеннего расчетного периода (на основании методики ПНСТ 265-2018 или в соответствии с аналогичными указаниями других действующих нормативных документов по учету количества расчетных дней в году Tрдг). Если по результатам расчета коэффициент прочности Kпр будет менее требуемого, необходимо предусмотреть дополнительные мероприятия по повышению сдвигоустойчивости дорожной одежды в жаркий летний период.
6.4.3 Прочность монолитных оснований на изгиб в жаркий летний период
Расчет производят в соответствии с подразделом 10.7 ПНСТ 265-2018 (или в соответствии с аналогичными указаниями других действующих нормативных документов) с учетом положений приложений Е, Г и Д. При этом приведенная на конец нормативного срока службы интенсивность расчетной нагрузки Nр для вычисления коэффициента усталости Kу принимается для летнего расчетного периода такой же, как и для весеннего расчетного периода. В том случае если по результатам расчета коэффициент прочности Kпр будет менее требуемого, необходимо предусмотреть дополнительные мероприятия по повышению прочности монолитного основания на изгиб в жаркий летний период.
6.4.4 Колееобразование в результате накопления остаточных деформаций в слоях основания и подстилающих грунтах, пластических деформаций в битумосодержащих слоях и износа асфальтобетонного покрытия шинами автомобилей
Расчет на колееобразование может быть выполнен согласно рекомендациям [3] или по другой обоснованной методике, а приведенное количество дней в году с температурой покрытия 50 °C допускается принимать по приложению А. При этом ориентировочные межремонтные сроки для возобновления слоя износа дорожных покрытий допускается принимать по таблице 1.
6.4.5 Трещиностойкость (шаг трещин) монолитных слоев дорожной одежды в результате действия несиловых объемных деформаций
Расчет осуществляют в соответствии с приложением Ж. При этом ориентировочные межремонтные сроки для возобновления слоя износа и ремонта дорожных покрытий допускается принимать согласно таблице 1.
7 Технические требования к материалам для нежестких дорожных одежд с основаниями из укрепленных материалов
7.1 Общие требования к материалам
Все дорожно-строительные материалы должны удовлетворять требованиям действующих документов технического регулирования и дополнительным требованиям настоящего методического документа.
7.2 Грунты и каменные материалы для укрепления
7.2.1 В слоях основания нежестких дорожных одежд допускается применять грунты всех видов с числом пластичности Ip не более 12, укрепленные вяжущими. Возможно использование грунтов с Ip < 17, если будет осуществлено обогащение зернового состава песком природным или песком из отсевов дробления с понижением Ip грунта до 12. Связные (глинистые) грунты рекомендуется укреплять известково-шлаковым вяжущим или известью.
7.2.2 Запрещается использовать грунты, содержащие в своем составе более 10% гипса, а также гумусовые вещества в количестве более 2% по массе в I и II дорожно-климатических зонах (ДКЗ) или более 4% по массе в III — V ДКЗ.
7.2.3 У размельченных глинистых грунтов, которые будут укреплять вяжущими, наличие глиняных агрегатов диаметром больше 10 мм не должно превышать 10% по массе, а больше 5 мм — более 25% по массе.
7.2.4 В случае необходимости применения грунтов с показателями, не соответствующими приведенным выше требованиям, должно быть проведено их исследование в специализированных лабораториях для подтверждения возможности и технико-экономической целесообразности получения укрепленных грунтов с нормируемыми показателями качества.
7.2.5 Для укрепления или обработки вяжущими могут применяться пески (природные и дробленые), щебень и гравий, а также готовые щебеночно-гравийно-песчаные смеси по ГОСТ 25607-2009.
Наибольшая крупность зерен каменных материалов должна быть не свыше 80 мм.
7.3 Неорганические вяжущие материалы
Для укрепления материалов, применяемых при устройстве слоев основания нежестких дорожных одежд, допускается использовать вяжущие следующих видов:
- шлакопортландцементы и портландцементы, цементы для строительных растворов не ниже марки М300, цементы сульфатостойкие;
- белитовые шламы;
- нефелиновые и бокситовые шламы с содержанием 2CaO·SiO2 не менее 40% по массе;
- фосфорные шлаки, активные и высокоактивные молотые шлаки цветной и черной металлургии;
- золы-уноса с потерями при прокаливании не более 5% по массе с удельной поверхностью более 150 м2/кг, содержанием сернокислых и сернистых соединений не больше 6% и содержанием свободного CaO не более 20% по массе;
- активные материалы с удельной поверхностью не меньше 150 м2/кг (полный остаток на сите с ячейкой 0,071 мм не меньше 20% по массе), имеющие марку по прочности в возрасте 180 сут не ниже 50;
- составленные вяжущие с маркой по прочности (в возрасте 90 сут) не меньше 100. В составе таких вяжущих допускается применять основные золы-уноса, молотые активные и слабоактивные шлаки фосфорные и шлаки черной металлургии, нефелиновые, белитовые и бокситовые шламы, а также строительную известь I и II сортов, шлакопортландцемент и портландцемент марки по прочности не выше 400, стекло жидкое плотностью 1,15 — 1,25 г/см3 и кремнеземистым модулем 1,7 — 1,8, гипс строительный марки не ниже Г10.
7.4 Добавки
7.4.1 Золошлаковые материалы, известняк после помола или золы-уноса, применяемые в качестве добавок к смеси грунтов и каменных материалов с вяжущими, должны содержать по массе частиц мельче 0,071 мм не меньше 60% и частиц крупнее 2 мм — не более 5%. Потери этих материалов при прокаливании не должны превышать 10% по массе.
7.4.2 С целью снижения расхода вяжущего в составе смеси, регулирования сроков набора прочности, а также для повышения прочности, морозостойкости, модуля упругости, стойкости к трещинообразованию укрепленных грунтов и каменных материалов рекомендуется использовать модифицирующие добавки.
7.4.3 Химические добавки, предназначенные для модификации укрепляемых грунтов, должны соответствовать следующим основным требованиям:
- обеспечивать возможность модификации различных типов грунтов: связные грунты (супеси, суглинки, глины), несвязные грунты (пески), техногенные грунты (асфальтогранулят, пески из отсевов дробления горных пород), засоленные грунты, отходы промышленного производства (шламы) и т.д.;
- обеспечивать технологическую возможность равномерного распределения модифицирующей добавки в смеси укрепляемого грунта (или материала) с использованием стандартных машин и механизмов;
- оказывать положительное воздействие на такие физико-механические характеристики укрепленного грунта (или материала), как плотность, прочность на сжатие, прочность на растяжение при изгибе и расколе, модуль упругости (деформации), водопоглощение, морозостойкость, теплопроводность.
7.4.4 Перечень рекомендуемых химических добавок, наиболее изученных и апробированных при укреплении грунтов и каменных материалов в дорожном строительстве, приведен в приложении И. Данный перечень не является исчерпывающим. Любая химическая добавка, в том числе и содержащаяся в перечне, перед применением должна пройти опытно-экспериментальную проверку для подтверждения своей эффективности в сочетании с применяемыми на данном объекте грунтами, каменными материалами и вяжущими.
7.4.5 С целью определения физико-механических характеристик материалов и назначения оптимального расхода вяжущих и модифицирующих добавок перед началом строительных работ необходимо выполнять подбор составов с использованием вяжущих, добавок, материалов и грунтов, которые планируется использовать на данном объекте.
7.5 Вода
7.5.1 Количество воды при подборах различных составов определяют исходя из оптимальной влажности для достижения максимальной плотности смеси.
7.5.2 Вода для затворения вяжущего и доувлажнения строительной смеси при устройстве конструктивных слоев нежестких дорожных одежд не должна содержать растворимых солей более 10000 мг/л, в том числе ионов SO4 — более 2700 мг/л и ионов Cl — более 3500 мг/л.
7.6 Каменные материалы и грунты, укрепленные вяжущими
Каменные материалы и грунты, укрепленные вяжущими, должны соответствовать требованиям данного методического документа, а также ГОСТ 23558-94 или ГОСТ 30491-2012 в зависимости от вида вяжущего.
7.7 Асфальтобетон и органические вяжущие
7.7.1 Асфальтобетонные смеси следует подбирать в зависимости от вида, типа и назначения асфальтобетона в соответствии с установленными общетехническими требованиями. Могут применяться асфальтобетонные смеси по ГОСТ Р 58401.1-2019, ГОСТ Р 58401.2-2019 и др.
7.7.2 В качестве органических вяжущих для производства асфальтобетонов могут использоваться нефтяные дорожные битумы и модифицированные битумные вяжущие с улучшенными свойствами по нормативно-технической документации, согласованной и утвержденной в установленном порядке. Свойства и марка органического вяжущего должны соответствовать эксплуатационным условиям асфальтобетонных покрытий.
7.7.3 Для укрепления грунтов и каменных материалов, в том числе для получения органоминеральных смесей, рекомендуется применять органические вяжущие в эмульгированном состоянии. Предпочтительно использовать битумные эмульсии классов ЭБК-3, ЭБА-3 и ЭБДК М. Возможность применения битумных эмульсий классов ЭБК-2, ЭБА-2 и ЭБДК С должна быть подтверждена испытанием на совместимость битумной эмульсии и обрабатываемых минеральных материалов. Допускается применение органических вяжущих также во вспененном состоянии по технологии «смешение на месте».
8 Рекомендации по строительству нежестких дорожных одежд с основаниями из укрепленных материалов
8.1 Общие положения
Строительство нежестких дорожных одежд с основаниями из укрепленных материалов следует выполнять с учетом действующих строительных норм СП 78.13330.2012, а также рекомендаций настоящего методического документа. При устройстве монолитных слоев оснований дорожных одежд из грунтов и каменных материалов, укрепленных вяжущими, рекомендуется учитывать также имеющийся технический опыт, отраженный в правилах [4], стандарте [5] и других документах.
8.2 Рекомендации по назначению продолжительности технологических перерывов между работами по устройству конструктивных слоев нежестких дорожных одежд с основаниями из укрепленных материалов
Укладку вышележащего конструктивного слоя дорожной одежды на слой из каменных материалов и грунтов, укрепленных различным вяжущим (в том числе неорганическим), возможно осуществлять в рекомендованные действующими нормативными документами сроки, а также сразу же после уплотнения слоя из укрепленного материала.
8.3 Особенности укрепления грунтов и каменных материалов неорганическими вяжущими
Перед началом строительства необходимо разрабатывать Технологический регламент на производство работ по устройству укрепленных монолитных оснований нежестких дорожных одежд, включающий следующие основные подразделы.
1 Перечень ключевых терминов для однозначной их трактовки различными специалистами, которые будут принимать участие в строительстве полужестких дорожных одежд.
2 Требования ко всем дорожно-строительным материалам, используемым при устройстве нежестких дорожных одежд с основаниями из укрепленных материалов.
3 Требования к технике и оборудованию, применяемым при устройстве нежестких дорожных одежд с основаниями из укрепленных материалов. При этом необходимо:
- учесть теоретическую и практическую производительность машин и механизмов, имеющихся в наличии, для более точного планирования производства работ;
- выбрать модель ведущей машины с определенным направлением и скоростью вращения барабана, длиной, толщиной и частотой расположения режущих зубьев на нем при применении дорожно-строительных машин, предназначенных для смешения неорганического вяжущего с укрепляемым материалом (чаще всего фрез);
- уделить пристальное внимание механизмам по управлению подачей дополнительных каменных материалов, чтобы точно контролировать поддержание заданного на стадии проектирования гранулометрического состава;
- выбрать параметры вместимости цистерн для подвоза воды с таким расчетом, чтобы они были рационального объема и в необходимом количестве для эффективного поддержания ритмичности производства работ и недопущения остановки укладки, так как любые сбои в поставках и распределении воды приведут к созданию брака и неоднородности в укрепленном материале;
- проверить и уточнить работоспособность и требования к дозаторам, а также точность дозирования. Кроме того, должны быть проверены параметры распределителей сыпучих добавок (цемента, извести и т.п.);
- оценить парк имеющихся механизмов для процесса уплотнения (типы и количество катков).
8.4 Описание основных возможных методов производства работ по строительству нежестких дорожных одежд с основаниями из укрепленных материалов
8.4.1 Перед производством работ должны быть проанализированы погодно-климатические условия района строительства (дорожно-климатическая зона, климатические характеристики, прогнозы погоды и т.д.) и возникающие вследствие этого ограничения при выборе определенной используемой технологии.
8.4.2 Должен быть составлен производственный план, включающий размещение предприятий — поставщиков дорожно-строительных материалов, подобраны и согласованы оптимальные составы, определено эффективное время перемешивания компонентов, проработана транспортная схема доставки всех составляющих, предусмотрены резервные возможности при возникновении нештатной ситуации на каком-либо производстве.
8.4.3 Необходимо предусмотреть рациональные способы для оперативного определения влажности грунтов и дорожно-строительных материалов на месте производства работ, а также уложенного в конструкцию слоя, чтобы можно было поддерживать значения оптимальной влажности смеси для достижения максимальной плотности слоя в конструкции.
8.4.4 Перед началом работ по устройству вышележащих слоев основания и асфальтобетонных слоев следует тщательно подготовить поверхность слоя из укрепленного материала с приданием ему необходимых продольных и поперечных уклонов.
8.4.5 Заранее экспериментально (например, в лабораторных условиях) определить максимально возможное по условиям выполнения работ с надлежащим качеством время между внесением добавок в смесь и окончанием процесса уплотнения.
8.4.6 Заблаговременно составить требования к составу смеси, в том числе гранулометрическому, для устройства слоев основания нежестких дорожных одежд из укрепленных материалов.
8.4.7 На стадии подготовки к производству работ следует предусмотреть методы, которые будут использованы в случае необходимости исправления толщины слоя, укрепленного вяжущими, а также для устранения иных дефектов.
8.5 Укрепление грунтов и каменных материалов однопроходными грунтосмесительными машинами
8.5.1 При данной технологии работ предусматривается следующая последовательность операций:
- профилировка и начальная прикатка укрепляемого слоя;
- внесение каркасных материалов для создания необходимой гранулометрии (при необходимости);
- размельчение комков при наличии связных грунтов;
- дозировка и внесение вяжущего (одиночного или комплексного);
- добавление воды до оптимальной влажности смеси;
- смешивание исходного грунта с дополнительно вносимыми материалами, вяжущими и водой;
- профилировка и укатка смеси;
- уход за укрепленным слоем.
8.5.2 На месте производства работ осуществляют профилировку исходного грунта или каменного материала, чаще всего автогрейдером, при которой учитывается толщина слоя по проекту. Далее выполняют прикатку слоя уплотняющими механизмами. При использовании связных грунтов их размельчают до необходимых агрегатных размеров. В приготовленном к укреплению слое наличие глиняных агрегатов диаметром больше 10 мм не должно быть более 10% по массе, а больше 5 мм — 25% по массе. Для выполнения данного условия используют высокопроизводительные дорожные многопроходные фрезы. При необходимости создания проектной гранулометрии внесение и распределение каркасных материалов осуществляется по всей ширине нижележащего слоя.
8.5.3 При производстве работ ведущей машиной являются высокопроизводительные грунтосмесители — ресайклеры (рисунок 1).
Рисунок 1 — Дорожная фреза (ресайклер)
8.5.4 При применении неорганических вяжущих заблаговременно, перед проходом ресайклера, осуществляют распределение по поверхности извести, цемента, комплексных вяжущих с добавками и т.п. Механизм перемешивает все составляющие за один проход, одновременно подавая в смесь определенное количество воды, необходимое для доведения смеси до оптимальной влажности.
8.5.5 При технической возможности современных механизмов процессы по внесению дополнительных каркасных материалов, вяжущих и добавок могут осуществляться прямо в камере для смешивания, что сокращает время на производство работ, обеспечивая лишь один проход высокопроизводительной дорожно-строительной машины.
8.5.6 Перекрытие смежных проходов ресайклера по всей длине захватки необходимо выполнять в интервале 0,1 — 0,2 м. При этом требуется осуществлять перекрытие некоторого количества форсунок для подачи воды в ресайклер, чтобы избежать переувлажнения слоя, который подлежит дальнейшему уплотнению. После прохода смешивающей машины осуществляют профилировку поверхности слоя автогрейдером и укатку его комбинированными катками. Также допускается применение катков на пневмошинах. Длина захватки в зависимости от конкретных условий определяется при разработке проекта производства работ (ППР), но обычно может составлять 250 — 450 м.
