Строительство дорожных одежд и материально-техническое обеспечение дорожного строительства

С. Г. Цупиков, Н. С. Казачек, Л. С. Цупикова








СТРОИТЕЛЬСТВО ДОРОЖНЫХ ОДЕЖД И МАТЕРИАЛЬНО-ТЕХНИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ДОРОЖНОГО СТРОИТЕЛЬСТВА




Учебное пособие














Москва Вологда «Инфра-Инженерия» 2019

УДК 625.7/8 (075.8)
ББК39.311-09
    Ц86


Рецензенты:
кандидат технических наук, доцент, заведующая кафедрой энергетики теплотехнологий и газоснабжения
Ивановского государственного энергетического университета
О. Б. Колибаба;
кандидат технических наук, доцент, генеральный директор ООО «Ивановодорпроект» А.М. Борцов

Научныиредактор:
кандидат технических наук, профессор
С. Г. Цупиков

        Цупиков, С. Г.
Ц86 Строительство дорожных одежд и материально-техническое обеспечение дорожного строительства: учебное пособие / С.Г.Цупиков, Н.С. Казачек, Л. С. Цупикова. - Москва ; Вологда : Инфра-Инженерия, 2019. - 380 с. : ил., табл.
        ISBN 978-5-9729-0340-5

      Изложены научные основы организации и технологии дорожного строительства, методы организации работ с теоретическим обоснованием процессов переработки каменных материалов, приготовления смесей, их транспортировки, укладки и уплотнения. Рассмотрены скоростные методы строительства, способы контроля качества приготовления смесей и порядок строительства конструктивных слоев дорожных одежд.
      Для студентов высших учебных заведений строительных направлений и специалистов в области дорожного строительства.

                                               УДК 625.7/8 (075.8)
                                               ББК39.311-09

ISBN 978-5-9729-0340-5 © С. Г. Цупиков, Н. С. Казачек, Л. С. Цупикова, 2019 © Издательство «Инфра-Инженерия», 2019
                       © Оформление. Издательство «Инфра-Инженерия», 2019

                ОГЛАВЛЕНИЕ





Введение .....................................................7
РАЗДЕЛ I. СТРОИТЕЛЬСТВО ДОРОЖНЫХ ОДЕЖД........................9
Глава 1. Общие сведения о строительстве дорожных одежд ....................................................9
      1.1. Классификация дорожных одежд...................... 9
      1.2. Подготовка земляного полотна .................... 12
      1.3. Теоретические основы повышения устойчивости покрытий низшего типа.......................................... 14
      1.4. Устройство дорожных одежд с покрытиями низших типов ... 16
      1.5. Определение границ действия карьеров .............20
      1.6. Теоретические основы уплотнения конструктивных слоев дорожных одежд.........................................25
      1.7. Принципы выбора уплотняющих машин.................32
      1.8. Строительство дополнительных слоев оснований......33
     1.9.  Осушение верхней части земляного полотна и дорожной одежды..................................................37
Глава 2. Дорожные одежды с покрытиями переходных типов........................................................42
      2.1. Устройство гравийных оснований и покрытий ........42
      2.2. Устройство щебеночных оснований и покрытий........47
      2.3. Устройство мостовых ..............................56
      2.4. Устройство дорожных одежд из укрепленных грунтов
            и местных малопрочных каменных материалов, обработанных вяжущими.........................................60
      2.4.1. Требования, предъявляемые к грунтам, подлежащим
             укреплению вяжущими, и укрепленному грунту......63
     2.4.2.  Укрепление грунтов минеральными вяжущими материалами.............................................70
     2.4.3.  Укрепление грунтов органическими вяжущими материалами.............................................75
      2.4.4. Комплексные и другие способы укрепления грунтов.77
Глава 3.   Строительство облегченных покрытий................79
      3.1. Характеристика покрытий облегченного типа.........79
      3.2. Устройство покрытий и оснований способом пропитки.82
      3.3. Укрепление щебеночного основания пескоцементной смесью
            по способу пропитки..............................88
      3.4. Устройство покрытий и оснований способом смешение
            на дороге .......................................89
      3.5. Строительство покрытий и оснований из щебня,
            обработанного вяжущими в стационарной установке..94

