При применении высокопроизводительных машин с автоматической системой обеспечения ровности для строительства оснований из материалов, укреплённых вяжущими, необходимость в устройстве выравнивающего слоя отпадает.

На автомобильных дорогах I и II категорий основания устраивают из каменных материалов (щебня, гравия, гравийно-песчаных смесей), укреплённых цементом или отходами промышленности, обладающие вяжущими свойствами, из тощего бетона, а также из песка и супесей, укреплённых цементом [38]. На дорогах II и III категорий строят основания из грунта, укреплённого органическим вяжущим, из подобранного щебёночного и гравийного материала или шлака. При соответствующем технико-экономическом обосновании на дорогах III категории строят основания из каменных материалов и грунтов, укреплённых неорганическим вяжущим.

На отдельных участках с расчётной интенсивностью движения до 4000 авт./сут допускается применять при использовании рельсового комплекта машин основания из песка или песчано-гравийных смесей.

При строительстве покрытий комплектом машин со скользящими формами для обеспечения прохода гусениц машин ровное и прочное основание устраивают не менее чем на 2,1 м шире покрытия. Требуемую толщину основания из песчаных и супесчаных грунтов, укреплённых цементом, из тощего бетона, а также из щебня, шлака или гравия определяют расчётом, однако она не должна быть меньше 15 см при движении по основанию автомобилей-самосвалов грузоподъёмностью до 7 т. При использовании автомобилей грузоподъёмностью от 7 до 12 т толщина основания из укреплённых цементом грунтов и каменных материалов 1 класса прочности должна быть не менее 16 см.

Дополнительный слой основания устраивают из морозостойких и дренирующих материалов. В отдельных случаях предусматривают морозозащитный слой из материалов, укреплённых вяжущими, для обеспечения постоянной толщины слоев и прохода машин, строящих дорожную одежду, без разрушения поверхности слоев.

Толщину плит покрытия и толщину всех конструктивных слоев определяют расчётом при проектировании дорожной одежды [39]. В зависимости от категории дороги, расчётной интенсивности движения, материала основания и природно-климатических условий района строительства толщина покрытия обычно равна 18-24 см.

Для снижения напряжений, возникающих при суточных и сезонных изменениях температуры воздуха, в цементобетонных покрытиях устраивают температурные швы сжатия, коробления, расширения и рабочие. Кроме перечисленных поперечных температурных швов устраивают и продольные швы. Продольный шов требуется при ширине покрытия более 4,5 м, для предупреждения появления извилистых продольных трещин, образующихся от воздействия транспортных средств, неоднородного пучения и осадки земляного полотна.

Швы расширения (рис. 17.2) предназначены для восприятия перемещений плит при их расширении под действием высоких летних температур. При правильном устройстве швов расширения они устраняют перенапряжение плит и исключают отрицательное влияние этих напряжений на продольную устойчивость покрытия, сколо- и трещинообразование. В швах расширения покрытие разрезают по всей ширине и на всю толщину устанавливают прокладки из дерева, пенополиуретана и других материалов. Верхнюю часть швов расширения заполняют герметизирующими материалами.

Рис. 17.2. Конструкции поперечных швов расширения:

А - устраиваемые в покрытии; б - перед искусственными сооружениями; 1 - штыри; 2 - каркас-корзинка; 3 - деревянная доска-прокладка; 4 - битумная обмазка; 5 - колпачок из резины или полиэтилена; 6 - мастика; 7 - воздушный зазор в колпачке; 8 - герметизирующий материал или готовая резиновая прокладка; 9 - пористый легкосжимаемый материал

Швы сжатия (рис. 17.3) устраивают между швами расширения, чтобы предупредить появление трещин, возникающих в покрытии вследствие изменения температуры, усадки бетона и неоднородных деформаций земляного полотна. В швах сжатия покрытие разрезают по всей ширине на глубину не менее 1/4 толщины. Ниже этой прорези в последующем возникает трещина, так как при сокращении плиты от понижения температуры вследствие трения между плитой и основанием в бетоне плиты возникает растяжение.

