Цементобетонные покрытия и современное оборудование для их укладки

Цементобетонным покрытиям – дорогу! (Часть 1)

Часть 1 Часть 2

Разговоры о строительстве дорог с цементобетонным покрытием (ЦБП) идут в нашей стране уже не один десяток лет, но по ряду причин, анализ которых не является темой данной статьи, широкого строительства таких автомагистралей у нас по-прежнему нет. В предлагаемом материале мы еще раз познакомим читателя с преимуществами покрытий и дорожных сооружений из цементобетона, приведем примеры из зарубежной и российской практики, а также расскажем об оборудовании, которое применяется для работы с цементобетоном.

Будем говорить о дорожных бетоноукладчиках сравнительно большой производительности, предназначенных для строительства и ремонта дорожных, аэродромных и других покрытий.

Технику для устройства цементобетонных полов в промышленных и складских помещениях мы не рассматриваем, т. к. это специфическое оборудование не является темой нашей статьи. Также «за скобками» оставляем стационарные бетоноукладчики для промышленных предприятий.

Бетоноукладчики – настолько специфическое оборудование, что на мировом рынке существует не так много компаний-производителей по сравнению с количеством производителей других видов дорожно-строительной техники. Даже мировые , производящие почти полные линейки дорожно-строительных машин, не берутся за изготовление бетоноукладчиков.

Единственным исключением из этого «правила» является концерн TEREX, который предлагает ряд высокотехнологичных бетоноукладчиков. Мод. TEREX SF-2204 с двигателем мощностью 240 л.с., транспортной массой до 24 т предназначена для работ в коммунальной сфере. Машина имеет трубчатую раму с двойным гидравлическим телескопированием, четыре гусеницы. В стандартную комплектацию входят три режима рулевого управления: обычный, «крабовый» и с последовательным поворотом передних и задних гусениц. В системе управления имеются датчики продольного и поперечного уклона. Ширина укладываемой полосы изменяется простым переключением регулятора с 2,7 до 4,57 м (опционно – до 6,1 м). Двойные укладочные формы бетоноукладчиков вместе со сделанными по принципу гильотины и установленными на телескопическое шасси формами боковыми позволяют изготавливать дорожное покрытие сразу вместе с бордюрами. Есть также мод. TEREX Bid-Well 5000 и 6500 для укладки цементобетонных ВПП в аэропортах, а также ЦБП на автомагистралях, они устраивают покрытия плоского, параболического наклонного и конического профилей. У обеих моделей ширина укладки составляет от 3,66 до 20,73 м и толщина укладываемого слоя цементобетона до 760 мм.

Преимущества и недостатки цементобетонных покрытий

Основным (но не единственным!) преимуществом ЦБП является высокая долговечность, просто фантастическая по сравнению с теми асфальтовыми, с позволения сказать, дорогами, которые сейчас очень дорого возводятся по всей России: проектный срок службы ЦБП достигает 40–50 лет – значительно больше, чем любых других, не менее чем в 3 раза превышает жизненный цикл излюбленных у нас асфальтовых дорог. В США, где бетонных дорог, пожалуй, больше всего в мире, вначале цементобетонные дороги проектировались (рассчитывались) на срок службы 20 лет. Однако количество транспортных средств, которые проехали за это время по цементобетонным дорогам, раз в 20 превысило расчетные значения, заложенные при проектировании, т. к. напряженность движения существенно выросла, чего не могли себе представить разработчики проектов дорог 20 лет назад. В России известны цементобетонные дороги, построенные более 40 лет назад: на них до сих пор нет колеи, и дороги до сих пор выполняют свои функции.

Отчасти долголетие ЦБП можно объяснить тем, что у него невысокая пористость и внутрь материала попадает намного меньше воды по сравнению с асфальтобетоном, соответственно разрушающее воздействие воды существенно меньше.

