ПРОЕКТИРОВАНИЕ ДОРОЖНОЙ ОДЕЖДЫ ЖЁСТКОГО ТИПА С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ПЕСЧАНОГО БЕТОНА В МОНОЛИТНЫХ И СБОРНЫХ ПОКРЫТИЯХ

В России автомобильные дороги с жесткой дорожной одеждой составляют не более двух процентов от общей протяженности. В то же время они являются более прочными, имеют наибольшие межремонтные сроки, а также более долговечны.

Необходимость расширенного производства цементобетонных дорог была одобрена Правительством Российской Федерации в рамках «Стратегии развития промышленности строительных материалов на период до 2020 года и дальнейшую перспективу до 2030 года» [3] и утверждена распоряжением Правительства Российской Федерации от 10 мая 2016 г. № 868-р.

Анализ отечественной и зарубежной литературы свидетельствует, что применение песчаного бетона в конструкции дорожной одежды позволит решить ряд вопросов. В частности, применение бетона на основе песка позволит отказаться от дорого щебня изверженных пород, что позволит удешевить конструкцию дорожной одежды и снизить затраты на строительство дороги в целом. Несмотря на это, в РФ на данный момент недостаточная нормативно-техническая база на высокопрочные песчаные бетоны.

Основными преимуществами использования песчаного бетона в конструкции жесткой дорожной одежды являются: более высокая прочность; высокая морозостойкость бетона; более длительный срок службы; отсутствие колееобразования; повышенная безопасность; увеличение прочности во времени; стабильность коэффициента сцепления покрытия; независимость свойств от температуры окружающей среды; получение экономического эффекта за счёт разницы в стоимости песка и щебня.

В связи с этими факторами, становится необходимым развивать использование данного материала в современном дорожном строительстве.

Исходные данные:

Дорожная одежда запроектирована при следующих данных:

• место расположения – Республика Татарстан;
• дорожно-климатическая зона – II, подзона 2;
• категории автомобильной дороги – Iб – IV;
• дорожная одежда капитального типа;
• расчётный срок службы покрытия – Т = 25 лет;

Варианты покрытия приведены в таблице 1:

Таблица 1.

Характеристики бетона для дорог

Слои основания:

• Щебёночно-песчаная смесь, укреплённая цементом, соответствующая марке 100, - 18 см, модуль упругости Е = 950 МПа;
• Песок крупнозернистый – 20 см, модуль упругости Е = 130 МПа;
• Грунт рабочего слоя земляного полотна – суглинок тяжёлый.

Расчёт монолитного покрытия и покрытия из сборных железобетонных плит ведётся по «Методическим рекомендациям по проектированию жестких дорожных одежд» [2].

Рисунок 1. Расчётная конструкция дорожной одежды

Расчёт сборного покрытия:

В сборном покрытии применены плиты аналогичные по размерам плитам из тяжёлого цементобетона по ГОСТ 21924 [1] – 1П60-38(35,30)-30AV (длина – 6 м, ширина – 3,75; 3,50; 3,00 м, высота – 14 см).

Расчёт плит покрытия велся на изгиб, упругий прогиб, прочность стыковых соединений и сдвигоустойчивость. Результаты расчёта приведены в таблице 2.

Таблица 2.

Результаты расчёта сборного покрытия

Расчёт монолитного покрытия:

Расчёт монолитного покрытия производится по тем же исходным данным, что и сборного. Результатом расчёта является толщина покрытия. Результаты расчёта приведены в таблице 3.

Таблица 3.

Результаты расчёта монолитного покрытия

Рисунок 2. Сводный график толщины разных типов монолитных покрытий на различных категориях

Выводы:

1. Методика расчёта, изложенная в «Методических рекомендациях по проектированию жёстких дорожных одежд (взамен ВСН 197-91)» [2], устарела и нуждается в переработке и обновлении, в особенности, методики расчёта сборных покрытий.
2. Согласно расчётам сборного покрытия, наиболее оптимальным является использование варианта покрытия из тяжёлого цементобетона на обычном обогащённом песке – вариант 3 В40 – на II категории автомобильных дорог.
3. Согласно расчётам монолитного покрытия, наименьшая его толщина наблюдается на I-III технических категориях. Это достигается с помощью материалов типа 3 – вариант 2 В60, а на дорогах IV категории типом 2 – вариант 2 В40, типом 4 – вариант 2 В80 и типом 5 – вариант 3 В40.
4. В результате проектирования монолитного покрытия жесткой дорожной одежды на основе песчаного бетона было доказано уменьшение толщины её конструкции по сравнению с бетоном на основе щебенистого заполнителя. В результате расчета наглядно заметны уменьшения толщин покрытий при одинаковых условиях и основаниях дорожной одежды.

Список литературы:

1. ГОСТ 21924.1-84. Плиты железобетонные предварительно-напряженные для покрытий городских дорог. Конструкция и размеры / Госстрой СССР. – М.: ИПК Издательство стандартов, 2002. – 12 с.
2. Методические рекомендации. Методические рекомендации по проектированию жестких дорожных одежд / Минтранс России. – М.: Информавтодор, 2004. – 133 с.
3. Стратегия развития промышленности строительных материалов на период до 2020 года и дальнейшую перспективу до 2030 года [Электронный ресурс]. – Режим доступа – URL: http://static.government.ru/media/files/RnBfAw072e3tmmykU2lrh1LI1HaHeG0q.pdf (дата обращения: 10.05.2018).