Всегда удобно ехать в автомобиле по ровной и гладкой автостраде, развивая большую скорость. Отнюдь не редко качество трассы не позволяет это сделать, так как покрытие имеет отклонение от нормы и малопригодно для качественной езды. Со временем под давлением колес машин, особенно больших грузовых, влиянием неблагоприятных природных условий в виде дождя, града, резкой смены температуры, асфальтобетонный настил теряет свой первозданный вид. Покрывается мелкими трещинами, ямками, выбоинами, что укорачивает время качественной работы автотрассы. Езда по таким изношенным дорогам ведет к порче автомобилей и даже может привести к аварии.

Причины разрушения

В результате использования покрытий из асфальтобетона, они подвергаются различным деформациям. Износ дорог образуется из-за внешних и внутренних воздействий на . Дефекты на покрытии от влияния внешних факторов включают в себя:

• силовые нагрузки от автомобильных колес;
• атмосферные осадки (дождь, температурные изменения, оттаивание, снег, замораживание).

Основные причины разрушений — несоблюдение технологии укладки или ремонта дорожного полотна и воздействие автомобилей.

Внутренние факторы, связанные с разрушением асфальтобетонного покрытия, возникают вследствие неправильного составления проекта для дорог, их строительства и ремонта:

1. К разрушению дорожной поверхности приводит неправильное проектирование асфальтобетонной автомобильной трассы. Неточно проведенные исследования, расчеты и допущенные ошибки при определении интенсивности потока транспортных средств могут способствовать образованию дефектов на дороге из асфальтобетона и привести к разрушению дорожного сооружения, а именно: нарушится целостность асфальтного слоя на дорожных покрытиях; грунт основания просядет; снизится прочность грунтовой подушки; последует износ асфальтобетонного настила.
2. Применены старые методики и выбраны материалы низкого качества при работе с покрытием из асфальтобетона. Совсем недавно, для монтажа, укладки асфальтного раствора и ремонта трасс использовали горячие , в состав которых входил некачественный битум. Он вызывал повреждения дорожного настила и ухудшал прочностные характеристики готовой смеси для асфальтирования дорожной поверхности. Однако строительство не стоит на месте, и уже сегодня разрабатываются и внедряются новейшие полимерно-битумные материалы, способные значительно повысить свойства материала и будущей трассы. Большую популярность приобрели различные добавки в смесь для: улучшения сцепления, повышения стойкости к воздействию воды и образованию трещин. Благодаря этим добавкам обеспечивается стойкость дорожного полотна к минусовым температурам. Чтобы избежать дефектов и износа дорожного полотна, следует не только применять новые смеси для укладки асфальта, но и выбирать новые технологии, которые позволят стабилизировать и укрепить ослабшие подвижные почвы основания. Чтобы предотвратить разрушения покрытий, используют армирующую сетку, которая усилит дорожную конструкцию и увеличит продолжительность срока эксплуатации асфальтированного полотна.
3. Дефекты и износ на асфальтобетонном покрытии возникают вследствие неправильного технологического процесса при возведении дорожной конструкции. Разрушения образовываются из-за допущенных ошибок при укладке асфальта и ремонте трассы. Способствуют возникновению дефектов нарушения правил перевозки асфальтобетонного раствора, в результате чего, смесь подается неправильной температуры. При уплотнении уложенной смеси не были удалены пузырьки воздуха или, наоборот, раствор был слишком уплотнен, тогда асфальтированное полотно начнет трескаться и расслаиваться. Разрушения трассы могут возникнуть в результате некачественной подготовки земельного полотна и работ по укладке дорожного сооружения.
4. Дефекты на дорожном покрытии чаще всего образовываются в результате погодных условий, когда во время дождей влага проникает в асфальтированное полотно, а жаркие лучи солнца портят верхний слой трассы – осуществляется ухудшение прочности асфальтобетона, что приводит к образованию выбоин. В период минусовых температур собравшаяся влага в слоях асфальтобетона способна увеличиваться в объеме и тем самым разрушать структуру и уплотнение асфальта.
5. В результате больших нагрузок от транспортных средств происходит разрушение дорожного полотна. Высокие нагрузки на поверхность трассы обусловлены интенсивным потоком транспортных средств, в результате чего, норма пропускной способности за 24 часа превышается и как последствие – ресурс полотна трассы снижается. Повышение осевой нагрузки вследствие эксплуатации дорожного покрытия транспортными средствами большой грузоподъемностью, приводит к разрушениям асфальтобетонного полотна, образованию колеи и трещин.

Повреждения дорожного покрытия из асфальтобетона могут происходить вследствие комплексного влияния внешних и внутренних факторов.