У ЦБП иные, нежели у асфальтового покрытия, характеристики поверхности: более высокий коэффициент сцепления с колесами автомобилей, который не изменяется при увлажнении, т. е. более высокое сопротивление скольжению и заносу транспортного средства, что повышает безопасность движения, а также ЦБП обеспечивают экономию топлива до 6% для грузовых автомобилей. Летом асфальтобетон нагревается, становится пластичным, на поверхности могут даже образовываться битумные пятна. Если колесо наезжает на такое пятно, автомобиль может уйти в занос. С ЦБП такого не происходит.

Стоимость строительства цементобетонных покрытий обходится до 20% дороже, чем асфальтобетонных. Но расходы на содержание ЦБП в течение срока службы незначительны, а в некоторых случаях близки к нулю. Износ покрытия может быть очень малым (0,1–0,2 мм/год). Если сравнить стоимость собственно ремонта асфальтового и бетонного покрытий, асфальтовое отремонтировать дешевле. Однако в долговременной перспективе, за счет того, что ремонт ЦБП производится намного реже, чем асфальтового покрытия (следовательно, дорога не выводится из полноценной эксплуатации!), общие затраты на ремонт у бетонного покрытия будут однозначно ниже на 40–50%. К тому же ремонтные работы на ЦБП можно вести при неблагоприятных погодных условиях.

Не будем также забывать, что из цементобетона устраиваются еще и монолитные бордюры, разделительные и ограждающие проезжую часть барьеры. По российскому опыту: бетоноукладчик и бригада из 7–8 человек позволяют устраивать монолитный цементобетонный бортовой камень в объеме 300–350 погонных метров за смену. А в авральном режиме удавалось достигать производительности 850–900 пог. м в смену, чего никак нельзя достигнуть, укладывая сборную конструкцию из отдельных бортовых камней.

В копилку полезных качеств ЦБП добавим и бòльшую экологичность.

Одна из двух самых известных в нашей стране компаний-производителей бетоноукладчиков GOMACO предлагает магистральные бетоноукладчики нового поколения. Мод. GP4 и GP2400 с управлением нового типа только выходят на мировой рынок и уже работают в России. GP4 – 4-гусеничный, с шириной укладки 3,5–12 м, при использовании запатентованной системы GOMACO IDBI (механизм с электронным управлением для укладки поперечных арматурных стержней) – до 12 м. GP2400 – 4-гусеничный с шириной укладки 3,5–7,5 м, при использовании системы IDBI – до 6 м.

Разница между ходовыми системами машин старого и нового поколения в том, что гусеницы у машин нового поколения повернуты на 90° относительно гусениц машин старого поколения и оборудованы поворотными редукторами, что резко увеличивает маневренность.

Трехгусеничные модели GOMACO также оборудованы поворотными редукторами. Такая маневренность позволяет новым бетоноукладчикам укладывать ЦБП и монолитные бордюры с малым радиусом закругления.

По опыту российских компаний, эксплуатирующих бетоно­укладчики GOMACO: удается почти везде отказываться от армирования продольных или поперечных швов бетонных конструкций, на бетонных подъездных дорогах на строительных объектах, рассчитанных на высокую интенсивность движения, удается уменьшить толщину ЦБП относительно норм от 220 мм до 175 мм без армирования. К тому же бетон, который укладывают машины GOMACO, набирает прочность намного быстрее обычного: в летнее время на третьи сутки достигает уже 75%-ной прочности. По такому бетону уже может ездить гусеничная техника.

Недостатки. У ЦБП, конечно, есть и недостатки. Шум при езде по цементобетонной дороге несколько выше (от 2 до 4 дБ), так как более пористый и пластичный асфальтобетон лучше поглощает шумы. Невозможно открывать движение сразу после окончания строительства ЦБП, а при высоте насыпи более 1,5 м ЦБП строят только на второй год. Процесс ремонта ЦБП сложнее, чем у асфальтовых покрытий, на ЦБП необходимо устраивать деформационные швы (впрочем, если смотреть, как по многу лет непрерывно ремонтируют все наши асфальтовые дороги, то кажется, что у асфальтобетонных покрытий процесс ремонта невероятно сложный!).

