азвитие дорожной сети давно приобрело стратегическое значение для всей России. Решение «дорожных» проблем подразумевает не только расширение самой сети магистралей, но и поиск наиболее эффективных материалов и конструкций для устройства дорожного полотна. Современные технологии строительства автомобильных дорог и их конструкции в России основаны на двух альтернативных видах дорожного покрытия — асфальтобетонного и цементобетонного.
Асфальтобетонные дороги получили широкое распространение благодаря важному, но кратковременно действующему преимуществу — возможности практически немедленной их эксплуатации после завершения работ по устройству дорожного покрытия. При этом движение по дорогам из бетона, как правило, целесообразно открывать не ранее, чем через 7 дней при среднесуточной температуре окружающей среды выше +10ОС. Применение бетона с набором эксплуатационной прочности в более ранние сроки или при более низкой среднесуточной температуре возможно. Технические решения для перечисленных условий имеются, но такой бетон и технология устройства покрытия будут дороже.
Асфальтобетон в дорожном строительстве все больше уступает место цементобетону благодаря большей долговечности последнего. Так, по данным исследователя В.В. Ушакова [1], по состоянию на 2004 год протяженность цементобетонных дорог составляет:
- в Германии — 31%;
- в США — 35%;
- в Бельгии — 42%.
Цементобетонные дороги имеют следующие основные преимущества по сравнению с асфальтобетонными:
1) при правильном учете перспективных нагрузок, природно-климатических воздействий на стадии проектирования и технологии строительства в соответствии с отечественными нормами несущая способность цементобетонной дороги становится практически неограниченной независимо от климатических воздействий. Прочность бетона в 2-3,5 выше, чем асфальтобетона, а при применении высокопрочного бетона эта разница возрастет в 7 раз;
2) долговечность цементобетонного покрытия значительно выше, чем у асфальтобетонного покрытия, гарантирована безремонтная эксплуатация в течение 40-50 лет при соблюдении предыдущего положения и правил эксплуатации дорог. По данным немецких исследователей [2, 3, 4] за 2004 год, при сравнении одновременно построенных дорог с разными видами покрытий через 23 года эксплуатации ремонта требовали только 5% дорог с цементобетонным покрытием, а с асфальтобетонным покрытием — 85-100%. В США есть участки дорог, которые эксплуатируются без ремонта 72 года; на Украине — 50 лет; в г. Крайнем (полигон Семипалатинска) — 60 лет [1]. Кроме того, специалистами США разработаны нормы проектирования и технология строительства бетонных дорог на 120 лет без ремонта [4];
3) отсутствие образования колеи;
4) повышенный коэффициент сцепления колес транспорта с покрытием;
5) меньшее количество ДТП. По данным немецких исследователей, количество ДТП на бетонных дорогах на 32% ниже, чем на асфальтобетонных [2, 3];
6) экономия топлива при движении автомобиля по цементным дорогам составляет 7-10% по сравнению с движением по асфальтобетонным [1].
Перечисленные достижения в высоком качестве цементобетонных дорог являются результатом грамотного проектирования и учета природно-климатических факторов, а также перспектив роста нагрузок и интенсивности движения на дорогах; высокого уровня технологии строительства дорог; применения хорошо сбалансированных по составу компонентов бетона высокого качества; жесткого контроля соблюдения нормированных технологических операций при строительстве со стороны заказчика; постоянного контроля состояния дорог при эксплуатации и своевременного выполнения регламента по их содержанию.
На бетонных дорогах, также как и на асфальтобетонных, при эксплуатации образуются дефекты. Наиболее распространенными являются следующие:
1. шелушение и выкрашивание поверхностного слоя;
2. образование выбоин;
3. сколы плит у поперечных и продольных швов;
4. образование сквозных трещин и разрушение бетона в этих зонах;
5. появление выбоин, неровностей в зоне швов, просадок сборных плит или отдельных участков покрытия дороги.
Причины преждевременного образования дефектов на бетонных дорогах
На стадии проектирования:
- недостаточно точный учет и прогнозирование природно-климатических и эксплуатационных воздействий на покрытие, а также свойств подстилающих грунтов;
- недостаточное внимание техническому решению организации водоотвода с покрытий и обочин;
- несоответствие принятых показателей качества бетона (прочности, морозостойкости, истираемости) условиям эксплуатации.
На стадии строительства:
- применение материалов, не соответствующих стандартам и нормам;
- нарушение бетонным заводом состава бетонной смеси, как правило, отдельных ее замесов;
- ухудшение качества бетонной смеси при ее транспортировке (расслоение, загустевание, неконтролируемый долив воды);
- нарушение режима уплотнения или его несоответствие пластичности бетонной смеси;
- несвоевременный и «упрощенный» уход за бетоном;
- несвоевременная и недостаточно качественная нарезка швов в дорожном покрытии;
- слабый авторский надзор или технический контроль со стороны заказчика.
В процессе эксплуатации:
- отсутствие учета накопления дефектов;
- несвоевременный ремонт образовавшихся дефектов;
- недостаточный контроль за герметичностью швов дорожных покрытий.
Условия создания долговечных и прочных цементобетонных дорог:
- устранение субъективных причин преждевременного образования дефектов, изложенных выше;
- строгое соблюдение технологии строительства цементобетонных дорожных покрытий;
- внедрение в практику дорожного строительства тонких (5-10 см) слоев износа из долговечного высоко-прочного бетона, в том числе — из фибробетона;
- квалифицированный непрерывный контроль технологии строительства дорог заказчиком;
- применение бетонов высокого качества, называемых высокофункциональными.
Первоначальная стоимость цементобетонных дорог выше асфальтобетонных на 10%. Однако при устройстве асфальтобетонных покрытий, как правило, применяется отечественный битум, с которым покрытие при температурах от –17ОС и ниже обладает повышенной хрупкостью, а при температурах от +46ОС сильно размягчается.
Зарубежные высококачественные битумы с полимерными добавками в 2-3 раза дороже отечественных, что приводит к удорожанию асфальтобетонных покрытий дорог. На стадии строительства стоимость таких покрытий, как минимум, не ниже цементобетонных при значительно меньшей долговечности и повышенных затратах на поддержание в удовлетворительном эксплуатационном состоянии [1].
Таким образом, можно прийти к выводу о том, что в России во всех климатических регионах имеются возможности строить цементобетонные дорожные покрытия со сроком эксплуатации 40-50 лет без ремонта. Цементобетонные дорожные покрытия экологически более чистые, более безопасны для участников дорожного движения, экономичнее асфальтобетонных по приведенным затратам на реальную долговечность.