Основные виды дефектов

Типичные дефекты автомобильных дорог.

Асфальтобетонные повреждения бывают следующих видов:

• Пролом. Представляет собой прорези на асфальтированном участке, где проходит поток транспортных средств. Если вовремя не залатать трещины, они способны увеличиться в размерах и превратиться в пролом большого диаметра.
• Истечение срока службы. Разрушения, связанные с продолжительной эксплуатацией полотна, на котором не осуществлялся ремонт, сказываются на толщине слоя асфальтобетона.
• Уменьшение прочности асфальтобетона. В результате больших нагрузок от тяжеловесных грузовых автомобилей образуется просадка полотна и разрушение верхнего слоя покрытия в виде неровностей, выбоин и колеи.
• Выбоины. Разрушения в виде выбоин – это углубления с резким обрывом края, которые происходят из-за неправильной кладки асфальтобетона с использованием материалов низкого качества.
• Шелушение. Образование шелушений на дорожной поверхности вследствие отделения из верхнего слоя частиц покрытия. Образуется из-за постоянных переменных воздействий на дорожную поверхность мороза и оттепели.
• Климатические воздействия. В период таянья снежных масс образуется большое количество жидкости, которая способна разрушить полотно трассы, что влечет за собой снижение прочностных характеристик асфальтобетона.
• Выкрашивание. Возникает этот тип повреждений вследствие нарушения укладки или ремонта дорожного полотна, а именно работы при атмосферных осадках или минусовых температурах.
• Трещины. Образуются щели на дорожной поверхности в результате резкой перемены температурного режима.
• Просадка. Возникает просадка из-за выбранных материалов низкого качества для укладки полотна, а также в результате недостаточного уплотнения асфальтной смеси или почвы.

Срок службы асфальта в зависимости от его состава, характера укладки, места укладки и использованных технологий может различаться. Каждый слой асфальта имеет свой срок. К примеру, земляное покрытие может держаться без вмешательства до 10 лет. В то время как верхние слои асфальта без ремонта должны просуществовать около 3-5 лет. Однако дорога — это не естественное сооружение, а весьма сложная инженерная конструкция, и поэтому требует постоянного контроля, диагностики и периодического ремонта Износ дороги — это закономерное явление. На него оказывают влияние разные факторы, которые обычно разделяют на внутренние и внешние. К внутренним принято относить:

• Погрешности во время проектирования дорог. Нередко к трещинам, заломам, ямам и преждевременному износу приводят ошибки в расчётах, геодезических замерах. Такие ошибки как правило, очень тяжело исправимы, чаще всего для их устранения необходимы дорогостоящие меры в частности капитальный ремонт.
• Использование дешёвых и низкокачественных материалов. Привычно слышать о недобросовестных подрядчиках, использующих материалы, о которых не было условлено в соглашении. Между тем использование каждого вида материалов в строительстве дороги, обусловлено назначением трассы, её пропускной способностью, климатическими условиями, в которых ей предстоит функционировать. Поэтому использование низкокачественных материалов приводит к очень быстрому износу дороги. Порой за 1-2 года использования дорога проходит все стадии износа и подходит к критическому, требуя полного капитального ремонта.

• Неправильная укладка дороги и несоблюдение правил СНИП и ГОСТ. Неправильная укладка дороги — ещё одна ситуация, о которой приходится нередко слышать. Например, ставшая уже анекдотической, укладка горячего асфальта в дождь. Или поставка горячего асфальта к месту укладки ниже требуемой температуры, что должно считаться браком. Несоблюдение технологий, указанных в ГОСТ и СНИП при укладке дорожного полотна могут впоследствии стать причиной раннего износа дороги — преждевременного образования трещин, ям, сколов, деформации земляного полотна и верхних слоёв дороги. Как правило, такие дефекты исправляются “латанием” трещин, проведением ямочного ремонта. Но они не всегда могут исправить ситуацию, а иной раз и вовсе способны только усугубить. Ямочный ремонт целесообразен для устранения проблемы на отдельном участке дороги. Если участок чересчур большой или источник дефекта располагается в глубинных слоях, ямочный ремонт дела не поправит.

Дорога — это сложная инженерная конструкция, где любая ошибка непременно скажется на будущем состоянии трассы.

К внешним факторам, приводящим к износу дороги относят:

• Климатическая обстановка и погода. Чем более контрастный и переменчивый климат, тем хуже придётся дороге. Почти на всей европейской части России в году три контрастных сезона – похожие между собой весна и осень, изобилующие дождями и паводками, морозная зима и жаркое лето. Такие условия для дороги могут оказаться сложнее, чем, например, в южных регионах и странах, где основная проблема для дороги — это жара. То же и для северных регионов — основная задача морозоустойчивость дорожного полотна. В зонах с большим количеством осадков, перепадами температур, требования к асфальту выше. Асфальтовые смеси должны иметь возможность работать в широком температурном диапазоне. Это достигается особыми составами полимерно-битумных вяжущих.