8.5.7 При уплотнении комбинированным катком первоначальные четыре — шесть проходов (по одному следу) осуществляют вальцом вперед со скоростью 2 — 3 км/ч в режиме статики (без вибрации). Уплотнение слоя необходимо совершать к середине от краев так, чтобы перекрывать каждый след от прохода при последующем движении на 0,3 — 0,4 м.
Дальнейшие 2 — 3 прохода комбинированного катка по одному следу выполняют со скоростью 4 — 6 км/ч с включенной вибрацией. На данном этапе необходимо следить за состоянием поверхности под вальцом: при появлении малейших значимых дефектов необходимо выключить вибрацию.
Технологическая стадия уплотнения завершается 3 — 5 проходами (по одному следу) среднего (тяжелого) гладковальцового катка со скоростью 4 — 6 км/ч в режиме статики.
8.5.8 Во время укатки слоев не допускается орошать пневмоколеса и вальцы катков водой. Необходимо, чтобы уплотняющая техника перемещалась параллельно дорожной оси и в процессе уплотнения двигалась без остановок. Для интенсификации процесса укатки допускается включать виброрежимы, но только во время движения катка во избежание возникновения вальцовых следов.
8.5.9 При достижении максимальной требуемой плотности укрепленного грунта необходимо производить чистовую профилировку с помощью прохода пневмокатка с гладким протектором или гладковальцовым катком.
8.5.10 В том случае когда после устройства слоя, укрепленного неорганическим вяжущим, имеет место технологический перерыв, перед устройством следующего слоя необходимо осуществлять уход за свежеуложенным слоем в течение первых 5 — 10 сут (до достижения 70%-й прочности от проектной) либо до начала работ по устройству следующего слоя. Допускается уменьшать время ухода за слоем при использовании добавок, повышающих скорость набора прочности, при условии, что их действие экспериментально доказано.
Процесс ухода заключается в следующем: свежеустроенный слой укрывают влагонепроницаемым материалом (пленкой, полимерами и т.п.) либо покрывают пленкообразующим материалом (жидким битумом, битумной эмульсией с расходом 0,8 — 1,5 л/м2) или слоем периодически увлажняемого песка толщиной не менее 5 см.
8.6 Укрепление грунтов и каменных материалов многопроходными грунтосмесительными машинами
8.6.1 Длина захватки в зависимости от конкретных условий определяется при разработке ППР, но обычно может составлять 150 — 250 м. В начале производства работ исходный грунт или материал необходимо привезти на объект, спрофилировать и уплотнить в соответствии с пунктом 8.4.2.
8.6.2 Не допускается наличие в исходном грунте включений размером свыше 70 мм. Для измельчения связных грунтов до необходимых агрегатных размеров согласно пункту 8.4.2 следует осуществить 1 — 3 прохода дорожной фрезой по одному следу. При необходимости по слою грунта с помощью цементораспределителя или автогрейдера распределяют гранулометрические добавки.
8.6.3 При применении неорганических вяжущих их распределяют по исходному грунту цементораспределителем, перемешивают за 1 — 2 прохода дорожной фрезы, затем осуществляют введение воды в смесь через автоматически дозирующие форсунки фрезы и окончательно перемешивают.
8.6.4 Уплотнение, а также уход за полученным слоем необходимо вести в соответствии с пунктами 8.4.7 - 8.4.10.
8.7 Обработка грунтов и каменных материалов в стационарных (карьерных) смесительных установках, укладка, профилирование, уплотнение и организация ухода
8.7.1 Данный тип производства работ с применением в качестве ведущей машины грунтосмесительной установки (рисунок 2) необходимо использовать при строительстве слоев из каменных материалов, несвязных грунтов или супесей (с Ip < 3), укрепленных, как правило, неорганическими вяжущими.
Рисунок 2 — Грунтосмесительная установка
8.7.2 При данной технологии работ предусматривается дальнейшая последовательность операций:
- приготовление смеси грунта с неорганическим вяжущим и транспортировка на строительный объект; выгрузка на месте укладки и распределение по всей ширине основания;
- профилирование и укатка смеси;
- уход за укрепленным слоем.
При приготовлении смеси исходный грунт, дополнительные каменные материалы, неорганические вяжущие и вода одномоментно загружают в смесительное отделение грунтосмесительной установки.
8.7.3 При приготовлении смесей из исходного грунта с добавлением каменных материалов, неорганических вяжущих и химических добавок все технологические процессы по строительству слоя необходимо завершить через 4 ч с момента ее приготовления. При необходимости увеличения продолжительности технологического разрыва в строительных процессах до 5 — 12 ч возможно внесение специальных добавок, действие которых направлено на замедление сроков схватывания.
При использовании в качестве вяжущего зольных материалов, шламов, извести без активаторов время между изготовлением и окончанием уплотнения (с учетом необходимых технологических перерывов) составляет до 24 ч.
Возможно хранить и складировать материалы, укрепленные зольными вяжущими, шламами, известью, до применения при производстве работ в течение 1 — 2 сут при температуре более 5 °C, 10 — 15 сут при температуре менее 5 °C.
8.7.4 Автомобилями-самосвалами приготовленную смесь привозят на строительный объект, распределяют по готовому нижнему слою — основанию — при помощи автогрейдера, планировщика или укладчика и осуществляют уплотнение при оптимальной влажности до максимальной плотности за счет укатки комбинированными, вибро- или пневмокатками.
8.7.5 Уплотнение, а также уход за полученным слоем необходимо вести в соответствии с пунктами 8.4.7 - 8.4.10.
8.7.6 При применении укладчика уплотнение смеси в начале осуществляется за счет установленных на нем систем уплотнения (трамбующего бруса, виброплиты и т.п.), а затем уплотнение завершается 3 — 5 проходами (по одному следу) среднего (тяжелого) гладковальцового катка со скоростью 4 — 6 км/ч в режиме статики.
9.1 Общие требования к нежестким дорожным одеждам с основаниями из укрепленных материалов
9.1.1 Нежесткие дорожные одежды с основаниями из укрепленных материалов должны соответствовать всем требованиям действующих нормативных документов по прочности и ровности, а также по иным параметрам, требования к которым установлены в проектной документации. Дополнительными требованиями, предъявляемыми к монолитным слоям нежестких дорожных одежд с основаниями из укрепленных материалов, является отсутствие на момент:
- устройства следующего конструктивного слоя, регулярных (повторяющихся) сквозных поперечных и продольных трещин с шагом менее 5 м в слоях основания, устроенных из укрепленных минеральными вяжущими каменных материалов и грунтов, в том числе в слоях из органоминеральных смесей с добавлением минеральных вяжущих. При этом наличие сетки несквозных хаотичных микротрещин с меньшим шагом, образующихся в результате протекания технологических процессов твердения минеральных вяжущих, не является дефектом;
- устройства следующего конструктивного слоя регулярных (повторяющихся) сквозных поперечных и продольных трещин с шагом менее 5 м в слоях асфальтобетонного покрытия;
- сдачи дороги в эксплуатацию, регулярных (повторяющихся) сквозных поперечных и продольных трещин с шагом менее 5 м в верхнем слое асфальтобетонного покрытия. Все обнаруженные трещины независимо от величины их шага должны быть незамедлительно герметизированы, как только это позволят погодные условия.
9.1.2 В том случае если шаг регулярных (повторяющихся) сквозных поперечных и продольных трещин хотя бы в одном из конструктивных слоев дорожной одежды будет менее 5 м, вопрос о пригодности этого слоя и всей дорожной одежды на данном участке к дальнейшей эксплуатации решается по результатам специальной научно-технической экспертизы, выполняемой с учетом методических рекомендаций, изложенных в разделе 6. Критическим дефектом, не позволяющим дальнейшую эксплуатацию дорожной одежды, является шаг регулярных (повторяющихся) сквозных поперечных и продольных трещин менее 1 м хотя бы в одном из конструктивных слоев дорожной одежды.
9.2 Входной контроль при строительстве нежестких дорожных одежд с основаниями из укрепленных материалов
9.2.1 Входной контроль грунтов, каменных материалов, вяжущих и добавок при устройстве нежестких дорожных одежд с основаниями из укрепленных материалов выполняется в соответствии с требованиями действующих нормативных документов.
9.2.2 Максимальную плотность укрепленных грунтов и каменных материалов при назначении оптимальных составов и изготовлении образцов определяют по ГОСТ 22733-2016.
9.2.3 Для слоев, укрепленных неорганическими вяжущими, следует осуществлять текущие и периодические проверки согласно картам операционного контроля [6].
При текущих проверках минимум раз в смену следует осуществлять проверку:
- агрегатного состава (степени размельчения) связных грунтов посредством просеивания средних проб через сита размером 10 и 5 мм;
- гранулометрического состава несвязных грунтов и каменных материалов;
- влажности укрепляемых грунтов и получаемой смеси.
При периодических проверках минимум раз в месяц или при изменении типа грунта следует осуществлять проверку:
- засоления грунтов легкорастворимыми солями (если засоление грунтов легкорастворимыми солями выявлено на стадии предпроектных изысканий);
- гранулометрического состава грунтов;
- числа пластичности связных грунтов;
- марки укрепленного материала по прочности при изгибе (либо при раскалывании) и марки по морозостойкости.
9.2.4 Входной контроль при устройстве других конструктивных слоев нежестких дорожных одежд с основаниями из укрепленных материалов, в том числе слоев из асфальтобетона, осуществляют в соответствии с требованиями ППР и СП 78.13330.2012.
9.2.5 Удельную активность естественных радионуклидов в грунтах и дорожно-строительных материалах, укрепленных неорганическими вяжущими, определяют по величине максимальной удельной эффективной активности естественных радионуклидов, имеющихся в используемых грунтах, вяжущих и других составляющих. Эти данные указываются предприятием-поставщиком в предоставляемых документах о качестве.
9.3 Операционный контроль при строительстве нежестких дорожных одежд с основаниями из укрепленных материалов
9.3.1 Операционный контроль осуществляют в соответствии с требованиями ППР и СП 78.13330.2012. При проведении операционного контроля качества производства работ по устройству нежестких дорожных одежд с основаниями из укрепленных материалов необходимо проверять через 100 м по каждому укладываемому слою:
- ширину слоя;
- толщину слоя по его оси (в том числе глубину обработки вяжущим);
- поперечный уклон;
- осевые высотные отметки дороги;
- ровность.
Не реже одного раза в смену необходимо контролировать:
- степень уплотнения слоя укрепленного грунта;
- точность дозировки вяжущего и равномерность его распределения по поверхности и объему грунта;
- однородность смеси;
- соответствие фактической марки смеси по прочности на сжатие требованиям проекта;
- соблюдение рекомендаций по уходу за укрепленным слоем.
9.3.2 Правильность дозировки неорганического вяжущего и однородность его распределения определяют путем отбора проб готовой смеси из партии. Приготавливают образцы для их последующего испытания на прочность в соответствии с пособием [7]. Партией является количество укрепленного материала, приготовленного в течение одной смены на одной установке, одной и той же марки по прочности, но не более 1000 м3.
Допускается, если иное не оговорено действующими нормативными документами, изготавливать образцы из укрепленных грунтов и обработанных строительных материалов на прессе, применяя для смеси с максимальной фракцией до 5 мм балочки размером 4 x 4 x 16 см и образцы-цилиндры с диаметром и высотой 5,05 см, для смеси с максимальной фракцией до 20 мм — балочки размером 10 x 10 x 40 см и образцы-цилиндры диаметром и высотой 7,14 см, для смеси с максимальной фракцией до 40 мм — балочки размером 10 x 10 x 40 см и образцы-цилиндры диаметром и высотой 10 см. Давление пресса устанавливают исходя из условия получения максимальной плотности образцов (ГОСТ 22733-2016) при оптимальной влажности. Время выдержки образцов под нагрузкой 180 с.
Разрешается проводить испытания образцов-балочек на изгиб только при подборе состава строительной смеси.
9.3.3 При производстве работ по устройству слоев из материалов, укрепленных неорганическими вяжущими, для операционного контроля плотности допускается использовать приборы для определения модуля деформации основания по типу ZFG 3.0. Для этого по аналогии с проведением пробного уплотнения перед началом укатки производят замер величины модуля деформации и фиксируют в таблице записей (в произвольной форме). Затем после каждого прохода уплотняющей техники необходимо выполнить новое измерение, записывая данные в таблицу. Прекращение роста измеряемой величины модуля деформации основания будет свидетельствовать о прекращении дальнейшего уплотнения и достижении значения плотности, близкой к максимальной, при данном режиме уплотнения.
9.3.4 Перед устройством следующего слоя в состав операционного контроля нижележащего конструктивного слоя входит визуальная проверка наличия трещин в соответствии с требованиями подраздела 9.1 с инструментальным замером шага трещин при необходимости.
9.3.5 Операционный контроль при устройстве других конструктивных слоев нежестких дорожных одежд с основаниями из укрепленных материалов, в том числе слоев из асфальтобетона, осуществляют в соответствии с требованиями ППР и СП 78.13330.2012.
9.4 Приемочный контроль
9.4.1 Приемочный контроль при устройстве нежестких дорожных одежд с основаниями из укрепленных материалов и их конструктивных слоев производят в соответствии с требованиями ППР, СП 78.13330.2012 и настоящего методического документа.
9.4.2 В состав приемочного контроля входит визуальная проверка наличия сквозных трещин на асфальтобетонном покрытии и в монолитных конструктивных слоях в соответствии с требованиями подраздела 9.1 с инструментальным замером шага трещин при необходимости. Выявленные трещины в верхнем слое асфальтобетонного покрытия подлежат герметизации в соответствии с рекомендациями подраздела 10.2. В том случае если шаг трещин менее указанного в подразделе 9.1, вопрос о пригодности дорожной одежды к эксплуатации решается по результатам специальной научно-технической экспертизы.
9.5 Перечень актов на скрытые работы
9.5.1 Приемку скрытых работ осуществляют по мере выполнения определенных видов работ или окончания устройства конструктивных элементов, которые будут полностью или частично скрыты при проведении следующих по технологии работ. Приемка скрытых работ осуществляется с составлением акта на скрытые работы.
9.5.2 Ниже дан примерный перечень актов на скрытые работы при строительстве нежестких дорожных одежд с основаниями из укрепленных материалов на устройство:
- теплоизолирующих, морозозащитных, дренирующих и других слоев;
- конструктивных слоев оснований и покрытий (исключая верхний слой);
- слоев с использованием прослоек из геосинтетических и армирующих материалов;
- подгрунтовки.
9.5.3 Перечень актов на скрытые работы, обязательный для применения на объекте, указывается в проектной документации.
10 Рекомендации по эксплуатации и ремонту нежестких дорожных одежд с основаниями из укрепленных материалов
10.1 Рекомендации по назначению межремонтных сроков для нежестких дорожных одежд с основаниями из укрепленных материалов
10.1.1 Срок очередного капитального ремонта нежестких дорожных одежд с основаниями из укрепленных материалов определяется проектным сроком службы дорожной одежды после нового строительства, реконструкции или предыдущего капитального ремонта либо величиной коэффициента прочности дорожной одежды по критерию упругого прогиба, определяемого или прогнозируемого на перспективу до одного года по результатам периодической диагностики в соответствии с действующими нормативными документами (наступление отказа дорожной одежды при достижении недопустимо низкого значения коэффициента прочности).
10.1.2 Сроки и виды ремонтов и дорожных работ на асфальтобетонных покрытиях нежестких дорожных одежд с основаниями из укрепленных материалов назначаются по результатам их периодической диагностики и определяются фактическим состоянием и прогнозируемой динамикой таких показателей транспортно-эксплуатационных свойств (ТЭС), как продольная и поперечная ровность дорожного покрытия, наличие просадок, ям и выбоин, а также шаг трещин. В необходимых случаях учитывают также сцепные свойства дорожного покрытия.
Необходимость ремонта или дорожных работ возникает в том случае, если хотя бы один из перечисленных показателей ТЭС перестает удовлетворять действующим нормативным требованиям (отказ дорожного покрытия) либо по результатам диагностики отказ дорожного покрытия по одному из этих показателей прогнозируется в перспективе до 6 мес.
10.2 Технологии санации и герметизации трещин
10.2.1 Трещины с регулярным шагом являются характерной особенностью нежестких дорожных одежд с основаниями из материалов, укрепленных с применением неорганических вяжущих. Поэтому при достаточно большом шаге таких трещин они не рассматриваются как значительные или критические дефекты. Однако не загерметизированные (на момент освидетельствования) трещины в верхнем асфальтобетонном слое являются малозначительным дефектом и подлежат скорейшей заливке битумными материалами при наступлении соответствующих погодных условий с учетом рекомендаций [8] и данного методического документа.