Рис. 17.3. Схема расположения штырей в швах цементобетонного покрытия:

Шов расширения; 2 - шов сжатия при основании из каменных материалов и из грунтов, укреплённых вяжущим; 3 - шов сжатия при основании из материалов, не укреплённых вяжущими (песок, щебень, шлак, гравийно-песчаная смесь); 4 - штыри

Расстояние между швами сжатия (длину плиты) назначают по расчёту в зависимости от толщины плиты и природно-климатических условий. Длину неармированных плит назначают в пределах, указанных в табл. 17.7.

Таблица 17.7

После нарезки швов в затвердевшем бетоне нарезчиком швов с алмазными дисками и очистки шва сжатым воздухом в него запрессовывают уплотнительный шнур, обрабатывают стенки праймером и производят герметизацию.

Швы коробления повышают продольную устойчивость покрытия, уменьшают в плитах температурные напряжения, повышают трещиностойкость и транспортно-эксплуатационные качества покрытия. Швы коробления размещают через один шов сжатия. Швы коробления не устраивают в плитах длиннее 6 м. Рабочие швы применяют в конце рабочей смены или при перерыве бетонирования покрытия более чем на 3 ч.

Рабочие швы устраивают по типу швов расширения. Для частичной передачи нагрузки с плиты на плиту и для исключения образования ступеней между плитами поперечные и продольные швы армируют (рис. 17.4).

Рис. 17.4. Конструкции поперечных швов сжатия и продольного шва:

а) в свежеуложенном бетоне; б) комбинированным способом; в) в затвердевшем бетоне; г) продольный шов; пунктиром показана обмазка штырей битумом

При строительстве машинами со скользящими формами покрытий толщиной 22-24 см на основаниях из цементогрунта толщиной 16 см и более в швах сжатия штыревые соединения не применяют, за исключением штыревых соединений в контрольных швах, нарезаемых в свежеуложенном бетоне. Такие швы, устраиваемые по типу швов сжатия, можно не армировать, если суточный перепад температуры на поверхности покрытия достигает 20°С. При наличии швов сжатия без штыревых соединений велика вероятность уступов между плитами в период эксплуатации. Размеры штырей из гладкой арматуры приведены в табл. 17.8.

Таблица 17.8

Во всех случаях, когда необходимо исключить на отдельных участках штырей сцепление с бетоном, в этих местах штыри покрывают битумом слоем 0,2-0,3 мм.

Если в основании применён бетон класса В12,5 - В15, в нём устраивают продольные и поперечные швы со штыревыми соединениями, как в покрытиях. Длину плиты назначают 4 м при толщине основания менее 20 см, и 5 м при толщине 20 см и более.

При строительстве покрытий на дорогах II категории с основаниями из песка и гравийно-песчаных смесей края плит, примыкающие к обочинам, армируют двумя стержнями из арматуры периодического профиля диаметром 12 мм. При укреплении обочин монолитным бетоном в них устраивают швы сжатия и расширения без армирования как продолжение швов сжатия или расширения покрытия. С целью ограничения растрескивания плит при неоднородных деформациях земляного полотна применяют армирование бетонных покрытий. Используют плоские сетки с продольной арматурой из стали А-II периодического профиля диаметром 8-14 мм с размещением сеток в средней по высоте зоне плиты. Расход продольной арматуры на 1 м² покрытия приведен в табл. 17.9. Количество арматуры установлено из условия раскрытия трещин до 0,2 мм с целью предотвращения коррозии.

Таблица 17.9

В зависимости от категории дороги и интенсивности движения применяют три схемы армирования (рис. 17.5) [38].

Рис. 17.5. Схемы армирования плит цементобетонных покрытий автомобильных дорог

Для интенсивности движения, не превышающей 5000 авт./сут, при насыпях высотой менее 3 м может быть применено краевое армирование сеткой из семи продольных стержней периодического профиля диаметром 12 мм (см. рис. 17.5, б).

На дорогах с интенсивностью более 5000 авт./сут, на насыпях выше 3 м и особенно у путепроводов при пересечении железных дорог производят армирование плоскими сварными сетками по схеме, приведенной на рис. 17.5 (а, в). Армирование плит по схемам, приведенным на рис. 17.5 (а, в), отличается только диаметром арматуры продольных стержней при одинаковом расходе на 1 м².