• Чрезмерно интенсивный транспортный поток. Интенсивность движения — один из главных факторов, способствующих износу дороги. Расчёты воздействия транспортных средств берутся на основе следующих показателей — марки автомобилей (легкие, средние, тяжелые) грузоподъёмности, общего веса, вместимости людей, интенсивности движения в обоих направлениях (количества автомобилей в сутки). Также в расчёт берется соотношение местного и транзитного транспорта. Интенсивность потока — очень динамичная категория, за которой нужен постоянный контроль. Так как на интенсивность транспорта могут повлиять разные факторы, не имеющие никакого отношения к дорожному хозяйству. Например, проведение спортивных соревнований в населённом пункте может резко увеличить количество транспорта и нагрузку на трассу. Строительство складов, торговых баз, торговых центров и иных объектов городской инфраструктуры может сказаться тем же образом. Повлиять могут и сами объекты дорожного хозяйства. Ремонт одной трассы или её критический износ могут резко увеличить интенсивность транспортного потока на другой трассе.

Стоит добавить, что разделение на внешние и внутренние факторы весьма условное, так как при проектировке дороги внешние факторы должны просчитываться с максимально возможной точностью.

Стадии износа дорожного полотна

Как было сказано выше, дорожный износ — ситуация закономерная. Если дорога строилась без ошибок в проектировании, а её укладка велась при должных условиях, то и износ будет вполне предсказуемым. Можно условно выделить три стадии износа дорожного полотна.

На первую стадию указывают незначительные сколы, трещины, вмятины на асфальте. Покрытие становится менее шероховатым. Такие изменения в зависимости от типа дороги, её категории и интенсивности транспортного потока могут возникнуть как спустя 1-2 года после укладки асфальта, так и спустя 3-4 года. Стоит отметить, что первая стадия износа — это нормальное состояние дорожного полотна. В этой стадии дорога может просуществовать очень долго без серьёзных изменений.

При переходе на вторую стадию износа дорожное полотно характеризуют заметные деформации — ямы, трещины и выбоины становятся объёмнее. Появляются ощутимые вмятины и неровности. На этой стадии требуется точечная реконструкция дороги — ямочный ремонт, санация трещин, армирование.

Третья стадия — это сильный износ. Если дорога вообще подходит к третьей стадии, это говорит в первую очередь о её крайне запущенном состоянии. Передвижение по такому асфальту становится опасным — сильные выбоины, трещины, глубокие ямы, разрушение обочины. Единственно возможный выход из этой ситуации — это капитальный ремонт дороги.

Способы укрепления верхнего слоя асфальта

Укрепление дорожной одежды и в частности верхнего слоя дороги, как наиболее уязвимого – важное мероприятие, которое продлевает срок службы полотна, и отодвигает необходимость проведения точечного или капитального ремонта.

Классическим способом укрепления асфальта является — укладка поверх старого покрытия нового слоя асфальтобетона. Слой может быть не один, а несколько. Такой способ довольно затратный, как в финансовом, так и в трудовом отношении. Дело в том, что, как показывает практика, толщина нового укрепляющего слоя должна быть от 12 до 15 см, для того, чтобы эффективно сопротивляться деформациям, которые провоцирует нижележащий слой. Если армирующий слой будет меньше, то он не сможет противостоять старому покрытию и работы потеряют всякую целесообразность.

Дополнительной защитной мерой служит установка так называемых мембран, которые служат в качестве отражателей трещин. Эти мембраны представляют собой смеси на основе резины и битума, а также минеральных добавок. Популярный способ — смешение мелкофракционного щебня с битумной добавкой. Слой прокладывается между новым и старым покрытием. Суть такого способа в прочном сцеплении обоих слоёв.

Хорошо зарекомендовало себя армирование верхнего слоя георешёткой. Материалом для георешёток служит полиэтилен, полиэфир, поливинилалкоголь и подобные синтетические волокна. Сетка предохраняет нижние слои дорожного полотна от старения и продлевает срок их службы. Она также снижает возможность образования колей и вмятин, что весьма актуально на дорогах с высокой интенсивностью движения. Кроме того, георешётки в некотором роде упрощают процесс укладки асфальта, снижая возможность технологических ошибок.

Постоянное воздействие колес приводит к постепенному накоплению различных дефектов, а затем и к разрушению дорожных одежд или верхнего слоя.

