На упругом основании насыпи покрытие мягче воспринимает нагрузки, и в такой конструкции отвод воды, проникающей сквозь асфальтобетон, не является проблемой. Основание мостового сооружения, напротив, является жестким – на железобетонной плите создаются экстремальные условия работы для всех компонентов дорожной одежды. Поэтому к дорожным материалам мостовых сооружений предъявляются более высокие требования.
Более 20 лет специалисты корпорации «ТемпСтройСистема» ежегодно проводят мониторинг мостовых сооружений. В ходе мониторинга наблюдаются более 50 мостов на территории Москвы и Подмосковья, и его результаты показывают, что приблизительно на 80% объектов возникают дефекты мостовых покрытий.
Проанализировав обнаруженные дефекты и их причины, специалисты корпорации пришли к выводам, что физико-химические свойства уплотняемого асфальтобетона, а главное его водопроницаемость, не позволяют соблюдать нормативные требования к сроку службы мостовых покрытий в реальных условиях эксплуатации.
Что касается гидроизоляции, то она принимает как механические воздействия от подвижной нагрузки, так и нагрузки, связанные с температурными воздействиями, вызывающими деформации элементов сооружений и напрямую влияющие на свойства материалов покрытия.
При использовании уплотняемого асфальтобетона конструкция дорожной одежды мостового сооружения состоит из гидроизоляции, защитного слоя и асфальтобетонного покрытия. По краям она ограничена деформационными швами и монолитными цокольными блоками барьерного ограждения или тротуарами. Без должного водоотведения эта конструкция становится «корытом» с водой, основанием которого служит гидроизоляция. При этом самыми водонасыщенными становятся самые нагруженные – правые крайние полосы.
Если покрытие постоянно находится в водонасыщенном состоянии, оно неизбежно подвергается циклам замораживания–оттаивания, при которых в теле уплотняемого асфальтобетона происходит разрушение молекулярных связей.
Испытания гидроизоляции по европейским нормам ETAG 033 включают в себя моделирование прохождения большегрузного транспорта по водонасыщенному покрытию – при этом в теле уплотняемого асфальтобетона возникают усилия, по природе схожие с гидравлическим ударом, также разрушающим молекулярные связи в теле покрытия. В зимний период условия работы мостового покрытия усугублены воздействием химических противогололедных реагентов.
Специалисты корпорации «ТемпСтройСистема» сгруппировали обнаруженные на мостовых покрытиях дефекты по четырем типам в соответствии с предполагаемыми причинами их появления.
1. Несоответствие смесей условиям работы
В этом случае происходит продавливание (выдавливание) массы смеси в зоне колеи как в самой нагруженной правой, так и в других полосах движения, преимущественно в нижнем слое. К этой группе относится самое большое количество обнаруженных дефектов. Они были обнаружены на множестве объектов, в том числе и на тех, что эксплуатируются менее года.
Их возникновение можно связать с применением асфальтобетонных смесей, характеристики которых не соответствуют реальным сочетаниям нагрузок и воздействий на покрытие: под воздействием высокой температуры уплотняемый асфальтобетон теряет физико-механические свойства. Также при высокой температуре покрытия слой битумной эмульсии расплавляется, становясь плоскостью скольжения для нижнего слоя покрытия.
2. Низкое качество битумного вяжущего
Происходит выкрашивание зерен щебня в определенной зоне, что постепенно приводит к появлению ямы. Зоны выкрашивания находятся преимущественно в правой крайней колее. По мере выкрашивания ямы становятся глубже, и щебень из них уже интенсивно выбивается. Со временем эти зоны превращаются в выбоины, на дне которых обнажается мембрана гидроизоляции. Она не способна противостоять прямым воздействиям колес автотранспорта и разрушается вслед за покрытием.
3. Трамплин на деформационном шве
Многочисленные удары колес, подпрыгивающих на неровности от конструкции деформационного шва, приводят к деформации и разрушению покрытия. Особенно сильные удары производят колеса тяжеловесного транспорта, но развитию дефекта способствует проезд любых машин. Учитывая, что колеса движутся фактически по одной и той же траектории и с примерно одинаковой скоростью, в сутки при средней интенсивности 10 000 автомобилей производится более тысячи ударов в одну и ту же зону покрытия. В сочетании с температурным воздействием и при водонасыщении покрытия эти удары быстро разрушают асфальтобетон.
4. На границе плотностей
Происходит размягчение и выдавливание битумосодержащего материала переходной зоны деформационного шва. Переходные зоны должны усиливать участки покрытия перед деформационными швами и за ними. Но при высокой температуре окружающей среды покрытие размягчается настолько, что тормозных усилий от автотранспорта хватает, чтобы на границе с переходной зоной выдавливался битумосодержащий материал. Далее в этих местах происходит разрушение асфальтобетонного покрытия.
Аргументы в пользу литых смесей
По результатам анализа обнаруженных дефектов специалисты корпорации «ТемпСтройСистема» сделали вывод, что устойчивость уплотняемых асфальтобетонных смесей дорожного покрытия, находящегося в водонасыщенном состоянии, не достаточна для восприятия сочетаний температурных и механических нагрузок. Из реальных условий работы покрытия мостового сооружения нельзя исключать ни высокие транспортные нагрузки, ни температурные колебания, ни риски водонасыщения.
В таких условиях оптимальным решением для мостовых сооружений на высоконагруженных трассах является применение покрытий из литого асфальтобетона. У этого решения есть три преимущества:
- соответствие физико-механических свойств покрытия реальным условиям его работы;
- надежное сцепление покрытия с гидроизоляцией;
водонепроницаемость покрытия.
Структура литого асфальтобетона, в отличие от уплотняемого, исключает водонасыщение дорожного покрытия. Применение литого асфальта в сочетании с полимерной гидроизоляцией надежно защитит несущую мостовую конструкцию от проникновения воды. Применение литой асфальтобетонной смеси обеспечит соблюдение увеличенных межремонтных сроков и при отсутствии затрат на текущий ремонт покрытия ее применение будет не только технологически, но и экономически целесообразным.
текст: Вячеслав Малинкин, технический директор корпорации «ТемпСтройСистема», фото: rosavtodor.gov.ru