10.2.2 При определении эффективной технологии ремонта трещин следует учитывать:
- количество трещин и среднее расстояние между ними;
- средний общий модуль упругости дорожной одежды на участке с трещинами;
- вид и состав материала покрытия;
- форму и разветвленность трещин (в плане);
- степень разрушения кромок и состояние покрытия в зонах трещин;
- длину и ширину трещин.
10.2.3 Основное внимание при заливке (санации) необходимо уделять температурным и отраженным трещинам, размер которых изменяется под действием температуры и окружающей среды. При наличии частой сетки трещин на асфальтобетонном покрытии проводить их заливку не эффективно.
10.2.4 Работы необходимо осуществлять в сухую погоду при влажности не выше 80% и температуре воздуха выше 5 °C. Основные работы по заливке трещин эффективнее всего выполнять в период их максимального раскрытия. Самый оптимальный период для выполнения этих работ весна, когда наступает теплая и сухая погода, или осень, когда днем еще достаточно тепло (выше 5 °C), а ночью при заморозках происходит сжатие покрытия.
В зависимости от ширины раскрытия трещин процесс их санации включает различные технологические операции.
Трещины с шириной раскрытия до 5 мм:
- продувка сжатым воздухом;
- разогрев трещины;
- заливка мастикой или битумной эмульсией с составом, обеспечивающим высокую проникающую способность.
Трещины с шириной раскрытия до 20 мм:
- разделка трещины с получением камеры (для трещин со значительными разрушениями кромок);
- очистка трещин;
- просушка и продувка;
- разогрев боковых стенок трещины и камеры;
- заливка трещины;
- присыпка залитой трещины и камеры песком.
Трещины с шириной раскрытия более 20 мм:
- очистка трещины механическим способом;
- продувка сжатым воздухом;
- разогрев боковых стенок трещины (при необходимости подгрунтовка);
- заделка трещины минерально-мастичной или органоминеральной ремонтной смесью специально подобранного состава (например, литой эмульсионно-минеральной смесью, щебеночно-мастичной смесью);
- уплотнение (при необходимости).
10.2.5 При осуществлении работ по заливке трещин требуется выдерживать непрерывность технологического процесса. Возможные временные перерывы между выполненными и последующими технологическими операциями не должны превышать следующих значений:
- после разделки — до 3 ч;
- после очистки — до 1 ч;
- после прогрева боковых стенок — до 0,5 мин;
- после герметизации — до 10 мин.
10.2.6 Трещины шириной 5 — 20 мм, имеющие 30% — 50% разрушения кромок, необходимо разделать с образованием камеры в верхней ее части. При близком размещении имеющихся трещин (менее 0,5 м друг от друга) зачастую разделывают только одну (основную) трещину, другую трещину лишь очищают и герметизируют.
Перед заливкой трещин следует определиться с необходимым видом герметика и выбрать соответствующую форму специальной насадки заливочной пики. В зависимости от свойств герметика (устойчивости, липкости и т.п.) и рекомендаций производителя заливку трещин необходимо осуществлять с недоливом, заподлицо или с переливом (пластырь на поверхности покрытия) (рисунок 3).
а — с недоливом; б — вровень с верхом; в — с переливом (размеры даны в миллиметрах)
Рисунок 3 — Варианты заливки трещин
10.2.7 Подготовительные работы включают:
- проведение освидетельствования участка, предназначенного для ремонта, с составлением ведомости и карты дефектов, а также классифицирование выявленных трещин и повреждений с указанием предполагаемых причин их возникновения и назначением технологии ремонта;
- подбор и проверку в аккредитованной лаборатории рациональных составов ремонтных материалов;
- ограждение ремонтируемых участков для предотвращения движения автомобилей и пешеходов в соответствии с действующими нормативами.
10.2.8 Сколы, выбоины, трещины ремонтируемого слоя очищают от грязи и пыли, продувая их с помощью компрессора сжатым воздухом. После этого верхнюю часть трещины (при необходимости) расширяют на определенную ширину и глубину для обеспечения наиболее эффективной герметизации. В необходимых случаях проводят повторную очистку расширенных трещин.
Осушку сколов, выбоин и трещин ремонтируемого слоя осуществляют техническими средствами, обеспечивающими разогрев рабочей поверхности до температур не выше 80 °C.
Далее трещины промазывают жидким битумом с помощью кисти.
10.2.9 Герметизацию трещин осуществляют с помощью передвижной плавильно-заливочной установки, которая предназначена для разогрева мастики до рабочей температуры и поддержания необходимой температуры (битумных материалов) в ходе производства работ по герметизации. Установка состоит из системы разогрева и перемешивания.
10.2.10 Мастику (битумный материал) через люк загружают в котел, где происходит ее нагрев до рабочей температуры при постоянном перемешивании, после чего при помощи насоса по термостойким шлангам ее подают в заготовленную трещину.
10.2.11 Заливку мастики в трещину выполняют через сопло, которое может иметь приспособление для устройства над трещиной пластыря шириной 50 — 70 мм. Для исключения появления в подающих шлангах заторов ремонтного материала система циркуляции горячей мастики должна быть замкнутой с подачей от заливочного сопла в бак, а также должен быть обеспечен электропрогрев шлангов.
10.2.12 Если трещины заливают с небольшим переливом, то сверху их посыпают сухой каменной мелочью (фракции 0 — 5 мм) или песком. Для подсыпки на заполненные ремонтным составом трещины заливщик дополнительно оснащается специальным устройством для подачи песка — бункером (вместимостью не менее 30 л), установленным на трех колесах. Переднее колесо помогает устройству передвигаться ровно по заданному направлению, а на оси задних колес внутри бункера установлен валик для дозировки. Специальное устройство перемещается вручную сразу после заливщика вдоль заполненной мастикой трещины. При этом колеса вращают валик, который дозирует нужное количество присыпочного материала на поверхность ремонтного состава.
10.3 Восстановление асфальтобетонных дорожных покрытий
10.3.1 Проведение дорожных работ по восстановлению слоя износа в виде различных поверхностных обработок осуществляют в соответствии с рекомендациями [1].
10.3.2 Верхний слой асфальтобетонного покрытия при отсутствии специально запроектированного слоя износа рассматривается как самостоятельный слой износа. При износе верхнего слоя покрытия, выражающемся в виде хотя бы одного из перечисленных показателей:
- достижении коэффициентом разрушения предельных значений 0,05 — 0,15 в зависимости от типа дорожной одежды и категории дороги [9] (при этом разрушения в виде ям и выбоин не затрагивают нижележащий слой);
- утрате продольной ровности (без дефектов, затрагивающих нижележащий слой);
- утрате поперечной ровности (при этом глубина колеи менее проектной толщины верхнего слоя покрытия);
- образовании трещин с шагом менее 1 м на всю толщину верхнего слоя покрытия, -
рекомендуется провести дорожные работы по возобновлению верхнего асфальтобетонного слоя износа дорожного покрытия. Для чего необходимо отфрезеровать верхний слой на полную глубину и на всю ширину покрытия и уложить новый верхний слой покрытия.
Допускается возобновление верхнего слоя асфальтобетонного покрытия выполнять по технологии горячего ресайклинга. В этом случае при технико-экономическом сравнении вариантов технологий дорожных работ следует уменьшать в два раза межремонтные сроки, приведенные в таблице 1.
10.3.3 При выявлении на дорожном покрытии хотя бы одного из перечисленных дефектов:
- достижении коэффициентом разрушения предельных значений 0,05 — 0,15 в зависимости от типа дорожной одежды и категории дороги [9] (при этом разрушения в виде ям и выбоин затрагивают верхний слой дорожного покрытия и нижележащий слой);
- утрате продольной ровности (с дефектами, затрагивающими верхний слой дорожного покрытия и нижележащий слой);
- утрате поперечной ровности (при этом глубина колеи более проектной толщины верхнего слоя покрытия);
- образовании трещин с шагом менее 1 м на всю толщину двух верхних слоев покрытия -
рекомендуется провести ремонт двух верхних асфальтобетонных слоев дорожного покрытия. Для чего необходимо отфрезеровать верхний и нижний слои покрытия на полную глубину и на всю ширину покрытия и уложить новые верхний и нижний слои покрытия.
Допускается возобновление нижнего слоя асфальтобетонного покрытия выполнять по технологии горячего ресайклинга. В этом случае (при условии устройства верхнего слоя покрытия из новой асфальтобетонной смеси заводского приготовления) при технико-экономическом сравнении вариантов технологий дорожных работ следует уменьшать в 1,7 раза межремонтные сроки, приведенные в таблице 1.
10.3.4 При выявлении хотя бы одного из дефектов, отмеченных в пункте 10.3.3, и при наличии сквозных трещин с шагом менее 5 м в нижележащих монолитных слоях основания дорожной одежды (что создает опасность образования частых отраженных трещин во вновь уложенных при ремонте двух слоях асфальтобетонного покрытия) рекомендуется после полного фрезерования двух возобновляемых слоев дорожного покрытия укладывать по верхнему слою трещиновато-блочного основания металлическую сетку с закреплением ее ЛЭМС в соответствии с рекомендациями [2] и сверху два слоя нового асфальтобетонного покрытия.
РАСЧЕТНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ЖАРКОГО ЛЕТНЕГО ПЕРИОДА
Расчетные характеристики жаркого летнего периода
ТРЕБОВАНИЯ К МОРОЗОСТОЙКОСТИ КАМЕННЫХ МАТЕРИАЛОВ И ГРУНТОВ, УКРЕПЛЕННЫХ ВЯЖУЩИМИ, ПРИ ИСПОЛЬЗОВАНИИ ИХ В ОСНОВАНИЯХ ДОРОЖНЫХ ОДЕЖД ПРИ СРОКЕ СЛУЖБЫ ДОРОЖНОЙ ОДЕЖДЫ 24 ГОДА
Требования к морозостойкости каменных материалов и грунтов, укрепленных вяжущими
| Географический пункт | Количество лабораторных циклов замораживания-оттаивания при температуре | |
| -22 °C, которое должны выдерживать образцы материала при испытании по ГОСТ 30491-2012 | -18 °C, которое должны выдерживать образцы материала при испытании по ГОСТ 10060-2012 | |
| 1 | 2 | 3 |
| Архангельск | 40 | 50 |
| Астрахань | 20 | 25 |
| Барнаул | 30 | 35 |
| Благовещенск | 40 | 45 |
| Сковородино | 45 | 50 |
| Уфа | 30 | 35 |
| Вологда | 30 | 35 |
| Махачкала | 10 | 10 |
| Братск | 30 | 35 |
| Иркутск | 40 | 45 |
| Калининград | 20 | 20 |
| Петрозаводск | 30 | 35 |
| Кемерово | 35 | 40 |
| Ухта | 35 | 40 |
| Краснодар | 10 | 15 |
| Курган | 35 | 40 |
| Санкт-Петербург | 25 | 30 |
| Магадан | 35 | 40 |
| Москва | 30 | 35 |
| Мурманск | 30 | 35 |
| Новосибирск | 35 | 40 |
| Оренбург | 30 | 35 |
| Орел | 25 | 30 |
| Пермь | 35 | 40 |
| Владивосток | 30 | 35 |
| Ростов-на-Дону | 20 | 20 |
| Саратов | 25 | 30 |
| Южно-Сахалинск | 30 | 35 |
| Ханты-Мансийск | 35 | 40 |
| Комсомольск-на-Амуре | 40 | 45 |
| Хабаровск | 35 | 40 |
| Чита | 40 | 45 |
| Якутск | 55 | 65 |
| Темрюк | 15 | 15 |
| Новороссийск | 5 | 5 |
| Туапсе | 5 | 5 |
| Сочи | 5 | 5 |
| Симферополь | 15 | 15 |
| Джанкой | 15 | 15 |
| Феодосия | 10 | 10 |
| Ялта | 5 | 5 |
Примечание — Перед испытанием на морозостойкость образцы укрепленных каменных материалов и грунтов подвергаются капиллярному водонасыщению по ГОСТ 23558-94 либо по ГОСТ 30491-2012.
УЧЕТ ВЛИЯНИЯ СРОКА СЛУЖБЫ И ПОГОДНО-КЛИМАТИЧЕСКИХ ВОЗДЕЙСТВИЙ НА РАСЧЕТНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ АСФАЛЬТОБЕТОННОГО СЛОЯ ПРИ ПРОВЕРОЧНОМ РАСЧЕТЕ НА СОПРОТИВЛЕНИЕ МОНОЛИТНЫХ СЛОЕВ УСТАЛОСТНОМУ РАЗРУШЕНИЮ ОТ РАСТЯЖЕНИЯ ПРИ ИЗГИБЕ
В.1 Остаточный на момент проверки в конце срока службы ресурс прочности асфальтобетонных слоев дорожных одежд определяется по формуле 18 ПНСТ 265-2018
R_{N} = R_{0}k_{1}k_{2}(1 - \nu_{R}t), (В.1)
где RN — предельное напряжение на растяжение при изгибе с учетом усталостных явлений и погодно-климатических факторов, МПа;
R0 — нормативное значение предельного сопротивления растяжению при изгибе (принимается по данным ПНСТ 265-2018 или иным справочным данным), МПа;
k1 — коэффициент, учитывающий снижение прочности материала вследствие усталостных явлений при многократном приложении нагрузки (вычисляется по формуле 19 ПНСТ 265-2018);
k2 — коэффициент, учитывающий снижение прочности материала во времени от воздействия природно-климатических факторов в течение срока службы (принимается по данным ПНСТ 265-2018 или иным справочным данным);
\nu_{R} — коэффициент вариации прочности на растяжение при изгибе (берется из ПНСТ 265-2018);
t — коэффициент нормированного отклонения (принимается по ПНСТ 265-2018).
В.2 Нормативный срок службы дорожной одежды (межремонтный срок проведения работ по капитальному ремонту) принят в ПНСТ 265-2018 равным 24 годам, поэтому рекомендованные в ПНСТ 265-2018 значения коэффициента k2 должны соответствовать этому сроку службы. В том случае когда срок службы проверяемого слоя T' отличается от 24 лет (например, равен межремонтному сроку по данным таблицы 1), значение соответствующего коэффициента k\prime_{2} принимается на основании зависимости
k\prime_{2} = 1 - T\prime/24 + k_{2}T/24, (В.2)
где k\prime_{2} — безразмерный коэффициент, учитывающий снижение прочности материала во времени от воздействия природно-климатических факторов за фактический срок службы;
T' — фактический срок службы, год.
В.3 С учетом фактического срока службы проверяемого асфальтобетонного слоя T' зависимость (В.1) принимает вид
R_{N} = R_{0}k_{1}k\prime_{2}(1 - \nu_{R}t). (В.3)
УЧЕТ ВЛИЯНИЯ ВИБРАЦИИ НА РАСЧЕТНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ПОДСТИЛАЮЩИХ ДОРОЖНУЮ ОДЕЖДУ ГРУНТОВ
Г.1 В основу данного методического документа для решения задач проектирования дорожных одежд положены рекомендации [10].
Г.2 При проектировании конструкций дорожных одежд необходимо в максимальной степени обеспечить высокий уровень их надежности по прочности под действием всех возможных внешних и внутренних нагрузок и воздействий. Одним из воздействий, которое необходимо учитывать, является вибрация (колебания с частотой, измеряемой тысячами Гц), обусловленная динамическим характером подвижной транспортной нагрузки. В той или иной мере вибрация проявляет себя как во всех конструктивных слоях дорожной одежды, так и в слоях земляного полотна. При этом ее негативное влияние на дорожную конструкцию выражается, в частности, в том, что вибрационное воздействие может приводить к значительному снижению расчетных прочностных и деформативных характеристик, прежде всего подстилающих грунтов.
Г.3 Влияние вибрации на дорожную конструкцию постепенно затухает по глубине, но может распространяться на глубину до 3 м от поверхности дорожной одежды [11], т.е. вибрационное воздействие, как правило, захватывает подстилающие дорожную одежду грунты земляного полотна в пределах рабочего слоя и глубже. В общем случае распространение колебаний в дорожной одежде и в теле земляного полотна (а также за его пределами) происходит одновременно в вертикальном и горизонтальном направлениях. Однако для случая проектирования дорожной одежды можно ограничиться учетом только расчетных амплитуд вертикальных колебаний в пределах ширины дорожной одежды.