По мере износа толщина дорожных одежд может оказаться меньше требуемой. В этом случае на поверхности покрытия образуются просадки, впадины, колеи, проломы. Гравийные лесохозяйственные дороги изнашиваются, на 2-7 мм в год в зависимости от прочности гравия, щебеночные - на 5-8 мм. Износ крупноскелетного покрытия из средних известняков и однородных горелых пород такой же, как на гравийных дорогах. При использовании котельного шлака, ракушки, неоднородных горелых пород износ значительно выше и для кирпичного щебня доходит до 25 и котельного - до 50-60 мм. При 1 мм износа потеря дорожного материала на 1 км составляет столько кубометров, сколько метров ширины имеет дорога.

Просадки и впадины образуются из-за местного снижения прочности грунта основания обычно вследствие переувлажнения весной и образования пучин в зимнее время. Причинами образования просадок являются недостаточное уплотнение земляного полотна при строительстве и движение тяжелых автопоездов, на воздействие которых дорога при проектировании не рассчитывалась. Колеи образуются на плохо укатанных дорожных одеждах от местного уплотнения, вызванного систематическим движением колес по одному следу. Под воздействием движения колес с колеблющимся на рессорах грузом на покрытии возникают выбоины и волнистости. На развитие неровностей оказывают влияние и климатические факторы, которые способствуют ослаблению связанности и прочности дорожных одежд. Так, вследствие насыщения влагой осенью и замерзания в начале зимы камни слабых пород разрушаются, что приводит к ослаблению дорожных одежд. При воздействии колес на проезжую часть наблюдаются истирание, раздавливание, разбивание, сдвиг частиц и даже вырывание отдельных частиц и разуплотнение покрытия. В результате воздействия всех факторов дорога постепенно разрушается, если не проводят своевременно ремонты.

Проезжая часть неулучшенной грунтовой дороги состоит из того же грунта, что и земляное полотно, но более уплотненного под действием движения. В сухую погоду такое полотно изнашивается с интенсивным образованием пыли, а во время дождя размывается водой, под действием автотранспорта на поверхности образуются колеи. Дороги с проезжей частью из грунта, укрепленного какими-либо добавками, также имеют недостаточную износостойкость, поскольку и на них образуются колеи и выбоины, хотя и в меньшей степени.

Выравнивают поверхность грунтовой дороги грейдерами, а при их отсутствии - металлическими утюгами в виде двух металлических ребер, буксируемых за машиной. При частых и своевременных утюжках летом грунтовую дорогу можно поддерживать в ровном состоянии. Утюжку следует производить в тот момент, когда грунт после увлажнения (дождя) начинает просыхать, но еще свободно срезается и передвигается утюгом, не прилипая к нему. Этот способ позволяет устранить только небольшие неровности. Восстановить поперечный профиль и уничтожить глубокие колеи, ямы и выбоины можно только грейдером. Планировку и профилировку, грейдером выполняют при более сухом состоянии грунта, но влажность должна быть достаточной для свободного срезания и перемещения его по ножу грейдера. При углублении колеи до 3-4 см планировку поверхности дороги целесообразно осуществлять грейдером.

Высокая запыленность воздуха снижает скорость движения и вызывает износ двигателей, трансмиссии и ходовых частей автомобилей. Пыльность дорог в летнее время можно устранить или значительно снизить обработкой грунтовой поверхности различными материалами. Наиболее эффективным и часто применяющимся является хлористый кальций, который разливают в виде 20-30%-ного раствора или распределяют в виде порошка. Расход соли составляет 0,5-1 кг/м 2 при первичной обработке и 0,2-0,5 кг/м 2 при последующих. Срок действия обеспыливания составляет 2-2,5 месяца. Хороший обеспыливающий эффект дает обработка грунтовой поверхности сульфитно-спиртовой бардой к сульфитно-целлюлозными щелочами.

Щелок предварительно нейтрализуют добавкой 0,6% (по весу) извести и разливают в норме 2- 3 л/м 2 . Обработанная поверхность становится более твердой и блестящей. При небольших дождях сульфитный щелок растворяется, но по мере просыхания дороги вновь затвердевает. Он полностью вымывается только при продолжительных дождях. Сульфитноспиртовую барду применяют в виде жидкого 30%-ного концентрата и при первом розливе расходуют в количестве 1,5 л/м 2 (при последующих 1 л/м 2). В порошкообразном виде барду рассыпают из расчета 0,5 л/м 2 . Как и щелок, барда постепенно растворяется в воде, и обеспыливающий эффект снижается. Для обеспыливания можно использовать также сырую нефть. Рекомендуемая норма розлива нефти 2 л/м 2 ; срок обеспыливающего действия 30-60 сут.