Принципиальное отличие непрерывно армированных цементобетонных покрытий от обычных неармированных состоит в том, что под влиянием внешних воздействий и благодаря наличию арматуры в них образуются поперечные трещины с шагом 1,5-3,0 м и раскрытием их на поверхности до 0,2-0,4 мм. Такое незначительное раскрытие трещин обеспечивает передачу поперечной силы между плитами и гарантирует от проникновения к арматуре воды, так как на уровне арматуры трещины не раскрываются. Непрерывно армированные покрытия позволяют устраивать швы расширения через довольно большие расстояния.

Технология производства работ определяет особенности непрерывно армированного покрытия. При укладке бетона в один слой применяют арматурные сетки из стержней диаметром 14-20 мм с размерами ячеек, достаточными для прохождения бетона через заранее выложенные на подставках сетки. При укладке бетона в два слоя сетки раскладывают по уложенному нижнему слою бетона. Процент армирования конструкции обычно принимают равным 0,5-0,7 %.

Поперечную распределительную арматуру располагают через 25-70 см; рабочую арматуру по высоте сечения располагают на расстоянии 1/4-1/2 от верха плиты. В местах сопряжения с покрытиями других типов в конструкцию непрерывно армированного покрытия встраивают анкеры. Анкерные устройства назначают по расчету.

Покрытия из сборных железобетонных плит получили распространение на дорогах прежде всего промышленных, лесозаготовительных и сельскохозяйственных предприятий. В настоящее время выпускают различные типы конструкций сборных плит, отличающихся размерами в плане, толщиной, типом арматуры, особенностями ее размещения и процентом армирования, типом стыковых соединений и свойствами цементобетона. Большое число типоразмеров плит вызвано разнообразием условий их применения.

Наибольшее распространение получили предварительно напряженные плиты ПДСН 0,14×2×6 (плита дорожная, сборная, напряженная) с расходом арматуры 7-8 кг/м², разработанная на базе аэродромной плиты ПАГ-ХIV.

Отличительной особенностью плит ПДСН 0,14×2×6 является уменьшение количества рабочей арматуры вследствие меньших расчетных нагрузок в сравнении с плитой ПАГ-XIV.

Разновидностью плиты ПДСН 0,14×2×6 является плита 3ПДСН 0,14×2×2, состоящая из трех элементов, сочлененных между собой. При эксплуатации такая плита растрескивается в местах ослабления сечения, что способствует улучшению однородности опирания на основание. Связь между элементами плиты обеспечивается арматурой, одновременно ограничивающей раскрытие трещин.

При строительстве временных дорог применяют специальные плиты ПД1-ПД3 (табл. 17.10). Конструкции плит разработаны трех типоразмеров в зависимости от нагрузки на колесо. Плиты армируют сварными сетками из арматуры периодического профиля.

Таблица 17.10

Сборно-монолитные цементобетонные покрытия состоят из тонких железобетонных плит, укладываемых на слой низкомарочной пластичной бетонной смеси, которую приготавливают с применением местных материалов. Основным преимуществом сборно-монолитного покрытая по сравнению со сборным является экономия высокопрочных каменных материалов, а также повышение устойчивости плит, что обеспечивает больший срок службы, сокращение затрат на их ремонт и содержание.

Дорожная одежда со сборно-монолитным покрытием (рис. 17.6) включает в себя следующие конструктивные слои: верхний слой покрытия (сборная часть толщиной 6-12 см); нижний слой покрытия (монолитная часть толщиной, определяемой расчетом) и основание. (Афиногенов О.П. Сборно-монолитные покрытия технологических автомобильных дорог. - Новосибирск: Наука, 1997. - 142 с). Рекомендуемые типоразмеры плит приведены в табл. 17.11.

Таблица 17.11

Рис. 17.6. Сборно-монолитное цементобетонное покрытие:

а) - поперечный разрез; б) - продольный разрез; 1 - основание; 2 - нижний (монолитный) слой покрытия; 3 - верхний (сборный) слой покрытия