Г.4 Для грунтов земляного полотна под дорожной одеждой вибрационное воздействие можно оценивать расчетной амплитудой A0, мкм, результирующих колебаний, возникающих при движении транспортных средств с высокой скоростью. Расчетную амплитуду колебаний A0 на поверхности грунта рабочего слоя земляного полотна допускается определять по зависимости
A_{0} = 5,73(E_{\text{гр}})^{- 0,7}Q/ \sum h_{i\text{пр}}, (Г.1)
где Eгр — нормативное значение модуля упругости грунта при расчетной влажности Wр (Eгр и Wр принимают по ПНСТ 265-2018 или на основании иных источников информации), МПа;
Q — нормативная статическая нагрузка на ось, кН;
\sum h_{i\text{пр}} — сумма приведенных толщин слоев дорожной одежды, м.
Г.5 Приведенную толщину слоя дорожной одежды hiпр вычисляют [11] по формуле
где hi — проектная толщина слоя, м;
Ei — нормативное значение кратковременного модуля упругости материала слоя, принимаемое по ПНСТ 265-2018 или на основании иных источников информации для условий расчета дорожной одежды по критерию упругого прогиба (при температуре 10 °C), МПа;
Eiпр — нормативное значение кратковременного модуля упругости материала слоя, принимаемое по ПНСТ 265-2018 или на основании иных источников информации для расчета дорожной одежды в условиях приведения, МПа.
Примечание - Условиями приведения являются расчетные температуры для асфальтобетонных слоев, отличающиеся от 10 °C (например, 50 °C), влажность грунта, отличающаяся от расчетной, а также действие других факторов, приводящее к увеличению модуля упругости слоя (например, армирование).
Г.6 Расчетные параметры, характеризующие сопротивление сдвигу, а также деформативные свойства грунтов при вибрационном воздействии в зависимости от расчетной амплитуды колебаний, определяются следующими соотношениями:
C_{\text{дн}} = C_{\text{ст}}[(1 - K_{C}) + K_{C}e^{- K(A_{0})}]; (Г.3)
\varphi_{\text{дн}} = \varphi_{\text{ст}}[(1 - K_{\varphi}) + K_{\varphi}e^{- K(A_{0})}]; (Г.4)
E_{\text{дн}} = E_{\text{ст}}[(1 - K_{E\text{у}}) + K_{E\text{у}}e^{- K}\prime^{(A_{0})}], (Г.5)
где Cдн, \varphi_{\text{дн}} , Eдн — расчетные значения соответственно удельного сцепления, угла внутреннего трения и модуля упругости материала с учетом вибрационного воздействия;
Cст, \varphi_{\text{ст}} , Eст — нормативные (расчетные) значения соответственно удельного сцепления, угла внутреннего трения и модуля упругости материала с учетом количества приложения расчетных нагрузок (принимаются по справочной базе данных ПНСТ 265-2018 или на основании иных источников информации);
KC, K_{\varphi} , KEу — максимальное относительное снижение соответственно удельного сцепления, угла внутреннего трения, модуля упругости грунта при вибрационном воздействии;
K, K' — соответственно коэффициенты виброразрушения и вибродеформирования материалов (при отсутствии экспериментально определенных значений могут приниматься в соответствии с таблицами Г.1 и Г.2).
Коэффициенты виброразрушения и вибродеформирования глинистых грунтов
Коэффициенты виброразрушения и вибродеформирования песчаных грунтов
| Показатель | Величина показателя для песка | ||
| гравелистого, крупного, средней крупности | мелкого | пылеватого | |
| K | 0,006 | 0,012 | 0,019 |
| K' | 0,005 | 0,013 | 0,022 |
Г.7 Основным показателем, определяющим чувствительность механических свойств материалов дорожных одежд и грунтов земляного полотна к вибрационному воздействию, является максимальное относительное снижение:
- удельного сцепления материала при действии транспортной динамической нагрузки KC;
- угла внутреннего трения материала при действии транспортной динамической нагрузки K_{\varphi} ;
- модуля упругости материала при действии транспортной динамической нагрузки KEу.
Г.8 Эти показатели следует, как правило, определять по результатам непосредственных испытаний материалов в лабораторных условиях. Допускается для предварительных расчетов, а также при отсутствии или недостаточности опытных данных использовать показатели KC, K_{\varphi} и KEу, приведенные в таблицах Г.3 и Г.4.
Показатели чувствительности механических свойств связных (глинистых) грунтов к вибрационному воздействию
Показатели чувствительности механических свойств несвязных (песчаных) грунтов к вибрационному воздействию
| Показатель | Величина показателя для песка | ||
| гравелистого, крупного, средней крупности | мелкого | пылеватого | |
| KC | 0,10 | 0,20 | 0,30 |
| K_{\varphi} | 0,15 | 0,18 | 0,20 |
| KEу | 0,10 | 0,18 | 0,25 |
Г.9 Применение данной методики учета вибрационного воздействия на грунты земляного полотна позволяет получить более точную оценку прочности дорожных одежд автомобильных дорог. С этой целью вместо предусмотренных справочной базой ПНСТ 265-2018 стандартных расчетных характеристик грунтов Cст, \varphi_{\text{ст}} , Eст рекомендуется использовать при всех видах прочностных расчетов дорожных одежд в условиях динамического нагружения откорректированные с учетом вибрационного воздействия значения Cдн, \varphi_{\text{дн}} , Eдн.
Г.10 Примеры применения методики представлены ниже.
Пример 1. Определить уточненные с учетом вибрационного воздействия расчетные характеристики грунта для проверочного расчета на упругий прогиб следующей дорожной одежды.
1 Плотный мелкозернистый асфальтобетон типа А на битуме марки БНД 60/90 — h1 = 5 см.
2 Пористый крупнозернистый асфальтобетон на битуме марки БНД 60/90 — h2 = 10 см.
3 Пористый крупнозернистый асфальтобетон на битуме марки БНД 60/90 — h3 = 12 см.
4 Щебеночно-песчаная смесь С-5 — h4 = 46 см.
5 Песок средней крупности — h5 = 50 см.
Грунт земляного полотна — суглинок легкий (Wр = 0,805Wт).
Суммарное расчетное количество приложений нагрузки на ось 115 кН — 7000000.
Нормативные и расчетные значения характеристик материалов при стандартном расчете на упругий прогиб (расчетная температура 10 °C) [9] следующие.
1 Плотный мелкозернистый асфальтобетон типа А на битуме марки БНД 60/90 — E1 = 3200 МПа.
2 Пористый крупнозернистый асфальтобетон на битуме марки БНД 60/90 — E2 = 2000 МПа.
3 Пористый крупнозернистый асфальтобетон на битуме марки БНД 60/90 — E3 = 2000 МПа.
4 Щебеночно-песчаная смесь С-5 — E4 = 260 МПа.
5 Песок средней крупности — E5 = 120 МПа.
Грунт земляного полотна — суглинок легкий (Eгр = Eст = 29 МПа, Cст = 0,002 МПа, \varphi_{\text{ст}} = 2,5^{\circ} ).
Условия приведения при заданной проверке совпадают со стандартными: расчетная температура асфальтобетона 10 °C. Расчетная влажность грунта не меняется по сравнению с расчетной влажностью при проверке дорожной одежды по критерию упругого прогиба.
Приведенная толщина дорожной одежды
Результирующую амплитуду колебаний A0 на поверхности грунта рабочего слоя земляного полотна определяем по формуле (Г.1)
A0 = 5,73 x 29-0,7 x 115/1,23 = 50,7 мкм.
По формулам (Г.3), (Г.4), (Г.5) вычисляем соответственно Cдн, \varphi_{\text{дн}} и Eдн.
Cдн = 0,002 x [(1 — 0,15) + 0,15 x exp(-0,02 x 50,7)] = = 0,0018 МПа.
\varphi_{\text{дн}} = 2,5 \times [(1 - 0,08) + 0,08 \times exp( - 0,02 \times 50,7)] = 2,37^{\circ}.
Eдн = 29 x [(1 — 0,2) + 0,2 x exp(-0,015 x 50,7)] = 25,9 МПа.
Вывод. Для выполнения прочностного расчета дорожной одежды по критерию упругого прогиба с учетом вибрационного воздействия от движущихся транспортных средств следует принять уточненный с учетом вибрационного воздействия расчетный модуль упругости грунта E = 25,9 МПа (вместо E = 29,0 МПа).
Справочно — при данных условиях приведения грунт имеет следующие сдвиговые характеристики: C = 0,0018 МПа (вместо C = 0,002 МПа); \varphi = 2,37^{\circ} (вместо \varphi = 2,5^{\circ} ).
Пример 2. Определить уточненные с учетом вибрационного воздействия расчетные характеристики грунта для дополнительного проверочного расчета на сдвиг в подстилающем грунте дорожной одежды из примера 1 в условиях, приведенных к жаркому летнему периоду (температура асфальтобетонных слоев 50 °C, расчетная влажность грунта 0,6Wт). Расчетная нагрузка на ось и количество приложений расчетной нагрузки принимается аналогично примеру 1. Нормативные и расчетные значения характеристик материалов слоев дорожной одежды (за исключением грунта) при стандартном расчете на упругий прогиб также принимаются по примеру 1.
Нормативные и расчетные значения характеристик материалов для условий приведения (расчетная температура 50 °C, влажность грунта 0,6Wт) [9] следующие.
1 Плотный мелкозернистый асфальтобетон типа А на битуме марки БНД 60/90 — E1 = 460 МПа.
2 Пористый крупнозернистый асфальтобетон на битуме марки БНД 60/90 — E2 = 360 МПа.
3 Пористый крупнозернистый асфальтобетон на битуме марки БНД 60/90 — E3 = 360 МПа.
4 Щебеночно-песчаная смесь С-5 — E4 = 260 МПа.
5 Песок средней крупности — E5 = 120 МПа.
Грунт земляного полотна — суглинок легкий (Eгр = Eст = 72 МПа, Cст = 0,012 МПа, \varphi_{\text{ст}} = 9^{\circ} ).
Приведенная толщина дорожной одежды
Результирующую амплитуду колебаний A0 на поверхности грунта рабочего слоя земляного полотна определяем по формуле (Г.1)
A0 = 5,73 x 72-0,7 x 115/1,13 = 29,72 мкм.
По формулам (Г.3), (Г.4), (Г.5) вычисляем соответственно Cдн, \varphi_{\text{дн}} и Eдн.
Cдн = 0,012 x [(1 — 0,5) + 0,5 x exp(-0,011 x 29,2)] = = 0,0103 МПа.
\varphi_{\text{дн}} = 9 \times [(1 - 0,4) + 0,4 \times exp( - 0,011 \times 29,2)] = 8^{\circ}.
Eдн = 72 x [(1 — 0,25) + 0,25 x exp(-0,012 x 29,2)] = = 66,6 МПа.
Вывод. Для выполнения дополнительного прочностного расчета дорожной одежды по критерию сдвига в подстилающих грунтах в условиях жаркого летнего периода с учетом вибрационного воздействия от движущихся транспортных средств следует принять уточненные с учетом вибрационного воздействия расчетные значения грунта
C = 0,0103 МПа (вместо C = 0,012 МПа); \varphi = 8^{\circ} (вместо \varphi = 9^{\circ} ); E = 66,6 МПа (вместо E = 72 МПа).
РЕКОМЕНДАЦИИ ПО УТОЧНЕНИЮ РАСЧЕТНЫХ ХАРАКТЕРИСТИК ГРУНТОВ
Для учета режима нагружения дорожной одежды рекомендуется при расчетах:
- на воздействие динамической (движущейся) нагрузки расчетные модули упругости песка и грунта принимать с учетом вибрационного воздействия от движущихся транспортных средств (см. приложение Г);
- при расчете конструкции на статическое действие нагрузок расчетные модули упругости грунтов следует уменьшать на 5% для несвязных (песчаных) и на 15% для связных (глинистых) грунтов по сравнению со справочной базой ПНСТ 265-2018.
УЧЕТ РАБОТЫ ДОРОЖНОЙ ОДЕЖДЫ В ЖАРКИЙ ЛЕТНИЙ ПЕРИОД
Практически для всей территории Российской Федерации характерно наличие летом особо жаркого периода, когда температура асфальтобетонного покрытия достигает 50 °C и выше (это обусловлено не только высокой температурой наружного воздуха, но и дополнительным нагревом дорожного полотна в результате инсоляции). Региональные различия заключаются, главным образом, в том, как долго продолжается такой жаркий период. Например, в южных регионах этот период летней жары может продолжаться несколько недель, тогда как в северных регионах — несколько дней.
Следствием продолжительности жаркого периода является глубина прогрева дорожной одежды. Чем дольше стоит жара, тем глубже при прочих равных условиях изотерма 50 °C проникает в толщу дорожной одежды. В северных регионах эта глубина составляет около 5 см (прогрет только верхний слой дорожного покрытия), в южных — до 30 см и более (прогрет весь пакет асфальтобетонных слоев и верхний слой основания дорожной одежды). Справочная информация о продолжительности и глубине прогрева дорожной одежды для различных географических пунктов России представлена в приложении А.
Особенностью асфальтобетонов и других битумосодержащих материалов является ярко выраженная зависимость их прочностных и деформативных свойств от температуры. Так, расчетный модуль упругости асфальтобетона при температуре 50 °C в 6 — 8 раз ниже, чем расчетный модуль упругости того же асфальтобетона при температуре 10 °C, при которой производится стандартный расчет дорожной одежды по критерию упругого прогиба.
Такое резкое снижение расчетного модуля упругости асфальтобетона при температуре 50 °C неизбежно приводит к снижению общего модуля упругости дорожной одежды в жаркий летний период до величины, которая может быть на 30% — 50% ниже расчетного общего модуля упругости дорожной одежды, полученного при стандартном расчете (коэффициент теплоустойчивости дорожной одежды 0,7 — 0,5). При этом снижение общего модуля упругости дорожной одежды из-за разупрочнения пакета асфальтобетонных слоев не компенсируется в полной мере повышением расчетных характеристик подстилающих грунтов при их высыхании летом.
В результате снижения общего модуля упругости дорожной одежды Eоб возрастает уровень активных напряжений сдвига в подстилающем дорожную одежду грунте и в малосвязных (песчаных) конструктивных слоях по сравнению с расчетными условиями весеннего периода. Увеличение активных напряжений сдвига в связных грунтах, как правило, не представляет опасности, так как прочностные характеристики таких грунтов летом выше, чем весной.
Иначе обстоит дело с песчаными слоями. Их сдвиговые характеристики практически не зависят от влажности и сохраняются летом на том же уровне, что и весной. Поэтому летнее повышение активных напряжений сдвига в песчаных слоях может вызывать недопустимое снижение их коэффициента прочности по данному критерию, что, в свою очередь, может приводить к более интенсивному, чем в другие периоды года, накоплению деформаций формоизменения и образованию дополнительных дефектов дорожной одежды (в том числе нарушению ровности дорожного покрытия). Особенно значительно это может проявляться на дорожных одеждах с толстыми пакетами асфальтобетонных слоев, а также в более южных регионах.
Дополнительный проверочный расчет дорожной одежды на сдвиг в жаркий летний период выполняют согласно ПНСТ 265-2018 с учетом положений данного методического документа и на основании расчетных характеристик материалов и грунтов, соответствующих жаркому летнему периоду.
Наряду с повышением активных напряжений сдвига в дорожной одежде с асфальтобетонным покрытием в жаркий летний период могут увеличиваться также и деформации растяжения в нижних монолитных слоях. Для материалов, укрепленных неорганическими или комплексными вяжущими и сохраняющих высокий модуль упругости при высокой летней температуре, увеличение деформаций растяжения влечет за собой увеличение растягивающих напряжений по сравнению с расчетным весенним периодом. В свою очередь это может приводить в этих условиях к значительному снижению коэффициента прочности укрепленных промежуточных слоев основания по критерию прочности на изгиб. Поэтому для нежестких дорожных одежд с основаниями из укрепленных материалов необходимо проводить дополнительную проверку монолитных промежуточных слоев основания, укрепленных неорганическими или комплексными вяжущими, в соответствии с положениями подраздела 6.3 и на основе расчетных характеристик материалов и грунтов, соответствующих жаркому летнему периоду.