Содержание и ремонт гравийных покрытий во многом аналогичны содержанию и ремонту грунтовых дорог. Под действием движения на гравийных дорогах возникают волны, гребенки, колеи, выбоины. Следовательно, и в этом случае основные работы заключаются в восстановлении ровности покрытия. Первую профилировку и планировку гравийных дорог осуществляют весной, как только дорожные одежды оттаивают на 15-20 см, затем рассыпают гравий для возмещения износа; особенно это необходимо при недостаточной толщине дорожных одежд. Тщательную профилировку осуществляют перед окончательным высыханием покрытия для устранения всех колей и неровностей. В течение лета профиль покрытия искажается; для его восстановления гравийную кору вскирковывают, а затем грейдером профилируют.

Ниже приведены некоторые характерные неисправности и способы их устранения.

Зачастую появляются катающиеся на поверхности или выступающие из покрытия крупные камни щебня или гравия. Такое явление наблюдается в тех случаях, когда в верхнем слое гравийного материала имеются крупные частицы - более 25-30 мм. В целях борьбы с катуном сверху укладывают дополнительный тонкий слой одежды из мелкого гравия, желательно из оптимальной смеси.

Расстройство поверхности в сухую погоду свидетельствует о недостатке в гравии связующего материала, т. е. глинистых частиц. Для борьбы с таким явлением лучше всего полить поверхность гравийного материала 3%-ным раствором хлористого кальция, который увеличивает связность и уменьшает пылеобразование. Можно также вскирковать верхний слой и внести в него небольшую добавку (5-7% веса слоя) суглинистого грунта, а затем гравийные одежды снова укатать во влажном состоянии.

Накатка мелкой волнистости на поверхности обычно свидетельствует об избытке мелких частиц или округлого материала в гравийном слое. Для борьбы с таким явлением следует вскирковать слой и добавить в гравий более крупные (10-20 мм) частицы угловатой неокатанной формы или срезать гребни и сделать профилировку поверхности.

Если во время дождя поверхность гравийной дороги затягивается тонкой пленкой глинистого раствора, то это указывает на избыток в гравийном материале мелких грунтовых частиц - пылеватых и глинистых. В этом случае лучше всего вскирковать верхний слой и добавить свежегашеную или негашеную известь в количестве 3% веса обрабатываемого слоя.

Сухие проломы коры свидетельствуют обычно о недостаточной для автопоездов толщине покрытия. Следовательно, необходимо увеличить толщину гравийного слоя. Крупные просадки и волны при достаточной толщине покрытия свидетельствуют о плохом уплотнении насыпи или о наличии в теле насыпи грязевых мешков. В этом случае необходимо проверить достаточность высоты насыпи над уровнем грунтовых вод и обеспеченность водоотвода, а также доуплотнить покрытие укаткой тяжелыми катками на пневматиках. Если крупные просадки и волны появляются вновь, то необходимо сделать в насыпи поперечные прорези для ее просушивания, заложить внутрь прорезей фашины и закрыть их сухим грунтом, восстановить покрытие.

Местные разрушения покрытия с образованием ям свидетельствуют о плохом перемешивании смеси, а на щебеночных дорогах - о плохом расклинивании щебня. В этом случае выполняют ямочный ремонт: из ям удаляют грязь и осуществляют раскирковку гравия или щебня, причем яме придают отвесные стенки. Полученный при раскирковке материал укладывают на дно, а сверху добавляют завезенный гравий требуемого состава. Слой уплотненного материала в яме должен быть на 1-2 см выше покрытия с учетом последующего доуплотнения.

Обеспыливание гравийных дорожных одежд проводят теми же материалами, что и грунтовых дорог. Ремонт дорожных покрытий из укрепленного и стабилизированного грунта большей частью сводится к ремонту поверхностной обработки. В распоряжении ремонтной бригады должен быть передвижной (прицепной) битумный котел для разогрева битума до рабочей температуры. Разрушенный слой поверхностной обработки раскирковывают, удаляют пыль и грязь; выбоину смазывают горячим битумом по норме 0,5-0,8 л/м 2 . После высыхания слоя контакта повторно разливают битум и рассыпают на него мелкий каменный материал для образования слоя поверхностной обработки; технология та же, что и при устройстве новых слоев.