Иногда задают вопрос: можно ли избежать появления колеи от шипованных шин на ЦБП? Департамент транспорта в США исследовал эту проблему и пришел к выводу, что полностью исключить появления таких колей нельзя. Разрабатывались и разрабатываются высокопрочные цементобетонные смеси, устойчивые к износу от абразивных воздействий, и все равно рано или поздно колеи появляются.

Рекомендуются пути минимизации этой проблемы – использовать прочные составы и упрочнители поверхности цементобетонного покрытия, а также своевременно ремонтировать поверхность путем фрезерования алмазным инструментом. Такую операцию можно производить до трех раз в течение срока службы ЦБП, и каждый раз после ремонта с фрезерованием будет обеспечен дополнительно как минимум 10-летний срок службы дорожного покрытия.

У ЦБП еще много нюансов, и их рассмотрение может составить целую книгу, поэтому не будем далее углубляться в детали, сошлемся лишь на мировой опыт: ЦБП выигрывают перед асфальтовыми, особенно на тех автомагистралях, где наиболее напряженное движение.

Технология строительства

Устройство бетонных дорог включает в себя определенные этапы:

1. Готовится грунтовое основание. Его укатывают для достижения нужной плотности, при необходимости – увлажняют либо просушивают.
2. Организуется отведение воды, чтобы продлить эксплуатационный период полотна и придать езде безопасность.
3. Устраивается подстилающий слой. Он представляет собой песчаную прослойку, толщина которой составляет до двух до четырех десятков сантиметров.
4. Выполняется сборка опалубочной конструкции. Элементы ее изготавливаются из пиломатериалов, при этом учитывается высота заливки.

Если вода просачивается в грунт, дорожное покрытие постепенно разрушается.

Технология строительства сложная, и каждый этап будет рассматриваться подробно.

Теплоизоляция

Эффективно применять теплоизоляционные материалы с высокой плотностью. Это могут быть маты или плиты на основе стекловолокна, минеральной ваты или более современного пенополистирола. Оптимальная толщина слоя при ведении работ – 100 мм.

Теплоизоляцию вплотную укладывают на основание, обеспечив плотное прилегание стыков. В качестве альтернативы допустимо применять насыпную теплоизоляцию на основе керамзита. Его наносят на основу слоями, с последующим разравниванием и уплотнением.

На участках примыкания конструкции к стенам и прочим вертикальным поверхностям, следует оставить зазор, который закрывается лентой звукоизоляционного материала.

Оборудование, инструмент

Бетонные работы реализуются с участием стандартно набора машин и инструментов.

На строительной площадке должен быть скомпонован такой набор:

• в случае самостоятельного приготовления растворов требуются бетономешалки;
• предварительное уплотнение грунтов, подстилающих слоев реализуется механическими трамбовками;
• уплотнение заливки реализуется виброрейками, глубинными вибраторами;
• финишная обработка проводится с участием затирочных, шлифовальных машин;
• для очистки и обеспыливания применяют промышленные пылесосы;
• нивелир, уровень – инструмент для проведения замеров, контроля горизонтали, ровности конструкции;
• лопата, чистая тара, шпатели.

Финишная обработка

Финишная обработка позволяет улучшить эксплуатационные характеристики бетонных полов. При выборе материалов ориентируются на условия, при которых будет работать конструкция.

Действовать можно следующим образом:

• поверхностная пропитка флюатами. Покрытие наносят не ранее, чем через 10 суток после заливки раствора. В помещении соблюдается температурный режим – не ниже +10 градусов. Перед работами основу требуется просушить и тщательно очистить строительными пылесосами. Материал наносят до тех пор, пока бетон не перестанет его впитывать. Практика показывает, что для этого достаточно три подхода с интервалом в 24 часа;
• пропитка уплотняющими составами. Для этих целей используют жидкое стекло, водные растворы хлористого кальция. Обработку выполняют в три подхода с суточным интервалом. Когда обработка завершена, бетон требуется промыть водой;
• внесение топпингов. Для упрочнения применяются специальные сухие смеси (корундовые, кварцевые, металлические). Тип материала выбирается с опорой на проектные нагрузки. Топпинги наносятся на свежий бетон после первичного схватывания в два подхода, используя бетоноотделочные машины;
• в качестве защитного слоя можно использовать полиуретановый, эпоксидный лак. Материал наносится на бетон в период начальных сроков твердения, непосредственно после завершения операции шлифования. Перед работой пол очищают промышленным пылесосом, обрабатывают увлажненной ветошью и грунтуют тем же лаком, но разбавленным растворителем. Составы разносят кистями, валиками или распылением. Соблюдается послойная сушка, в течение которой поверхность защищается от увлажнения.