Е.2 Расчетные характеристики материалов для жаркого летнего периода
В расчетной модели принято, что в течение летнего периода подстилающие грунты после весеннего переувлажнения до относительной расчетной влажности Wр постепенно высыхают до минимального в годовом цикле значения влажности 0,5Wт (что соответствует приблизительно максимальной молекулярной влагоемкости грунта), которого они достигают в начале осени, т.е. после того, как жаркий летний период уже закончится. Поэтому расчетную влажность грунта в жаркий летний расчетный период предлагается ориентировочно вычислять по формуле
где Wр летн — относительная расчетная влажность грунта в жаркий летний период (в долях от влажности грунта на пределе текучести Wт);
Wр — относительная расчетная влажность грунта, принимаемая по формуле А.1 ПНСТ 265-2018 (в долях от влажности грунта на пределе текучести Wт).
На основании расчетной влажности Wр летн согласно приложению А ПНСТ 265-2018 определяют расчетные характеристики грунта в жаркий летний период.
По приложению А принимают глубину прогрева дорожной одежды до температуры 50 °C и выше. В этой зоне расчетная температура асфальтобетона принимается равной 50 °C. Если в пределах данной зоны целиком располагается один или несколько слоев асфальтобетона (или любого битумосодержащего материала), то во всех этих слоях температура асфальтобетона или битумосодержащего материала принимается равной 50 °C. Если слой попадает в эту разогретую зону частично, более чем наполовину своей толщины, он целиком включается в данную зону, если — в разогретую зону менее чем наполовину своей толщины, он исключается из этой зоны. Если ниже разогретой до 50 °C зоны имеются еще слои асфальтобетона или битумосодержащего материала, то их расчетная температура назначается следующим образом.
В первом после разогретой зоны слое расчетная температура понижается от 50 °C из расчета 1 °C на 1 см толщины слоя (например, при толщине слоя 10 см его расчетная температура будет равна 50 °C — 1 °C/см x 10 см = 40 °C). В следующих слоях расчетная температура понижается от температуры вышележащего слоя из расчета 0,5 °C на 1 см толщины слоя (например, при толщине следующего нижележащего слоя 10 см его расчетная температура будет равна 40 °C — 0,5 °C/см x 10 см = 35 °C. Расчетная температура следующего за ним слоя толщиной 16 см составит 35 °C — 0,5 °C/см + 16 см = 27 °C). Для упрощения расчета рекомендуется округлять полученные значения расчетной температуры в слоях ниже разогретой зоны с точностью до 5 °C.
На основании полученных значений расчетной температуры в слоях по справочной базе ПНСТ 265-2018 или по другим источникам информации принимают расчетные характеристики асфальтобетонов и битумосодержащих материалов, расчетные характеристики иных дорожно-строительных материалов для жаркого летнего периода — по справочной базе ПНСТ 265-2018.
Учитывая расчетные характеристики материалов, вычисленные по стандартным методикам ПНСТ 265-2018 с учетом положений подраздела 6.3, выполняют проверочный расчет дорожной одежды по критерию упругого прогиба, критерию сдвигоустойчивости подстилающих грунтов и малосвязных (песчаных) конструктивных слоев, а также по критерию прочности на изгиб монолитных промежуточных слоев основания в условиях жаркого летнего периода. В том случае если сдвигоустойчивость или прочность на изгиб не обеспечены, необходимо предусмотреть дополнительные конструктивные решения, направленные на обеспечение сдвигоустойчивости грунтов и малосвязных слоев или на обеспечение прочности на изгиб монолитных промежуточных слоев основания в жаркий летний период.
Е.3 Пример расчета дорожной одежды в жаркий летний период
Следует выполнить проверку на прочность, включая дополнительную проверку в жаркий летний период, дорожной одежды, конструкция которой представлена в таблице Е.1.
Общая толщина дорожной одежды — 110 см.
Область проектирования — г. Хабаровск, Хабаровский край.
Категория проектируемой дороги — II.
Дорожно-климатическая зона — II; подзона — 2.
Схема увлажнения рабочего слоя — 3.
Грунт рабочего слоя земляного полотна — суглинок легкий.
Коэффициент уплотнения грунта земляного полотна Kуп = 1,01 — 0,98.
Тип дорожной одежды — капитальный.
Срок службы дорожной одежды — 24 года.
Заданная надежность — Kн = 0,98.
Расчетная нагрузка — АК 11,5 (ГОСТ 32960-2014).
\cdot нагрузка на колесо Q = 57,5 кН;
\cdot давление в шине P = 0,8 МПа;
Примечание - Расчет выполняется для спаренного колеса.
Заданное суммарное расчетное количество приложений нагрузки — 3504480 ед.
Минимальный требуемый модуль упругости конструкции Emin = 381 МПа.
Е.3.2 Расчет для условий весеннего расчетного периода
Расчетная влажность связного грунта
W_{\text{р}} = (W_{\text{табл}} + \Delta + \Delta_{1W} + \Delta_{2W})(1 + 0,1t) - \Delta_{3}. (Е.2)
Примечание — Все символы формулы (Е.1) даны в ПНСТ 265-2018.
Wр = (0,67 + 0,03 + 0 — 0) x (1 + 0,1 x 2,19) — 0 = 0,853.
Расчетные характеристики (модуль упругости и сдвиговые характеристики) грунта и песка приведены в таблице Е.2.
Расчетные характеристики грунта и песка
Примечание - В данном примере не учитывалось влияние режима нагружения на расчетные характеристики грунта и песка.
Расчетные характеристики слоев дорожной одежды приведены в таблице Е.3.
Расчетные характеристики слоев дорожной одежды
Е.3.3 Расчет дорожной одежды по упругому прогибу
Общий расчетный модуль упругости конструкции определяем с помощью номограммы рисунка 4 ПНСТ 265-2018, построенной по решению теории упругости для модели многослойной среды.
Схема расчета конструкции приведена ниже.
| E6 = 672,0 МПа |
|---|
| E5 = 593,5 МПа |
| E4 = 464,8 МПа |
| E3 = 312,0 МПа |
| E2 = 75,2 МПа |
| E1 = 29,8 МПа |
Минимальный требуемый модуль упругости конструкции Emin = 381 МПа. Общий расчетный модуль упругости конструкции Eоб = 672 МПа.
Коэффициент прочности конструкции по упругому прогибу.
Требуемый коэффициент прочности K_{\text{пр}}^{\text{тр}} = 1,50 . Таким образом, прочность конструкции по упругому прогибу в весенний расчетный период обеспечена.
Е.3.4 Расчет на сопротивление монолитных слоев дорожной одежды усталостному разрушению от растяжения при изгибе
Расчет выполняется исходя из условия
\sigma_{r} \leq \frac{R_{N}}{K_{\text{пр}}^{\text{тр}}} , (Е.4)
где \sigma_{r} — наибольшее растягивающее напряжение в рассматриваемом слое, устанавливаемое расчетом, МПа;
RN — прочность материала слоя на растяжение при изгибе с учетом усталостных явлений, МПа;
K_{\text{пр}}^{\text{тр}} — требуемый коэффициент прочности с учетом заданной надежности (таблица 11 ПНСТ 265-2018), равный 1,10.
Наибольшее растягивающее напряжение \sigma_{r} при изгибе в монолитном слое находим с помощью номограммы, данной на рисунке 9 ПНСТ 265-2018, приводя реальную конструкцию к двухслойной модели. К верхнему слою модели относят все асфальтобетонные слои, включая рассчитываемый.
Толщину верхнего слоя модели принимаем равной сумме толщин, входящих в пакет асфальтобетонных слоев, — 22 см.
Модуль упругости верхнего слоя модели вычисляем как средневзвешенный по формуле 16 ПНСТ 265-2018
E_{\text{В}} = \frac{\sum_{i = 1}^{n} E_{i}h_{i}}{\sum_{i = 1}^{i} h_{i}} , (Е.5)
где n — количество слоев дорожной одежды;
Ei — модуль упругости i-го слоя, МПа;
Нижним слоем модели служит часть конструкции, расположенная ниже пакета асфальтобетонных слоев, включая грунт рабочего слоя земляного полотна.
Общий модуль упругости нижних слоев рассчитываем с помощью номограммы рисунка 4 ПНСТ 265-2018.
| E3 = 312,00 МПа |
|---|
| E2 = 75,19 МПа |
| E1 = 29,76 МПа |
Общий модуль упругости нижних слоев — 312 МПа.
При использовании номограммы (рисунок 9 ПНСТ 265-2018) расчетное растягивающее напряжение определяем по формуле
\sigma_{r} = \overline{\sigma_{r}}pk_{\text{в}}, (Е.6)
где \overline{\sigma_{r}} — растягивающее напряжение от единичной нагрузки при расчетных диаметрах площадки, передающей нагрузку (рисунок 10 ПНСТ 265-2018), МПа;
kв — коэффициент, учитывающий особенности напряженного состояния покрытия конструкции под спаренными колесами;
p — расчетное давление от колеса на покрытие, МПа.
\sigma_{r} = 0,878 \times 0,8 \times 0,85 = 0,612\text{МПа}.
Прочность материала монолитного слоя при многократном растяжении при изгибе находим по формуле 18 ПНСТ 265-2018
R_{n} = R_{0}k_{1}k_{2}(1 - \gamma_{r}t), (Е.7)
где R0 — нормативное значение предельного сопротивления растяжению при изгибе при расчетной низкой весенней температуре и однократном приложении нагрузки (таблица 5.5 приложения Б ПНСТ 265-2018), МПа;
k1 — коэффициент, учитывающий снижение прочности вследствие усталостных явлений при многократном приложении нагрузки (формула 19 ПНСТ 265-2018 с учетом рекомендаций [12])
k_{1} = \frac{\alpha}{m \sqrt{\sum N_{p}}} = \frac{5,2}{4,3 \sqrt{3504480}} = 0,16;
k2 — коэффициент, учитывающий снижение прочности во времени от воздействия погодно-климатических факторов (таблица 14 ПНСТ 265-2018);
\gamma_{r} — коэффициент вариации прочности на растяжение, равный 0,1;
t — коэффициент нормативного отклонения (таблица А.4 ПНСТ 265-2018).
Rn = 8 x 0,16 x 0,8 x (1 — 0,1 x 2,19) = 0,78 МПа.
Коэффициент прочности конструкции, полученный по расчету, равен
K_{\text{пр}} = \frac{R_{N}}{\sigma} ; (Е.8)
K_{\text{пр}} = \frac{0,78}{0,612} = 1,27.
Требуемый коэффициент прочности K_{\text{пр}}^{\text{тр}} = 1,10 .
Е.3.5 Расчет монолитных оснований на изгиб
Расчет выполняется исходя из условия
\sigma_{r} = \frac{R_{\text{пр}}}{K_{\text{пр}}} , (Е.9)
где Rпр — предельное напряжение на растяжение при изгибе с учетом усталостных явлений материалов, укрепленных неорганическими или комплексными вяжущими, определяемое по формуле 22 ПНСТ 265-2018, МПа.
Наибольшее растягивающее напряжение \sigma_{r} при изгибе в монолитном слое вычисляем с помощью номограммы рисунка 10 ПНСТ 265-2018, приводя реальную конструкцию к трехслойной модели, где средним будет рассматриваемый слой.
Рассчитываем средневзвешенный модуль упругости верхних слоев по формуле (Е.5)
Общий модуль упругости нижних слоев — 75,19 МПа.
При использовании номограммы рисунка 10 ПНСТ 265-2018 расчетное растягивающее напряжение определяем по формуле (Е.6)
\sigma_{r} = 0,14081 \times 0,8 \times 0,85 = 0,0958\text{МПа}.
Предельное напряжение на растяжение при изгибе с учетом усталостных процессов находим по формуле 22 ПНСТ 265-2018
где Rукр — предельное напряжение на растяжение при изгибе (таблица Б.1 ПНСТ 265-2018);
Kу — коэффициент усталости, учитывающий снижение прочности материалов, укрепленных неорганическими и комплексными вяжущими, при многократном приложении нагрузки
Коэффициент прочности конструкции, полученный по расчету, равен
K_{\text{пр}} = \frac{R_{\text{пр}}}{\sigma_{r}} ; (Е.11)
K_{\text{пр}} = \frac{0,45}{0,0958} = 4,71.
Требуемый коэффициент прочности K_{\text{пр}}^{\text{тр}} = 1,10 .
Е.3.6 Расчет по сдвигу для слоя «грунт — суглинок легкий»
Модуль упругости верхнего слоя модели рассчитываем как средневзвешенный по формуле (Е.5)
Общий модуль упругости нижних слоев находим с помощью номограммы рисунка 4 ПНСТ 265-2018.
| E1 = 29,76 МПа |
|---|
Общий модуль упругости нижних слоев — 29,76 МПа.
Активное напряжение сдвига \overline{\tau_{\text{н}}} от единичной нагрузки p = 1 МПа определяем по номограммам, приведенным на рисунках 5 или 6 ПНСТ 265-2018, при угле внутреннего трения \varphi = 2,233^{\circ} оно составляет 0,00658 МПа.
Активное напряжение сдвига при p = 0,8 МПа вычисляем по формуле 14 ПНСТ 265-2018
T = 0,00658 x 0,8 = 0,00526 МПа.
Предельное активное напряжение сдвига в слое составит
Tпр = 1 x (0,001 + 0,1 x 0,002 x 110 x tg12,2°) = 0,00622 МПа.
Коэффициент прочности конструкции
K_{\text{пр}} = \frac{T_{\text{пр}}}{T} ; (Е.12)
K_{\text{пр}} = \frac{0,00622}{0,00526} = 1,18.
Требуемый коэффициент прочности K_{\text{пр}}^{\text{тр}} = 1,10 .
Е.3.7 Расчет по сдвигу для слоя «песок средней крупности» с содержанием пылевато-глинистой фракции 0%
Модуль упругости верхнего слоя модели рассчитываем как средневзвешенный по формуле (Е.5)
Общий модуль упругости нижних слоев находим с помощью номограммы рисунка 4 ПНСТ 265-2018.
| E2 = 75,19 МПа |
|---|
| E1 = 29,76 МПа |
Общий модуль упругости нижних слоев — 75,19 МПа.
Активное напряжение сдвига \overline{\tau_{\text{н}}} от единичной нагрузки p = 1 МПа определяем по номограммам, приведенным на рисунках 5 или 6 ПНСТ 265-2018, при угле внутреннего трения \varphi = 22^{\circ} оно составляет 0,01065 МПа.
Активное напряжение сдвига при p = 0,8 МПа по формуле 14 ПНСТ 265-2018 составит
T = 0,01065 x 0,8 = 0,00852 МПа.
Предельное активное напряжение сдвига в слое равно
Tпр = 4 x (0,002 + 0,1 x 0,002 x 65 x tg32°) = 0,04049 МПа.
Коэффициент прочности конструкции вычисляем по формуле (Е.12)
K_{\text{пр}} = \frac{0,04049}{0,00852} = 4,75.
Требуемый коэффициент прочности K_{\text{пр}}^{\text{тр}} = 1,10 .
Е.3.8 Расчет на статическую нагрузку
Е.3.8.1 Расчет для слоя «грунт — суглинок легкий»
Модуль упругости верхнего слоя модели рассчитываем как средневзвешенный по формуле (Е.5)
Общий модуль упругости нижних слоев находим с помощью номограммы рисунка 4 ПНСТ 265-2018.
| E1 = 29,76 МПа |
|---|
Общий модуль упругости нижних слоев — 29,76 МПа.
Активное напряжение сдвига \overline{\tau_{\text{н}}} от единичной нагрузки p = 1 МПа определяем по номограммам, приведенным на рисунках 5 или 6 ПНСТ 265-2018, при угле внутреннего трения \varphi = 12,2^{\circ} оно составляет 0,00468 МПа.
Активное напряжение сдвига при p = 0,8 МПа по формуле 14 ПНСТ 265-2018 составит
T = 0,00468 x 0,8 = 0,00374 МПа.
Предельное активное напряжение сдвига в слое равно
Tпр = 1 x (0,009 + 0,1 x 0,002 x 110 x tg12,2°) = 0,01416 МПа.
Коэффициент прочности конструкции вычисляем по формуле (Е.12)
K_{\text{пр}} = \frac{0,01416}{0,00374} = 3,78.
Требуемый коэффициент прочности K_{\text{пр}}^{\text{тр}} = 1,10 .
Е.3.8.2 Расчет для слоя «песок средней крупности» с содержанием пылевато-глинистой фракции 0%
Модуль упругости верхнего слоя модели рассчитываем как средневзвешенный по формуле (Е.5).
Общий модуль упругости нижних слоев находим с помощью номограммы рисунка 4 ПНСТ 265-2018.
| E2 = 78,38 МПа |
|---|
| E1 = 29,76 МПа |
Общий модуль упругости нижних слоев — 78,38 МПа.