При разрушении слоя грунтоцемента или грунтобитума раскирковывают участок дорожных одежд и придают ямам в плане прямоугольную форму, дно и стенки очищают от пыли и мелочи и заполняют новой грунтоцементной или грунтобитумной смесью. Если в покрытии присутствует грунтоцемент или грунтоизвесть, то необходима передвижная, смонтированная на автомашине бетономешалка для приготовления смеси грунта с цементом или известью; смесью заполняют образовавшиеся ямы и выбоины. При наличии грунтобитума смесь можно приготовлять на месте, но в этом случае требуется передвижной котел для разогрева битума.

Наибольшее влияние на износ покрытий оказывают движущиеся автомобили. Под нагрузкой, передаваемой на колесо, шина деформируется (рис. 6.7). При этом на участке входа шины в зону контакта с покрытием в шине происходит сжатие, а на выходе из контакта - расширение. Путь, проходимый точкой на шине в плоскости контакта ℓ 1 , меньше, чем вне его ℓ. Поэтому в плоскости контакта точка движется с ускорением, большим по сравнению с тем, как она двигалась до входа в контакт с покрытием. В то же время угловая скорость a в секторах практически одна и та же. Поэтому точка проходит по покрытию путь определённой длины с проскальзыванием вместо одного качения.

Под действием этих усиленных касательных напряжений в плоскости следа происходит истирание покрытия и шины автомобиля. Наибольшие касательные усилия и наибольший износ возникают при торможении автомобиля. Износ при движении грузовых автомобилей примерно в 2 раза больше, чем при движении легковых. Чем больше прочность материала покрытия, тем меньше и равномернее по ширине износ покрытия. На покрытиях из малопрочных материалов интенсивность износа значительно выше, чаще образуются колеи и выбоины. Применение изверженных пород для щебня взамен осадочных уменьшает износ на 60 %. Увеличение содержания битума с 5 до 7 % снижает износ на 50-80 %.

Таблица 6.5

Наиболее распространенные деформации и разрушения цементобетонных покрытий автомобильных дорог

Вид	Характеристика и характер распространения	Наиболее вероятные причины возникновения
А. Деформации и разрушения покрытия
Трещины	1. Поперечные сквозные:
а) технологические	Несвоевременная и некачественная нарезка деформационных швов
б) эксплуатационные	Изменение температуры покрытия при большем, чем допустимо, расстоянии между швами сжатия и расширения; эксплуатация транспортными средствами с нагрузками, превышающими несущую способность покрытия; приложение нагрузки при слабом контакте покрытия с основанием
	2. Поперечные поверхностные	Воздействие транспортных средств при короблении плит от неравномерного распределения температуры по толщине покрытия
	3. Поперечные на краевых участках плит вдоль швов	Некачественная нарезка деформационных швов; неправильная установка штыревых соединений
	4. Продольные сквозные	Дефекты в устройстве продольных швов; неоднородные деформации земляного полотна
	5. Косые на угловых участках плит	Недостаточный контакт плиты с основанием; повышенные напряжения в плите при проезде транспортных средств
	6. Волосные усадочные	Неудовлетворительный подбор состава бетонной смеси; несоблюдение правил ухода за бетоном покрытия; недостаточный защитный слой бетона над арматурой
Вертикальные смещения плит	Образование неровностей (уступы, просадки)	Некачественное уплотнение подстилающего грунта или основания; пучение грунта зимой; вымывания материала основания из-под покрытия
Разрушение кромок плит	Местное смятие и обрушение поверхности кромок в зоне деформационных швов. Скалывание краевых участков плит	Отсутствие швов расширения; засорение деформационных швов; наличие уступов между соседними плитами
Разрушение заполнителя швов	Выкрашивание герметизирующего материала, удаление его из шва колесами автомобилей	Старение герметизирующего материала; плохая деформативность при отрицательных температурах; низкая термоустойчивость; значительные вертикальные и горизонтальные смещения кромок плит
Коробление плит	Потеря продольной устойчивости плит покрытия	Отсутствие свободы перемещения плит при температурных напряжениях; некачественное выполнение стыковых соединений; высокие годовые колебания температуры воздуха
Б. Деформации и разрушения поверхности плит при достаточной прочности дорожной одежды
Износ (истирание)	Уменьшение толщины покрытия при воздействии транспортных средств. Возникает на участках торможения автомобилей, на спусках, перед кривыми, на перекрёстках, на участках с интенсивным тяжёлым движением	Недостаточная износостойкость покрытия
Шелушение и выкрашивание	Отслоение чешуй цементного камня с последующим выкрашиванием заполнителя на глубину до 40 мм: Сплошное Очаговое Вдоль швов	Нарушение технологии приготовления и укладки бетонных смесей; низкое качество ухода за твердеющим бетоном; использование противогололёдных химических реагентов, раннее замораживание бетона покрытия; сочетание интенсивного приложения колесных нагрузок (особенно с шипованными шинами) с частыми циклами попеременного замораживания и оттаивания бетона
Выбоины	Местные разрушения покрытия овальной и круглой формы диаметром 5-10 см в плане и глубиной до 10 см	Недостаточное сопротивление покрытия касательным усилиям от транспортных средств; непрочное сцепление цементного камня с заполнителем; наличие грязного и неморозостойкого заполнителя в бетоне; низкое качество уплотнения отдельных участков покрытия
Раковины	Местные разрушения покрытия. Имеют такую же форму, как и выбоины, но меньших размеров	Применение неморозостойких крупных заполнителей; некачественная отделка поверхности покрытия и недоуплотнение бетонной смеси
В. Разрушение дорожной одежды
Проломы	Полное разрушение дорожной одежды с резким искажением поперечного профиля	Низкая прочность дорожной одежды в сравнении с требуемой по условиям движения
Просадки и вспучивание	Резкие искажения профиля покрытия, сопровождающиеся продольными и косыми пересекающимися трещинами	Переувлажение грунтов земляного полотна; наличие пучинистых грунтов; глубокое промерзание земляного полотна

