Решетки из геосинтетических материалов как арматура для асфальтовых дорожных покрытий с интенсивным дорожным движением

  Асфальт служит почти идеальным строительным материалом для дорожного строительства. Однако значительные трудности создает постоянное образование трещин в асфальте, вызванное частыми изменениями его температуры и влиянием интенсивного дорожного движения.
Особенно сильно интенсивность дорожного движения сказывается на уже образовавшихся трещинах в дорожном покрытии с неоднородными включениями.
Асфальтовые покрытия обладают невысоким пределом прочности при растяжении, что уже при небольшом расширении приводит к образованию трещин и к снижению эксплуатационных качеств и долговечности асфальтовых покрытий.
Армирование асфальтовых покрытий с помощью арматурных сеток позволяет снизить или исключить подобные повреждения.
Арматурные сетки должны выполнять следующие функции:
– повышение прочности асфальтового покрытия при растяжении;
– восприятие и равномерное распределение по большей площади покрытия основных горизонтальных напряжений при растяжении.
Влияние арматурных сеток на образцы асфальта представлено на рис. 1.
В отличие от неармированных образцов асфальта, где обычно при испытаниях возникает одна большая трещина, в армированных образцах образуются мелкие распределенные трещины.
Арматурные сетки рекомендуются для применения в асфальтовых покрытиях в тех случаях, когда они подвергаются циклическим температурным и/или механическим (вызванным интенсивным дорожным движением) нагрузкам (рис. 2).
Особенно опасны для асфальтового покрытия локальные горизонтальные и/или вертикальные нагрузки, вызванные какими-либо сильными деформациями грунта (рис. 3).
Процесс роста трещин в асфальтовом покрытии главным образом зависит от механических свойств самого асфальта и от кривой зависимости напряжений от нагрузки. Характер и параметры отказов могут быть описаны с помощью механики разрушения. Немецкие специалисты на основании модельных представлений пришли к выводу о возможности увеличения срока эксплуатации армированного покрытия в 2-4 раза по сравнению с неармированным (рис. 4). Результаты этих расчетов соответствуют и данным, полученным из опыта практического строительства.
На рис. 4 под числом циклов нагрузки понимают число циклов изменения величины нагрузки, после которого трещина пробивается через армирующий слой и появляется на поверхности асфальтового покрытия.
Представленные результаты относятся лишь к применению арматурной сетки из высокомодульного полиэстера в битумном покрытии. Этот материал рекомендуется благодаря следующим свойствам:
– механические свойства полиэстера хорошо согласовываются с величиной модуля упругости (рабочей характеристикой) асфальта;
– полиэстер мало подвержен усадке и температурному воздействию до 190°С;
– на полиэстер легко наносится слой битума, что обеспечивает хорошее сцепление.
К арматурным сеткам предъявляются следующие требования:
– арматурные сетки должны содержать свободной поверхности не менее 75 % от площади сетки, которая позволяет осуществлять непосредственное соприкосновение слоев асфальта над сеткой и под ней;
– размер ячейки должен в 2–2,5 раза превышать характерный размер гранул минерального заполнителя в асфальте (обычно размер ячейки составляет от 30 до 40 мм);
– прочность сетки шириной 1 м в продольном и поперечном направлениях должна составлять не менее 50 кН/м.
Определяющим достоинством арматурных сеток является возможность их укладки без повреждения асфальтового покрытия, а также наличие надежного сцепления между сеткой и асфальтовым покрытием. При укладке арматурных сеток следует выполнять следующие рекомендации:
– при доставке на стройплощадку рулоны с арматурной сеткой немедленно должны быть проверены на наличие возможных повреждений при транспортировке;
– при хранении арматурной сетки на складе нельзя допускать никаких ее деформаций;
– основание дорожного полотна должно быть ровным, все неровности должны быть срезаны фрезой, глубина бороздок фрезерования не должна превышать 10 мм;
– поперечные трещины шириной более 3 мм и продольные трещины длиной более 3 м и шириной более 5 мм должны быть заполнены битумным материалом перед укладкой арматурной сетки;
– ровное и подготовленное основание дорожного полотна следует опрыскать нестойкой катионитовой битумной (содержащей 70 % битума) эмульсией при ее расходе не менее 0,5 кг/м2; при содержании 60 % битума в эмульсии ее расход при опрыскивании основания должен составлять не менее 0,6 кг/м2;
– перед укладкой арматурной сетки нужно дать испариться растворителю и воде из битумной эмульсии, а сама эмульсия должна превратиться в клейкую массу (что видно по изменению цвета);
– арматурную сетку следует укладывать ровно, без складок (прикрепляя гвоздями к подкладным шайбам);
– после укладки арматурной сетки до укладки новой асфальтовой смеси не должно производиться движения транспорта;
– перекрытие полотен арматурной сетки укладываемой в продольном направлении должно составлять не менее 25 см, а в поперечном – не менее 15 см;
– укладка асфальтовой смеси производится в соответствии с техническими правилами по укладке битумных покрытий (толщина асфальтового покрытия над арматурной сеткой составляет не менее 5 см, следует обращать особое внимание как на качество асфальтовой смеси, так и на качество работ по ее укладке).

Выводы
Во всем мире уже свыше 20 лет успешно применяется укладка арматурных сеток для асфальтовых покрытий.
Основой успешного применения данной технологии служит то обстоятельство, что она обеспечивает втрое больший срок эксплуатации асфальтового покрытия и, соответственно, больший интервал времени между мероприятиями по его санации в любой климатической зоне. Проведение санации армированного асфальтового покрытия не представляет трудности, так как арматурная сетка легко разрезается вместе с асфальтом, и полученный таким образом асфальтовый лом может быть использован вторично.