Активное напряжение сдвига \overline{\tau_{\text{н}}} от единичной нагрузки p = 1 МПа определяем по номограммам, приведенным на рисунках 5 или 6 ПНСТ 265-2018, при угле внутреннего трения \varphi = 32^{\circ} оно составляет 0,00807 МПа.
Активное напряжение сдвига при p = 0,8 МПа по формуле 14 ПНСТ 265-25018 составит
T = 0,00807 x 0,8 = 0,00645 МПа.
Предельное активное напряжение сдвига в слое равно
Tпр = 4 x (0,004 + 0,1 x 0,002 x 65 x tg32°) = 0,04849 МПа.
Коэффициент прочности конструкции вычисляем по формуле (Е.12)
K_{\text{пр}} = \frac{0,04849}{0,00645} = 7,51.
Требуемый коэффициент прочности K_{\text{пр}}^{\text{тр}} = 1,10 .
Е.3.9 Результаты стандартных расчетов дорожной одежды
В таблице Е.4 приведены результаты стандартных расчетов дорожной одежды.
Сводная таблица результатов расчетов дорожной одежды для весеннего расчетного периода
Е.3.10 Дополнительная проверка дорожной одежды в условиях жаркого летнего периода
По формуле Е.1 относительная расчетная влажность легкого суглинка в жаркий летний расчетный период равна
Wр летн = 0,5Wр + 0,25 = 0,5 x 0,853 + 0,25 = 0,67.
По приложению А глубина проникновения изотермы 50 °C в дорожную одежду составляет 0,25 м. Толщина битумосодержащих слоев рассматриваемой дорожной одежды равняется 0,04 + 0,08 + 0,10 = 0,22 м < 0,25 м. Следовательно, температура всех асфальтобетонных слоев принимается равной 50 °C. Расчетные характеристики материалов слоев дорожной одежды при температуре 50 °C и грунта при влажности 0,67Wт приведены в таблицах Е.5 и Е.6.
Расчетные характеристики грунта и песка
Расчетные характеристики слоев дорожной одежды
Общий расчетный модуль упругости конструкции определяем с помощью номограммы, приведенной на рисунке 3.1 норм [9], построенной по решению теории упругости для модели многослойной среды.
Е.3.10.2 Расчет по упругому прогибу
E_{\text{об}}>E_{min}K_{\text{пр}}^{\text{тр}}, (Е.13)
где Eоб — общий модуль упругости на поверхности дорожной конструкции, МПа;
Emin — минимальный требуемый модуль упругости с учетом ПНСТ 265-2018, где давление на покрытие для дорожных одежд капитального типа отличается от 0,6 МПа,
E_{min} = \sqrt{\frac{p}{0,6}} \times 98,65[log_{10} \sum N_{\text{р}} - c], (Е.14)
E_{min} = \sqrt{\frac{0,8}{0,6}} \times 98,65 \times [lg3504480 - 3,2] = 380,99\text{МПа}.
Независимо от результата, полученного по формуле (Е.14), Emix должен быть не менее значения, указанного в таблице 13 ПНСТ 265-2018, равного 325 МПа.
Принимаем Emin равным 380,99 МПа.
Требуемый коэффициент прочности конструкции для жаркого летнего периода K_{\text{пр}}^{\text{тр}} = 1,0 .
Общий расчетный модуль упругости конструкции находим с помощью номограммы рисунка 4 ПНСТ 265-2018, построенной по решению теории упругости для модели многослойной среды.
Схема расчета конструкции приведена ниже.
| E6 = 353,48 МПа |
|---|
| E5 = 344,32 МПа |
| E4 = 349,80 МПа |
| E3 = 358,13 МПа |
| E2 = 87,28 МПа |
| E1 = 44,12 МПа |
Общий расчетный модуль упругости конструкции Eоб = 353,48 МПа.
Коэффициент прочности конструкции рассчитываем по формуле
K_{\text{пр}} = \frac{E_{\text{об}}}{E_{min}} ; (Е.15)
K_{\text{пр}} = \frac{353,48}{380,99} = 0,93.
Требуемый коэффициент прочности K_{\text{пр}}^{\text{тр}} = 1,0 .
Прочность не обеспечена. Необходимо провести дополнительный расчет по другим критериям прочности.
Е.3.10.3 Расчет конструкции на сопротивление монолитных слоев покрытия усталостному разрушению от растяжения при изгибе
Расчет для летнего периода не проводится.
Е.3.10.4 Расчет монолитных оснований на изгиб
Расчет выполняется исходя из условия (Е.9).
Наибольшее растягивающее напряжение \sigma_{r} при изгибе в монолитном слое вычисляем с помощью номограммы рисунка 10 ПНСТ 265-2018, приводя реальную конструкцию к трехслойной модели, где средним будет рассматриваемый слой.
Рассчитываем средневзвешенный модуль упругости верхних слоев по формуле (Е.5)
Общий модуль упругости нижних слоев — 87,28 МПа.
При использовании номограммы рисунка 10 ПНСТ 265-2018 расчетное растягивающее напряжение определяем по формуле (Е.6)
\sigma_{r} = 0,15420 \times 0,8 \times 0,85 = 0,1049\text{МПа}.
Предельное напряжение на растяжение при изгибе с учетом усталостных процессов находим по формуле (Е.10)
Коэффициент прочности конструкции, полученный по расчету по формуле (Е.11), равен
K_{\text{пр}} = \frac{0,45}{0,1049} = 4,29.
Требуемый коэффициент прочности K_{\text{пр}}^{\text{тр}} = 1,10 .
Е.3.10.5 Расчет по сдвигу для слоя «грунт — суглинок легкий»
Модуль упругости верхнего слоя модели вычисляем как средневзвешенный по формуле (Е.5)
Общий модуль упругости нижних слоев находим с помощью номограммы рисунка 4 ПНСТ 265-2018.
| E1 = 44,12 МПа |
|---|
Общий модуль упругости нижних слоев — 44,28 МПа.
Активное напряжение сдвига \overline{\tau_{\text{н}}} от единичной нагрузки p = 1 МПа определяем по номограммам, приведенным на рисунках 5 или 6 ПНСТ 265-2018, при угле внутреннего трения \varphi = 6,02^{\circ} оно составляет 0,00832 МПа.
Активное напряжение сдвига при p = 0,8 МПа по формуле 14 ПНСТ 265-2018
T = 0,00832 x 0,8 = 0,00666 МПа.
Предельное активное напряжение сдвига в слое составит
Tпр = 1 x (0,007 + 0,1 x 0,002 x 111 x tg19,042°) = 0,01470 МПа.
Коэффициент прочности конструкции равен
K_{\text{пр}} = \frac{0,01470}{0,00666} = 2,21.
Требуемый коэффициент прочности K_{\text{пр}}^{\text{тр}} = 1,10 .
Е.3.10.6 Расчет по сдвигу для слоя «песок средней крупности» с содержанием пылевато-глинистой фракции 0%
Модуль упругости верхнего слоя модели вычисляем как средневзвешенный по формуле (Е.5)
Общий модуль упругости нижних слоев находим с помощью номограммы рисунка 4 ПНСТ 265-2018.
| E2 = 87,28 МПа |
|---|
| E1 = 44,12 МПа |
Общий модуль упругости нижних слоев — 87,28 МПа.
Активное напряжение сдвига \overline{\tau_{\text{н}}} от единичной нагрузки p = 1 МПа определяем по номограммам, приведенным на рисунках 5 или 6 ПНСТ 265-2018, при угле внутреннего трения \varphi = 22^{\circ} оно составляет 0,01295.
Активное напряжение сдвига при p = 0,8 МПа рассчитываем по формуле 14 ПНСТ 265-2018
T = 0,01295 x 0,8 = 0,01036 МПа.
Предельное активное напряжение сдвига в слое составит
Tпр = 4 x (0,022 + 0,1 x 0,002 x 66 x tg32°) = 0,04099 МПа.
Коэффициент прочности конструкции равен
K_{\text{пр}} = \frac{0,04099}{0,01036} = 3,96.
Требуемый коэффициент прочности K_{\text{пр}}^{\text{тр}} = 1,10 .
Е.3.10.7 Расчет на статическую нагрузку для слоя «грунт — суглинок легкий»
Модуль упругости верхнего слоя модели вычисляем как средневзвешенный по формуле (Е.5)
Общий модуль упругости нижних слоев находим с помощью номограммы рисунка 4 ПНСТ 265-2018.
| E1 = 44,12 МПа |
|---|
Общий модуль упругости нижних слоев — 44,12 МПа.
Активное напряжение сдвига \overline{\tau_{\text{н}}} от единичной нагрузки p = 1 МПа определяем по номограммам, приведенным на рисунках 5 или 6 ПНСТ 265-2018, при угле внутреннего трения \varphi = 19,042^{\circ} оно составляет 0,00459 МПа.
Активное напряжение сдвига при p = 0,8 МПа рассчитываем по формуле 14 ПНСТ 265-2018
T = 0,00459 x 0,8 = 0,00367 МПа.
Предельное активное напряжение сдвига в слое составит
Tпр = 1 x (0,021 + 0,1 x 0,002 x 111 x tg19,042°) = 0,02840 МПа.
Коэффициент прочности конструкции равен
K_{\text{пр}} = \frac{0,02840}{0,00367} = 7,74.
Требуемый коэффициент прочности K_{\text{пр}}^{\text{тр}} = 1,10 .
Е.3.10.8 Расчет на статическую нагрузку для слоя «песок средней крупности» с содержанием пылевато-глинистой фракции 0%
Модуль упругости верхнего слоя модели вычисляем как средневзвешенный по формуле (Е.5)
Общий модуль упругости нижних слоев находим с помощью номограммы рисунка 4 ПНСТ 265-2018.
| E2 = 89,86 МПа |
|---|
| E1 = 44,12 МПа |
Общий модуль упругости нижних слоев — 89,86 МПа.
Активное напряжение сдвига \overline{\tau_{\text{н}}} от единичной нагрузки p = 1 МПа определяем по номограммам, приведенным на рисунках 5 или 6 ПНСТ 265-2018, при угле внутреннего трения \varphi = 32^{\circ} оно составляет 0,00806 МПа.
Активное напряжение сдвига при p = 0,8 МПа рассчитываем по формуле 14 ПНСТ 265-2018
T = 0,00806 x 0,8 = 0,00645 МПа.
Предельное активное напряжение сдвига в слое составит
Tпр = 4 x (0,004 + 0,1 x 0,002 x 66 x tg32°) = 0,04899 МПа.
Коэффициент прочности конструкции по формуле Е.12 равен
K_{\text{пр}} = \frac{0,04899}{0,00645} = 7,60.
Требуемый коэффициент прочности K_{\text{пр}}^{\text{тр}} = 1,10 .
Е.3.10.9 Результаты дополнительного расчета дорожной одежды
В таблице Е.7 приведен дополнительный расчет дорожной одежды.
Сводная таблица результатов дополнительного расчета для условий жаркого летнего периода
МЕТОДИКА ПРИБЛИЖЕННОГО ПРОВЕРОЧНОГО РАСЧЕТА ДОРОЖНОЙ ОДЕЖДЫ НА ОБРАЗОВАНИЕ ТРЕЩИН В РЕЗУЛЬТАТЕ ОБЪЕМНОГО ДЕФОРМИРОВАНИЯ
Рассматривается задача о расчете напряженно-деформированного состояния многослойной монолитной дорожной одежды от воздействия несиловых объемных деформаций (в результате теплового расширения, усушки при изменении влажности, усадки при твердении цемента и т.п.). Принимается, что:
- материал слоев дорожной одежды линейно-упругий и описывается законом Гука;
- в первом приближении, при отсутствии более точных данных, модуль деформации материалов в слоях дорожной одежды при сжатии и растяжении принимается одинаковым Ei;
- наличие ранее образовавшихся трещин не влияет на потенциальное трещинообразование в монолитных слоях дорожной одежды. Это допущение справедливо, прежде всего, в зимних условиях для промерзающих (соответственно смерзающихся и восстанавливающих на период морозов свою монолитность) слоев;
- проскальзывание между слоями дорожной одежды отсутствует (имеется сцепление между слоями);
- проскальзывание между дорожной одеждой и подстилающим материалом основания возможно и описывается законом Кулона-Мора.
В качестве расчетной схемы предложена одномерная модель деформирования дорожной одежды, представленная на рисунке Ж.1. Рассматривается статическое состояние в момент возможного образования новых регулярных поперечных трещин в сечении с координатой x. Ширина b элемента дорожной одежды (в направлении, перпендикулярном оси X) условно принимается равной 1 м.
L — 1/2 длины рассматриваемого элемента дорожной одежды; x — текущая координата на оси X; Sср — среднее по плоскости контакта значение удельной силы трения; u(x) — перемещение температурное
Рисунок Ж.1 — Общая расчетная схема
Элемент дорожной одежды длиной 2L (например, между деформационными или технологическими швами либо между ранее образовавшимися на произвольно большом расстоянии друг от друга сквозными поперечными трещинами) нагружен в каждом i-м слое объемными деформациями \epsilon_{v,i} , в общем случае различными в каждом слое по величине. Объемные деформации, в свою очередь, приводят к перемещениям u. Значения каждого вида относительных несиловых объемных деформаций (температурные, влажностные, усадочные и т.п. с индексом j) вычисляются в слоях по общей формуле
\epsilon_{vj,i} = a_{j,i}\Delta P_{j,i}, (Ж.1)
где aj,i — относительная объемная деформация соответствующего вида с индексом j (например, коэффициент теплового расширения и т.п.) в слое с индексом i;
\Delta P_{j,i} — изменение начальных и конечных значений параметра, вызывающего соответствующие объемные деформации с индексом j в слое с индексом i (например, изменение температуры \Delta T_{j,i} ).
Суммарная объемная деформация в слое \epsilon_{v,i} равна алгебраической сумме объемных деформаций \epsilon_{vj,i} . Объемные деформации \epsilon_{v,i} принимаются неизменными по толщине в пределах i-го слоя. Со стороны подстилающего основания на многослойную монолитную плиту дорожной одежды действуют силы трения S. Среднее по плоскости контакта значение удельной силы трения при проскальзывании зависит от погонного веса дорожной одежды и параметров ее сцепления с подстилающим основанием по закону Кулона
|S_{\text{ср}}| = 0,7(\rho htg\varphi_{\text{ст}} + C_{\text{ст}}), (Ж.2)
где Sср — среднее по плоскости контакта значение удельной силы трения, МПа;
\rho — усредненная по толщине объемная плотность материала многослойной монолитной плиты дорожной одежды, Н/м3;
h — суммарная толщина монолитных слоев дорожной одежды, м;
\varphi_{\text{ст}} и Cст — статические значения (без учета повторности приложения транспортной нагрузки) соответственно угла внутреннего трения, град., и сцепления, МПа, в материале подстилающего основания.
Параметры \rho , h, \varphi_{\text{ст}} и Cст принимаются постоянными по длине элемента.
Для выполнения расчета необходимо задаться длиной шага между потенциальными трещинами 2x. Расчет выполняется методом итераций путем последовательного задания величины полушага возможных трещин x с проверкой на каждом шаге условий для образования трещин.
Согласно методу итераций следует вычислить приведенный модуль деформации монолитных слоев дорожной одежды с учетом статического модуля деформации Ei и толщины hi каждого слоя
E_{red} = \frac{\sum E_{i}h_{i}}{h} . (Ж.3)
Определить значение общей деформации монолитных слоев дорожной одежды \epsilon_{a,k} по формуле
\epsilon_{a,k} = \frac{|S_{\text{ср}}|x}{E_{red}h} + \frac{1}{E_{red}h} \sum E_{i}h_{i}\epsilon_{v,i}. (Ж.4)
Для каждого i-го слоя рассчитать значения напряжений по формуле
\sigma_{i,k} = E_{i}(\epsilon_{o,k} - \epsilon_{v,i}). (Ж.5)
Проверить выполнение условий прочности (при статическом нагружении) для каждого i-го слоя
(Ж.6)В качестве рабочей модели принимается, что трещины образуются в любом из слоев при переходе в нем одного из условий (Ж.6) из неравенства в равенство. Если для какого-то слоя равенство в условиях прочности (Ж.6) нарушается, то это означает, что для данного слоя длина элемента 2x выбрана либо слишком большой, либо слишком маленькой и должна быть изменена до значения, при котором условие равенства прочности и напряжений в выражении (Ж.6) будет выполнено (т.е. производятся следующие расчетные итерации до достижения условия образования трещины в слое). В общем случае шаг трещин в различных слоях может быть разным. Поэтому приближенный расчет выполняется до тех пор, пока не будут определены шаги возможных трещин во всех монолитных слоях дорожной одежды.