Помимо полиуретановых лаков для устройства верхнего слоя можно использовать полимерные покрытия (эпоксидные, акриловые). Окрасочные слои наносят тонким слоем, толщиной не более 0.3 мм. Если требуется декоративный эффект, хорошим выбором будут наливные полы, образующие бесшовную матовую поверхность. В условиях высоких нагрузок можно обратиться к устройству высоконаполненных покрытий.

В помещениях жилого типа выбор финишного покрытия практически не ограничен, — это может быть плитка, ламинат, ковролин, пробка, линолеум…

ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКИЕ ПОКАЗАТЕЛИ

Таблица 1.2

Засыпка подстилающих слоев

При работе по грунту под бетонную подготовку укладывают подстилающие слои.

Работы реализуются следующим образом:

• на основу (подготовленную и выровненную) насыпают слой строительного песка. Его разносят по всей площади работ сплошным ровным слоем. Толщина одного слоя должна составлять 5-10 мм. Проводится уплотнение, для чего песок предварительно увлажняют;
• далее выкладывается щебеночный слой. Его подбирают по размеру, составу, укладывают и увлажняют. В итоге должен сформироваться равномерный сплошной слой, толщиной 80-200 мм. Щебень разравнивают и трамбуют механическим или ручным инструментом. Если используется гравий, он укладывается аналогичным образом;
• по сухим основаниям допустимо работать глинобитными смесями. Материал кладут слоем до 100 мм, уплотняя до выхода влаги на поверхность.

Если реализуется многослойная подготовка, каждый последующий слой укладывается после тщательной обработки предыдущего.

Чтобы улучшить сцепление в подстилающих слоях, между ними применяют увлажнение

Первичная обработка бетонных полов

Когда залитый слой достаточно уплотнен и успел схватиться, можно приступать к первичной обработке. Готовность покрытия можно определить так, — при хождении по нему должны оставаться легкие следы.

Основное рабочее оборудование – заглаживающие, затирочные машины, с установленными затирочными дисками. Операция помогает исправить мелкие дефекты, которые могли быть допущены в ходе заливки и уплотнения, после обработки образуется отделочный горизонт.

Вторичная затирка возможна спустя 1-6 часов. Вместо дисков рабочим органом выступают лопасти. По труднодоступным участкам работают вручную или затирочной машиной для обработки цементных стяжек. Такие зоны подлежат первоочередной затирке в виду быстрого схватывания.

Материалы для устройства полотна из бетона

М400 – универсальный бетонный состав. Прочность его позволяет выдержать нагрузки от различного колесного автотранспорта. Основу составляет портландцемент, обладающий устойчивостью к воздействию влаги. Добавляют в раствор и пластификаторы, чтобы улучшить показатели гидрофобности и прочности.

Бетонная смесь состоит из:

• цемента – 1 часть;
• щебенки – 5 частей;
• песка – 2 части.

Составы бетона и его характеристики указываются в строительном проекте.

Техника безопасности

При устройстве бетонных полов всегда соблюдаются правила техники безопасности в строительстве. Все рабочие должны быть ознакомлены с условиями ведения работ, проводится инструктаж, обучение обращению с оборудованием и инструментом.

Устройство полов выполняется с использованием технологической оснастки. Применяются средства индивидуальной и коллективной защиты, ручной строительный инструмент. Рабочее место в труднодоступных местах должно быть хорошо освещено.

При укладке гидроизоляции на горячих битумных мастиках необходима особая осторожность. В закрытых помещениях обеспечивается проветривание. Недопустим длительный контакт цементных смесей с кожей.