Рис. 6.7. Деформации шины колеса, способствующие износу покрытия:

А - зона сжатия, Б - зона растяжения

Износ покрытия в пределах проезжей части и толщины покрытий происходит неравномерно и на покрытии образуются колеи истирания по полосам наката, глубина которых может колебаться от нескольких миллиметров до 40-50 мм. В таких колеях во время дождя создается значительный слой воды, что проводит к снижению сцепных качеств покрытия и аквапланированию.

Средняя величина износа по всей площади покрытия h СР, мм, составляет:

h СР = k×h Н, мм, где (6.1)

k - коэффициент неравномерности износа, в среднем равен 0,6-0,7;

h Н - величина износа в полосе наката, мм.

Для усовершенствованных покрытий износ измеряют в мм, а для покрытий переходного типа также и по объему потери материала в м 3 /км.

Особенности износа шероховатых дорожных покрытий. Износ шероховатой поверхности дорожных покрытий проявляется в уменьшении высоты и в шлифовании неровностей макрошероховатостей. Уменьшение макрошероховатости покрытий под действием колёс автомобилей происходит в два этапа (см. рис. 7.3). На первом этапе сразу после окончания строительства шероховатость покрытия уменьшается за счёт погружения зёрен щебня слоя износа в нижележащий слой покрытия. Величина этого погружения зависит от интенсивности и состава движения, размера щебня и твёрдости покрытия. Твердость покрытия оценивают глубиной погружения иглы твердометра и для асфальтобетонных покрытий делят на: очень твёрдые - 0-2 мм; твёрдые - 2-5 мм; нормальные - 5-8 мм; мягкие - 8-12 мм; очень мягкие - 12-18 мм. Цементобетонные покрытия обладают абсолютной твёрдостью.

Определение износа покрытий расчётом. Среднее значение уменьшения толщины дорожных покрытий в год вследствие износа может быть определено по формуле проф. М.Б. Корсунского (следует отметить, что указанные исследования выполнялись более 50 лет тому назад и количественные значения их результатов мало применимы к современным дорогам и автомобилям):

h = a + b×B (6.2)

h = a + , где (6.3)

h - годовой износ покрытия, мм;

а - параметр, зависящий в основном от погодоустойчивости покрытия и климатических условий;

b - показатель, зависящий от качества (в основном прочности) материала покрытия, степени его увлажнения, состава и скорости движения;

В - грузонапряжённость движения, млн. брутто-тонн в год; N»0,001×В (N - интенсивность движения, авт./сут).

Износ покрытия за Т лет с учётом изменения состава и интенсивности движения в перспективе по геометрической прогрессии можно определить по формуле

h Т = a×T + × , где (6.4)

h Т - износ покрытия за Т лет, мм;

N 1 - интенсивность движения в исходном году, авт./сут;

К=1,05-1,07 - коэффициент, учитывающий изменение в составе движения;

q 1 - показатель ежегодного роста интенсивности движения, q 1 >1,0.

Значения параметров a и b приведены в табл. 6.6.

В последние годы для повышения устойчивости движения автомобилей стали применять шины с шипами или цепями. Опыт показывает, что это резко увеличивает износ покрытий на дорогах.