Учитывая, что наибольшая интенсивность объемного (в первую очередь низкотемпературного) трещинообразования имеет место в наиболее холодный период года (обычно в ночной период в январе месяце), расчет дорожных одежд на объемное трещинообразование рекомендуется проводить для расчетных условий именно этого периода.
- текущую температуру материала слоя;
- текущую влажность материала слоя;
- текущую долю гидратированного цемента (в материалах, содержащих цемент или аналогичные по механизму твердения неорганические вяжущие);
- условия «замыкания» материала слоя (начальные температура, влажность и доля гидратированного цемента);
- статический модуль деформации, а также статические пределы прочности монолитного материала при сжатии и растяжении для текущих условий (с учетом температуры, влажности и остаточного ресурса механических свойств);
- текущие значения сдвиговых характеристик дисперсных материалов, образующих подстилающее основание для пакета монолитных слоев дорожной одежды;
- плотность материалов слоев дорожной одежды.
Расчетные условия принимают на основании общепринятых справочных данных или данных натурных измерений. При отсутствии достоверных данных о расчетных условиях допускается принимать их на основании данных, представленных в этом приложении.
Текущую температуру материала слоя дорожной одежды (для середины слоя по состоянию на 04:00 15-го января расчетного года) оценивают для заданного географического пункта следующим образом. Определяют стандартное отклонение суточной амплитуды температуры воздуха
\sigma_{A} = 0,735A_{\text{ср}.\text{сут}}, (Ж.7)
где \sigma_{A} — стандартное отклонение суточной амплитуды температуры воздуха в январе, °C;
Aср. сут — средняя суточная амплитуда (размах) температуры наиболее холодного месяца (принимается по СП 131.13330.2012), °C.
Вычисляют стандартное отклонение средней суточной температуры воздуха в январе
\sigma_{T} = |(T_{min} + 2,1\sigma_{A} - T_{I})/2,1|, (Ж.8)
где \sigma_{T} — стандартное отклонение средней суточной температуры воздуха в январе, °C;
Tmin — абсолютная минимальная температура воздуха (принимается по СП 131.13330.2012), °C;
\sigma_{A} — стандартное отклонение суточной амплитуды температуры воздуха в январе, °C;
TI — средняя месячная температура воздуха в январе (принимается по СП 131.13330.2012), °C.
Определяют среднюю суточную температуру поверхности дорожного покрытия Tп ср. сут и средние суточные температуры на нижних границах слоев дорожной одежды Ti ср. сут по состоянию на 15 января расчетного года
T_{i\text{ср}.\text{сут}} = (T_{\text{г}} + 2) + |T_{i} - t\sigma_{T} - T_{\text{г}}| \prod_{i = 1}^{n} K_{\text{г}i}sin[- \pi/2 - \sum_{i = 1}^{n} h_{i}\omega_{\text{г}}/2a_{i}^{0,5}], (Ж.9)
где Ti ср. сут — средняя суточная температура на нижней границе i-го слоя в расчетном году (нумерация слоев сверху вниз), °C;
Tг — средняя годовая температура воздуха (принимается по СП 131.13330.2012), °C;
Ti — средняя месячная температура воздуха в январе (принимается по СП 131.13330.2012), °C;
t — коэффициент Стьюдента, принимаемый по таблице Ж.1 в зависимости от обеспеченности P непревышения климатических показателей в расчетный период;
\sigma_{T} — стандартное отклонение средней суточной температуры воздуха в январе, °C;
Kгi — коэффициент затухания годовых колебаний температуры в слоях дорожной одежды, доля единицы,
K_{\text{г}i} = exp[ - h_{i}(\omega_{\text{г}}/2a_{i})^{0,5}];
\omega_{\text{г}} — частота колебаний среднесуточной температуры в годовом цикле (принимается равной 0,0000002 с-1);
ai — коэффициент температуропроводности материала i-го слоя (принимается по справочным данным или по таблице Ж.2), м2/с.
Значения обеспеченности P непревышения климатических показателей и коэффициента Стьюдента t
| Расчетный период, год | Обеспеченность непревышения климатических показателей | Коэффициент Стьюдента t |
|---|---|---|
| 6 | 0,83 | 0,94 |
| 12 | 0,92 | 1,49 |
| 24 | 0,96 | 1,87 |
Примечание - При продолжительности расчетного периода менее 6 лет значение обеспеченности P непревышения климатических показателей коэффициента Стьюдента t допускается принимать по первой строке таблицы.
Расчетные значения коэффициента температуропроводности для материалов дорожной одежды
Среднюю суточную температуру поверхности дорожного покрытия в расчетном году Tп ср. сут рассчитывают по формуле Ж.9 при значении h1 = 0.
Далее вычисляют температуру поверхности дорожного покрытия Tп и температуры на нижних границах слоев дорожной одежды Ti по состоянию на 04:00 15 января расчетного года
T_{i} = T_{i\text{ср}.\text{сут}} + (0,5A_{\text{ср}.\text{сут}} + t\sigma_{A} + 2) \prod_{i = 1}^{n} K_{\text{с}i}sin[3\pi/2 - \sum_{i = 1}^{n} h_{i}\omega_{\text{с}}2a_{i}^{0,5}], (Ж.10)
где Ti — температура на нижней границе i-го слоя дорожной одежды по состоянию на 04:00 15 января расчетного года, °C;
Aср. сут — средняя суточная амплитуда (размах) температуры наиболее холодного месяца (принимается по СП 131.13330.2012), °C;
\sigma_{A} — стандартное отклонение суточной амплитуды температуры воздуха в январе, °C;
\omega_{\text{с}} — частота колебаний температуры в суточном цикле (принимается равной 0,0000731 с-1);
Kсi — коэффициент затухания суточных колебаний температуры в слоях дорожной одежды, доля единицы,
K_{\text{с}i} = exp[ - h_{i}(\omega_{\text{с}}/2a_{i})^{0,5}]. (Ж.11)
Температура поверхности дорожного покрытия по состоянию на 04:00 15 января расчетного года Tп находят по формуле Ж.10 при значении h1 = 0.
В качестве расчетной температуры Tiр слоя i для определения перепада температур \Delta T_{i} в формуле Ж.1 следует принимать средние арифметические значения температур Ti на верхней и нижней границах слоя. В качестве температуры «замыкания» слоя Tiз для асфальтобетонов и органоминеральных смесей принимается температура 10 °C (при Tiр > 10 °C принимается Tiр = 10 °C). Для слоев, содержащих неорганическое вяжущее, Tiз принимается равной среднемесячной температуре (СП 131.13330.2012) месяца, когда производились или планируются производиться работы по устройству данного слоя. Перепад температур для определения по формуле Ж.1 температурной деформации слоя вычисляют по формуле
\Delta T_{i} = T_{i\text{р}} - T_{i\text{з}}. (Ж.12)
Расчетные значения линейного коэффициента теплового расширения монолитных материалов дорожных одежд a1 для использования в формуле Ж.1 берут из таблицы Ж.3.
Расчетные значения линейного коэффициента теплового расширения монолитных материалов дорожных одежд
Расчетная влажность подстилающего дорожную одежду грунта Wр принимается в соответствии с формулой А.1 ПНСТ 265-2018 и выражается в долях от влажности грунта на границе предела текучести Wт.
С учетом закономерного изменения влажности грунтов земляного полотна в годовом цикле относительная влажность подстилающего грунта по состоянию на 15 января расчетного года Wгр составит
где Wр — расчетная влажность подстилающего дорожную одежду грунта (принимается в соответствии с ПНСТ 265-2018), доля единицы от Wт.
По значению относительной влажности Wгр в соответствии со справочной базой ПНСТ 265-2018 принимаются расчетные характеристики грунта (сцепление Cст и угол внутреннего трения \varphi_{\text{ст}} ) при суммарном количестве приложения нагрузки \sum N_{\text{р}} = 1\text{ед}. для использования в формуле Ж.2. Значения объемной плотности материалов для вычисления силы трения монолитных слоев дорожной одежды по дисперсному основанию представлены в таблице Ж.4.
Объемные плотности и оптимальные влажности материалов
Влажность материалов слоев дорожной одежды Wi, весовой %, по состоянию на 15 января расчетного года прогнозируется по зависимости
Wi = (0,62Wр + 0,53)Wоi, (Ж.14)
где Wоi — оптимальная влажность при уплотнении материала в слое с индексом i (принимается по технологической документации на материал или по справочным данным из таблицы Ж.4), %.
При гидрофобизации материала в результате обработки стабилизирующими составами влажность материала Wi, полученная по формуле Ж.14, может быть уменьшена в 1,5 — 2 раза в зависимости от эффективности гидрофобизатора.
При выполнении приближенного расчета изменение влажности асфальтобетона в годовом цикле не учитывается.
В качестве влажности «замыкания» Wiз слоя с индексом i принимается оптимальная влажность материала слоя Wоi (включая воду, содержащуюся в битумной эмульсии). Перепад влажности для определения по формуле Ж.1 деформации усушки/набухания слоя с индексом i вычисляется по формуле
\Delta W_{i} = W_{i} - W_{i\text{з}}. (Ж.15)
Деформация усадки материала в результате твердения неорганического вяжущего (гидравлического типа) рассчитывается по формуле Ж.1 в зависимости от количества гидратировавшего за расчетный период вяжущего, % от массы обработанного им материала,
\Delta\text{Ц}_{i} = \text{Ц}_{i}\text{Г}_{i}, (Ж.16)
где Цi — содержание неорганического вяжущего (цемента и т.п.) в материале слоя с индексом i (принимается по технологической документации), % от массы материала;
Гi — доля вяжущего, гидратировавшего за расчетный период (принимается по данным таблицы Ж.5), доля единицы.
Доля гидратировавшего неорганического вяжущего
Необходимые для расчета объемных деформаций усадки, усушки и набухания (формула Ж.1) значения коэффициентов усадки монолитных материалов дорожных одежд приведены в таблице Ж.6. Деформативные и прочностные характеристики материалов представлены в таблицах Ж.7, Ж.8.
Расчетные значения коэффициентов усадки монолитных материалов дорожных одежд
Расчетные характеристики асфальтобетонов
Примечание - Расчетные характеристики асфальтобетонов при промежуточных значениях температуры принимаются на основании интерполяции данных.
Статические расчетные характеристики материалов, содержащих неорганическое вяжущее
Данная методика расчета является приближенной и предназначена в первую очередь для сравнительной оценки различных дорожных одежд по склонности их к образованию трещин в результате действия объемных деформаций, а также для проверки соответствия потенциально возможного шага объемных трещин нормативным требованиям. Допускается применение данной методики с целью определения ориентировочного объема работ (суммарной длины трещин, вычисляемой как произведение ширины асфальтобетонного покрытия на количество трещин с данным шагом, приходящееся на 1 км дороги) при прогнозировании затрат на эксплуатацию дороги.
Более точно шаг объемных трещин в монолитных слоях дорожной одежды может быть определен с учетом различия между модулями деформации материалов при сжатии и растяжении, с учетом изменения влажности асфальтобетонов в процессе эксплуатации, смерзаемости зимой слоев из дисперсных материалов (песок, ЩПС, щебень) и образования слоя мерзлого грунта в основании дорожной одежды, а также при учете влияния ранее образовавшихся трещин на процесс объемного трещинообразования в других монолитных слоях дорожной одежды.
Выполнить дополнительный проверочный расчет на объемное трещинообразование для дорожной одежды, представленной в таблице Ж.9.
Исходные данные для расчета дорожной одежды
Область проектирования — г. Барнаул, Алтайский край.
Категория проектируемой дороги — II.
Дорожно-климатическая зона — III; подзона — 1.
Схема увлажнения рабочего слоя — 3.
Заданная надежность — Kн = 0,98.
Тип дорожной одежды — капитальный.
Грунт рабочего слоя земляного полотна — суглинок легкий.
Коэффициент уплотнения грунта земляного полотна Kупл = 1,01 — 0,98.
Расчетная нагрузка — АК11,5 (ГОСТ 32960-2014).
Срок службы дорожной одежды — 24 года.
\cdot нагрузка на колесо Q = 57,5 кН;
\cdot давление в шине P = 0,8 МПа;
Приведенное значение интенсивности расчетной нагрузки — 2000 ед./сут. Коэффициент роста интенсивности нагрузки q = 1.
Суммарное расчетное количество приложений нагрузки \sum N_{\text{р}} = 7509600\text{ед} .
Расчетная влажность подстилающего грунта Wр = 0,805.
Продолжительность межремонтного периода, для которого необходимо выполнить проверочный расчет, 6 лет.
Обеспеченность непревышения средних климатических параметров за период 6 лет P = 0,83.
Коэффициент Стьюдента t = 0,94.
Период устройства щебеночно-цементно-песчаного слоя — июль, средняя суточная температура в этот период в г. Барнауле составляет 19,8 °C (СП 131.13330.2012).
Допустимый шаг трещин Lтр > 5 м.
Расчетные сдвиговые характеристики грунта и песка даны в таблице Ж.10.
Расчетные сдвиговые характеристики (модуль упругости и сдвиговые характеристики) грунта и песка
Расчет температурных деформаций
Определяем стандартное отклонение суточной амплитуды температуры воздуха для г. Барнаула по формуле (Ж.7)
\sigma_{A} = 0,735 \times 10,3 = 7,57^{\circ}C.
Стандартное отклонение средней суточной температуры воздуха в январе для г. Барнаула согласно формуле (Ж.8) составит
\sigma_{T} = |( - 52 + 2,1 \times 7,57 - ( - 16,3))/2,1| = 9,43^{\circ}C.
Находим коэффициенты затухания годовых колебаний температуры.
Коэффициент затухания годовых колебаний температуры на поверхности покрытия (при h = 0)
Kгп = exp[-0 x (0,0000002/(2 x 0,0000003))0,5] = 1.
Коэффициент затухания годовых колебаний температуры в верхнем слое покрытия
Kг1 = exp[-0,04 x (0,0000002/(2 x 0,0000003))0,5] = 0,977.
Коэффициент затухания годовых колебаний температуры в нижнем слое покрытия
Kг2 = exp[-0,07 x (0,0000002/(2 x 0,00000035))0,5] = 0,963.
Коэффициент затухания годовых колебаний температуры в верхнем слое основания
Kг3 = exp[-0,10 x (0,0000002/(2 x 0,00000035))0,5] = 0,948.
Коэффициент затухания годовых колебаний температуры в среднем слое основания из ЩПЦС (М60)
Kг4 = exp[-0,40 x (0,0000002/(2 x 0,000009))0,5] = 0,863.
Вычисляем средние суточные температуры дорожной одежды в январе для г. Барнаула.
Средняя суточная температура на поверхности покрытия
T_{\text{п ср}.\text{сут}} = (2,2 + 2) + | - 16,3 - 0,94 \times 9,43 - 2,2| \times 1 \times sin[ - \pi/2 - 0] = - 23,16^{\circ}C.
Средняя суточная температура на нижней границе верхнего слоя покрытия и верхней границе нижнего слоя покрытия
Средняя суточная температура на нижней границе нижнего слоя покрытия и верхней границе верхнего слоя основания
Средняя суточная температура на нижней границе верхнего слоя основания и нижней границе нижнего слоя основания
Средняя суточная температура на нижней границе среднего слоя основания из ЩПЦС (М60)
Рассчитаем коэффициенты затухания суточных колебаний температуры в дорожной одежде.
Коэффициент затухания суточных колебаний температуры на поверхности верхнего слоя покрытия (при h = 0)
Kсп = exp[-0 x (0,0000731/(2 x 0,0000003))0,5] = 1.
Коэффициент затухания суточных колебаний температуры в верхнем слое покрытия
Kс1 = exp[-0,04 x (0,0000731/(2 x 0,0000003))0,5] = 0,643.
Коэффициент затухания суточных колебаний температуры в нижнем слое покрытия
Kс3 = exp[-0,07 x (0,0000731/(2 x 0,00000035))0,5] = 0,489.
Коэффициент затухания суточных колебаний температуры в верхнем слое основания
Kс3 = exp[-0,10 x (0,0000731/(2 x 0,00000035))0,5] = 0,360.
Коэффициент затухания суточных колебаний температуры в среднем слое основания ЩПЦС (М60)
Kс4 = exp[-0,40 x (0,0000731/(2 x 0,0000009))0,5] = 0,061.
Далее определяем температуру поверхности дорожного покрытия Tп и температуры на нижних границах слоев дорожной одежды Ti по состоянию на 04:00 15 января расчетного года.
Расчетная температура поверхности покрытия (h = 0)
T_{\text{п}} = - 23,16 + (0,5 \times 10,3 + 0,94 \times 7,57 + 2) \times 1 \times sin[3\pi/2 - 0] = - 37,43^{\circ}C.
Расчетная температура на нижней границе верхнего слоя покрытия
Расчетная температура на нижней границе нижнего слоя покрытия
Расчетная температура на нижней границе верхнего слоя основания
Расчетная температура на нижней границе среднего слоя основания из ЩПЦС (М60)
Результаты вычислений по слоям средних в пределах слоя расчетных температур по состоянию на 04:00 15 января расчетного года представлены в таблице Ж.11.
Средние расчетные температуры в слоях дорожной одежды
В качестве температуры i «замыкания» слоя Tiз для асфальтобетонов принимается температура 10 °C, для слоя ЩПЦС (М60) Tiз — среднесуточная температура июля, когда производились работы по устройству данного слоя, т.е. T4з = 19,8 °C.
Далее находим перепады температур для вычисления деформаций теплового расширения монолитных слоев дорожной одежды.
Перепад температур верхнего слоя покрытия
\Delta T_{1} = - 34,12 - ( + 10) = - 44,12^{\circ}C.
Перепад температур нижнего слоя покрытия
\Delta T_{2} = - 28,33 - ( + 10) = - 37,05^{\circ}C.
Перепад температур верхнего слоя основания
\Delta T_{3} = - 21,21 - ( + 10) = - 31,21^{\circ}C.
Перепад температур среднего слоя основания из ПЩЦС (М60)
\Delta T_{4} = - 17,65 - ( + 19,80) = - 37,45^{\circ}C.
Относительная температурная деформация в слоях с учетом справочных коэффициентов теплового расширения при расчетных температурах и расчетных перепадах температур равна
\epsilon_{t\text{асф}1} = 0,00007 \times ( - 44,12) = - 0,0007;
\epsilon_{t\text{асф}2} = 0,000017 \times ( - 37,05) = - 0,0006;
\epsilon_{t\text{асф}3} = 0,000017 \times ( - 31,21) = - 0,0005;
\epsilon_{t\text{асф}4} = 0,00004 \times ( - 37,45) = - 0,0015.
Во всех слоях имеют место относительные деформации сжатия, но величина этих деформаций в разных слоях различная.
Расчет деформаций усушки/набухания
С учетом закономерного изменения влажности грунтов земляного полотна в годовом цикле относительная влажность подстилающего грунта Wгр, доля от Wт, по состоянию на 15 января расчетного года по формуле (Ж.13) составит
Wгр = 0,37 x 0,805 + 0,32 = 0,62.
Влажность слоя ЩПЦС (М60) W4, весовой %, по состоянию на 15 января расчетного года прогнозируется с учетом справочной величины оптимальной влажности, принятой Wоi = 7%, по зависимости (формула Ж.14)
W4 = (0,62 x 0,805 + 0,53) x 7 = 7,2%.
Перепад влажности для слоя ЩПЦС (М60) по формуле (Ж.15)
\Delta W_{\text{щпцс}} = W_{\text{щпцс}} - W_{\text{о}} = 7,2 - 7,0 = 0,2\%.
Влажностная деформация в слое ЩПЦС (М60) с учетом справочного значения коэффициента набухания
\epsilon_{w\text{щпцс}4} = 0,0005 \times 0,2 = 0,0001.
В слое ЩПЦС (М60) имеет место относительная деформация набухания (расширения).
При выполнении приближенного расчета изменение влажности асфальтобетона и деформация набухания/усушки в нем не учитываются.
Расчет деформаций усадки при твердении
Расчет количества гидратированного цемента, весовой %, для ЩПЦС (М60) с учетом срока твердения более пяти лет производим по формуле (Ж.16)
\Delta\text{Ц}_{4} = 6 \times 1 = 6\%.
Усадочная деформация с учетом справочного значения коэффициента усадки
\epsilon_{\text{ущпцс}4} = - 0,00012 \times 6 = - 0,00072.
В слое ЩПЦС (М60) имеет место относительная деформация усадки (сжатия).
Результаты расчета суммарных несиловых объемных относительных деформаций в слоях дорожной одежды представлены в таблице Ж.12.
Суммарные объемные относительные деформации
Расчетные деформационные и прочностные характеристики материалов дорожной одежды при расчетных температурах и статическом режиме нагружения, принятые по справочным данным, представлены в таблице Ж.13.
Расчетные характеристики материалов
С учетом данных таблицы Ж.13 по формуле (Ж.3) вычисляем приведенный статический модуль деформации монолитных слоев дорожной одежды Ered
Ered = (6600 x 0,04 + 5070 x 0,07 + 4900 x 0,1 +
- 750 x 0,40)/0,61 = 2310 МПа.
Состоящая из асфальтобетонных слоев и слоя ЩПЦС (М60) многослойная монолитная плита дорожной одежды, в которой развиваются объемные деформации, располагается на слое из песка, который является дисперсным материалом и не участвует в совместных объемных деформациях монолитных слоев. Но со стороны подстилающего основания (песка) на монолитную многослойную плиту дорожной одежды при ее объемных деформациях действуют силы трения. Среднее по плоскости контакта значение удельной силы трения Sср по формуле (Ж.2) равняется
|Sср| = 0,7 x [(24000 x 0,04 + 23000 x 0,07 + 23000 x x 0,1 + 21000 x 0,4) x tg32° + 4000] = 8605,6 Н/м2 = = 0,0086 МПа.
Дальнейший расчет носит итерационный характер. Для его выполнения необходимо последовательно задавать величину x, которая имеет размерность длины (м).
При каждом заданном значении x определяем значение общей деформации монолитных слоев дорожной одежды \epsilon_{\text{о},k} по формуле (Ж.4). Для каждого i-го слоя рассчитываем значения напряжений по формуле (Ж.5). Далее проверяем выполнение условий прочности (Ж.6) для каждого i-го слоя.
Шаг трещин, если они образуются по условию Ж.6, будет равен Lтр = 2x (м).
\sigma_{\text{асф}1} = 6600 \times [ - 0,0009 - ( - 0,0007) = - 1,34\text{МПа}(\text{растяжение});
\sigma_{\text{асф}2} = 5070 \times [ - 0,0009 - ( - 0,0006) = - 1,54\text{МПа}(\text{растяжение});
\sigma_{\text{асф}3} = 4900 \times [ - 0,0009 - ( - 0,0005) = - 1,97\text{МПа}(\text{растяжение});
\sigma_{\text{щпцс}4} = 750 \times [ - 0,0009 - ( - 0,0021) = + 0,92\text{МПа}(\text{сжатие}).
Проверка выполнения условия (Ж.6).
Для верхнего слоя покрытия |-1,34| <= 2,2 условие выполняется.
Для нижнего слоя покрытия |-1,54| <= 2,1 условие выполняется.
Для верхнего слоя основания |-1,97| <= 2,1 условие выполняется.
Для среднего слоя основания |+0,92| <= 8,5 условие выполняется.
Вывод. При x = 1 м (потенциальный шаг объемных трещин 2 м) в рассматриваемых условиях трещины в монолитных слоях дорожной одежды не образуются.
\sigma_{\text{асф}1} = 6600 \times [ - 0,00088 - ( - 0,0007) = - 1,18\text{МПа}(\text{растяжение});
\sigma_{\text{асф}2} = 5070 \times [ - 0,00088 - ( - 0,0006) = - 1,41\text{МПа}(\text{растяжение});
\sigma_{\text{асф}3} = 4900 \times [ - 0,00088 - ( - 0,0005) = - 1,85\text{МПа}(\text{растяжение});
\sigma_{\text{щпцс}4} = 750 \times [ - 0,00088 - ( - 0,0021) = 0,94\text{МПа}(\text{сжатие}).
Проверка выполнения условия (Ж.6).
Для верхнего слоя покрытия |-1,18| <= 2,2 условие выполняется.
Для нижнего слоя покрытия |-1,41| <= 2,1 условие выполняется.
Для верхнего слоя основания |-1,85| <= 2,1 условие выполняется.
Для среднего слоя основания |+0,94| <= 8,5 условие выполняется.
Вывод. При x = 5 м (потенциальный шаг объемных трещин 10 м) в рассматриваемых условиях трещины в монолитных слоях дорожной одежды не образуются, таким образом выполняется условие Lтр > 5 м и проверяемая дорожная одежда является достаточно трещиностойкой по условию объемного трещинообразования.
ПЕРЕЧЕНЬ АКТИВНЫХ ДОБАВОК ДЛЯ УКРЕПЛЕНИЯ ГРУНТОВ МИНЕРАЛЬНЫМИ ВЯЖУЩИМИ МАТЕРИАЛАМИ
Перечень активных добавок для укрепления грунтов минеральными вяжущими материалами
| Назначение добавки | Добавка (условное обозначение) | Нормативный документ |
| 1 | 2 | 3 |
| Повышение водо- и морозостойкости грунтов, укрепленных цементом | Лигносульфонаты технические (ЛСТ) | [[13]](#p102761) |
| Лигносульфонаты технические, модифицированные (ЛСТМ-2) | [[14]](#p102764) | |
| Повышение деформативности, трещиностойкости, прочности и морозостойкости грунтов, укрепленных минеральными вяжущими материалами | Кислый гудрон, нейтрализованный аммиаком (ГНД) | [[15]](#p102767) |
| Кислый гудрон, нейтрализованный едким натром (ВНГ) | [[16]](#p102770) | |
| Подмыльный щелок (ПЩ) | [[17]](#p102773) | |
| Кубовый остаток производства синтетических жирных кислот (КОСЖК) | [[18]](#p102776) | |
| Синтетическая поверхностно-активная добавка (СПД) | [[19]](#p102779) | |
| Жидкость гидрофобизирующая (ГЖ-136-41) | ГОСТ 10834-76 | |
| Глицериновый гудрон (ГП) | [[20]](#p102782) | |
| Алкилсульфатная паста (АСП) | [[21]](#p102785) | |
| NovoCrete | [[22]](#p102788) | |
| NIKOFLOK | [[23]](#p102791) | |
| Полимерные латексы «Ла Тракт» | [[24]](#p102794) | |
| Полимерная эмульсия «Эколюкс пакер» | [[25]](#p102797) | |
| Модификатор «ДорЦем ДС-1» | [[26]](#p102800) | |
| Полимерная эмульсия «Дорстаб» | [[27]](#p102803) | |
| Ускорение процессов твердения, повышение прочности, водо- и морозостойкости грунтов (в том числе кислых, гумусированных, засоленных, переувлажненных), укрепленных цементом или известью | Этилсиликонат натрия (ГКЖ-10) | [[28]](#p102806) |
| Госсиполовая смола (хлопковый гудрон) | [[29]](#p102809) | |
| Дивинилстирольный латекс (СКС-65ГП) | ГОСТ 10564-75 | |
| Пипериленстирольный латекс (СКПС-50) марки Б | [[30]](#p102812) | |
| Суперпластификатор С-3 | [[31]](#p102815) | |
| Суперпластификатор СД-2А | [[32]](#p102818) | |
| Суперпластификатор Н-1 | [[33]](#p102821) | |
| Хлорид кальция | ГОСТ 450-77 | |
| Сульфат железа | ГОСТ 4148-78 | |
| Сульфат натрия | ГОСТ 6318-77 | |
| Едкий натр (каустическая сода) | ГОСТ Р 55064-2012 | |
| Углекислый натрий | ГОСТ 83-79 | |
| Двууглекислый натрий | ГОСТ 2156-76 | |
| Силикат натрия (жидкое стекло) | ГОСТ 13078-81 | |
| Сернокислый аммоний | ГОСТ 3769-78 | |
| Повышение прочности на сжатие и растяжение при изгибе, морозостойкости и трещиностойкости | Фиброволокно (базальтовое, полимерное, полиэфирное) | ГОСТ 14613-83 |
| [1] | ОДМ 218.3.082-2016 | Методические рекомендации по назначению технологий и периодичности проведения работ по устройству слоев износа и защитных слоев дорожных покрытий |
|---|---|---|
| [2] | ОДМ 218.3.041-2020 | Методические рекомендации по армированию асфальтобетонных слоев дорожных одежд стальными сетками |
| [3] | Рекомендации по выявлению и устранению колей на нежестких дорожных одеждах, 2002 | |
| [4] | СТО 26233397 МОСАВТОДОР 1.1.1.01-2013 | Правила по строительству оснований и покрытий дорожных одежд (сельских) автомобильных дорог Московской области с использованием укрепленных грунтов |
| [5] | СТО ТУАД 09-2010 | Проектирование и строительство оснований дорожной одежды и рабочего слоя земляного полотна с применением стабилизаторов грунтов |
| [6] | ОДМ 218.4.031-2016 | Рекомендации по организации и проведению ведомственного контроля (мониторинга) качества при выполнении дорожных работ на автомобильных дорогах общего пользования федерального значения |
| [7] | Пособие по строительству покрытий и оснований автомобильных дорог и аэродромов из грунтов, укрепленных вяжущими материалами, к СНиП 3.06.03-85 и СНиП 3.06.06-88 | |
| [8] | ОДМ 218.3.036-2013 | Рекомендации по технологии санации трещин и швов в эксплуатируемых дорожных покрытиях |
| [9] | ОДН 218.046-01 | Проектирование нежестких дорожных одежд |
| [10] | ОДМ 218.2.068-2016 | Рекомендации по учету динамического воздействия от современных транспортных средств при расчетах прочности, устойчивости и деформативности земляного полотна |
| [11] | Пособие по проектированию земляного полотна автомобильных дорог на слабых грунтах (к СНиП 2.05.02-85) | |
| [12] | ОДМ 218.5.001-2009 | Методические рекомендации по применению геосеток и плоских георешеток для армирования асфальтобетонных слоев усовершенствованных видов покрытий при капитальном ремонте и ремонте автомобильных дорог |
| [13] | ТУ 13-0281036-05-89 | Лигносульфонаты технические. Технические условия |
| [14] | ТУ 13-390000.1-22-8 | Лигносульфонаты технические, модифицированные (ЛСТМ-2) |
| [15] | ТУ 38-3016-78 | Гудрон нейтрализованный ГНД |
| [16] | ТУ 38-401-221-78 | Водный раствор нейтрализованного гудрона ВНГ |
| [17] | ТУ 18-780-78 | Подмыльный щелок (ПЩ) |
| [18] | ОСТ 38-01182-80 | Кубовый остаток производства синтетических жирных кислот (КОСЖК) |
| [19] | ТУ 38-101253-77 | Синтетическая поверхностно-активная добавка (СПД) |
| [20] | ТУ 18/2-49-83 | Глицериновый гудрон (ГП) |
| [21] | ТУ 38-17-55-80 | Алкилсульфатная паста (АСП) |
| [22] | ТУ 5711-074-0139367-2010 | NovoCrete |
| [23] | ТУ 5743-003-13881083-2006 | Добавка укрепляющая для вяжущих растворов и сухих смесей NICOFLOK |
| [24] | ТУ 2294-002-68197468-2011 | Полимерные латексы «Ла Тракт» |
| [25] | СТО Росдорнии 5.0-2012 | Полимерная эмульсия «Эколюкс пакер» |
| [26] | ТУ 2499-001-30130102-2010 | Модификатор «ДорЦем ДС-1» |
| [27] | ТУ 2241-001-49756235-2012 | Стабилизатор грунтов «Дорстаб» |
| [28] | ТУ 6-02-696-76 | Жидкости ГКЖ-10, ГКЖ-11. Технические условия |
| [29] | ОСТ 18-114-73 | Смола госсиполовая |
| [30] | ТУ 38-403139-81 | Пипериленстирольный латекс (СКПС-50) марки Б |
| [31] | ТУ 6-14-625-80 | Суперпластификатор С-3 |
| [32] | ТУ 6-01-24-63-82 | Суперпластификатор СД-2А |
| [33] | ТУ 6-14-625-88 | Суперпластификатор Н-1 |
| ОКС 93.080.99 |
|---|
| Ключевые слова: нежесткие дорожные одежды, методика расчета дорожной одежды, монолитные основания дорожных одежд, обработанные вяжущими каменные материалы, укрепленные грунты |
Руководитель организации-разработчика АО «Институт „Стройпроект“ Генеральный директор А. А. Журбин»