Таблица 6.6

Примечания. 1. Средние значения а и b принимают для дорог, расположенных в зоне умеренного увлажнения (III дорожно-климатическая зона) и построенных из каменных материалов, удовлетворяющих требованиям стандартов. 2. Для дорог с усовершенствованными покрытиями, расположенных в зоне избыточного увлажнения (II дорожно-климатическая зона), принимают верхние пределы, а для дорог, расположенных в районах с сухим климатом (IV и V дорожно-климатические зоны), - нижние пределы значений а и b. 3. Для дорог с щебёночными и гравийными покрытиями, расположенных в зоне избыточного увлажнения, принимают нижние пределы, а в районах с сухим климатом - верхние пределы а и b. 4. Если ширина проезжей части превышает 7,0 м, то значение b уменьшают на 15 %, а если она меньше 6,0 м, то b увеличивают на 15 %.

В момент соприкосновения с покрытием каждый шип наносит удар с большой скоростью. Шип имеет очень маленькую массу, но многократное повторение этих ударов по одному месту способствует ослаблению верхнего слоя покрытия. Большее истирающее воздействие оказывает шип, выходящий из зоны контакта, где шина вместе с шипом проскальзывает по поверхности покрытия, истирая его.

Продолжительность износа асфальтобетонных покрытий при эксплуатации шин с цепями и шипами сокращается в 2-3 раза. Даже на покрытиях из высокопрочного литого асфальтобетона на автомагистралях ФРГ, по которым движутся автомобили, оснащённые шинами с шипами, через 1-2 года образуются колеи по полосам наката глубиной до 10 мм.

Поэтому в условиях эксплуатации дорог России использование шин с шипами и цепями противоскольжения на дорогах общего пользования должно быть строго ограничено.

В качестве критерия предельного состояния дорожного покрытия по износу может быть принята величина допустимого износа Н И: для асфальтобетонных покрытий 10-20 мм; для щебёночных и гравийных, обработанных органическими вяжущими - 30-40 мм; щебёночных из прочного щебня - 40-50 мм, гравийных - 50-60 мм.

Исходя из этого дорожно–эксплуатационные организации при приёмке дорог после строительства или ремонта с усилением должны требовать от строителей, чтобы покрытие имело толщину больше расчётной из условия прочности на величину допустимого износа, т.е.

h П = h ПР + H И, мм, где (6.5)

h ПР - расчетная толщина покрытия из условия прочности дорожной одежды, мм.

Измерение износа . Ежегодный износ в долях мм цементобетонных, асфальтобетонных и других монолитных покрытий измеряют при помощи реперов, закладываемых в толщу покрытия, и износомера. При этом способе измерения износа в покрытие предварительно закладывают реперы-стаканчики из латуни. Дно стаканчика служит поверхностью, от которой выполняют отсчёт.

Износ определяют также с помощью пластин (марок) трапецеидальной формы из известняка или мягкого металла, заделываемых в покрытие и истирающихся совместно с ним. Для определения износа покрытий могут быть использованы различного рода электрические или георадарные приборы, применяемые для измерения толщины слоёв в слоистых полупространствах.

Располагая данными о фактическом износе покрытия и предельно допустимом износе, определяют коэффициент изношенности покрытия.

Износ дорожных покрытий и его причины [доп. в. 29]

Наибольшее влияние на износ покрытий оказывают движущиеся автомобили. Под нагрузкой, передаваемой на колесо, шина деформируется (рис). При этом на участке входа шины в зону контакта с покрытием в шине происходит сжатие, а на выходе из контакта -- расширение. Путь, проходимый точкой на шине в плоскости контакта?1, меньше, чем вне его?. Поэтому в плоскости контакта точка движется с ускорением, большим по сравнению с тем, как она двигалась до входа в контакт с покрытием. В то же время угловая скорость a в секторах практически одна и та же. Поэтому точка проходит по покрытию путь определённой длины с проскальзыванием вместо одного качения.

Под действием этих усиленных касательных напряжений в плоскости следа происходит истирание покрытия и шины автомобиля. Наибольшие касательные усилия и наибольший износ возникают при торможении автомобиля. Износ при движении грузовых автомобилей примерно в 2 раза больше, чем при движении легковых. Чем больше прочность материала покрытия, тем меньше и равномернее по ширине износ покрытия. На покрытиях из малопрочных материалов интенсивность износа значительно выше, чаще образуются колеи и выбоины. Применение изверженных пород для щебня взамен осадочных уменьшает износ на 60 %. Увеличение содержания битума с 5 до 7 % снижает износ на 50--80 %.

Износ покрытия в пределах проезжей части и толщины покрытий происходит неравномерно и на покрытии образуются колеи истирания по полосам наката, глубина которых может колебаться от нескольких миллиметров до 40--50 мм. В таких колеях во время дождя создается значительный слой воды, что проводит к снижению сцепных качеств покрытия и аквапланированию.

Средняя величина износа по всей площади покрытия hср, составляет.