3

Глава 4.    Строительство защитных слоев и слоев
            износа.................................................99
      4.1.  Устройство поверхностной обработки способом поливок ....100
      4.2.  Устройство поверхностной обработки с использованием
            эмульсионно-минеральной смеси.........................104
      4.3.  Устройство поверхностной обработки с использованием
            полимерного вяжущего .................................108
      4.4.  Повышение шероховатости и износостойкости покрытия
            втапливанием щебня....................................110
Глава 5.    Асфальтобетон........................................ 112
      5.1.  Классификация асфальтобетонных смесей.................112
      5.2.  Требования к материалам, используемым для приготовления
            асфальтобетонных смесей...............................114
      5.3.  Структурно-механические свойства асфальтобетона.......121
      5.4.  Нормативные требования к асфальтобетону.............. 125
      5.5.  Расчет состава асфальтобетонной смеси.................131
      5.6.  Холодный асфальтобетон............................... 135
      5.7.  Литой асфальтобетон...................................136
      5.8.  Дегтебетон ...........................................138
      5.9.  Структура щебёночно-мастичной асфальтобетонной
            смеси.................................................150
      5.10. Устройство асфальтобетонных покрытий .................146
      5.10.1. Транспортирование горячих асфальтобетонных смесей ..146
      5.10.2. Организация производства работ по устройству
              асфальтобетонных покрытий...........................148
      5.10.3. Подготовительные работы ............................151
      5.10.4. Укладка асфальтобетонной смеси .....................152
      5.10.5. Уплотнение асфальтобетонной смеси ..................158
      5.11. Особенности строительства покрытий из литых
            асфальтобетонных смесей...............................166
      5.12. Технология устройства покрытия из щебеночно-мастичной
            асфальтобетонной смеси с использованием перегрузчика Шаттл Багги (Shuttle Buggy) .............169
      5.13. Новая технология устройства двухслойного
            асфальтобетонного покрытия............................172
      5.14. Технический контроль качества работ ..................174
Глава 6.    Цементобетоны.........................................178
      6.1.  Классификация цементобетонов......................... 178
      6.2.  Физико-механические свойства цементобетонов...........179
      6.3.  Свойства цементобетонной смеси....................... 184
      6.4.  Расчет состава цементобетона......................... 187
      6.5.  Устройство цементобетонных покрытий...................191
      6.5.1.  Требования к материалам для дорожного цементобетона.191
      6.5.2.  Конструкции дорожных одежд с цементобетонным
              покрытием...........................................196
      6.5.3.  Определение скорости потока и сменной потребности
              в материалах........................................204
      6.5.4.  Характеристика дорожных машин для строительства
              цементобетонных покрытий и оснований................208
      6.5.5.  Технология устройства цементобетонного покрытия ....214

4

      6.5.6. Разработка технологических карт на устройство
             цементобетонного покрытия.....................219
      6.5.7. Организация строительства однослойного цементобетонного покрытия.............................................225
      6.5.8. Особенности строительства цементобетонных покрытий и оснований при пониженной температуре воздуха ......226
     6.5.9. Дефекты цементобетонных покрытий и способы их устранения............................................. 229
     6.5.10. Контроль качества строительства цементобетонных покрытий................................................232
Глава 7. Строительство сборных покрытий из бетонных и железобетонных плит........................................239
      7.1.  Конструкции сборных покрытий ................... 239
      7.2.  Технология строительства сборных покрытий ...... 242
Глава 8.    Оценка качества строительно-монтажных работ
           при строительстве дорожных одежд................247

РАЗДЕЛ II. МАТЕРИАЛЬНО-ТЕХНИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ДОРОЖНОГО СТРОИТЕЛЬСТВА......................................254
Глава 9.    Производственные предприятия.
           Их классификация..................................254
Глава 10. Карьеры природных каменных материалов...................................................258
      10.1. Природные каменные материалы, их происхождение
           и характеристика................................. 258
      10.2. Обломочные горные породы........................ 263
      10.3. Проектирование карьеров нерудных материалов..... 264
Глава 11. Базы по переработке нерудных материалов...................................................272
      11.1. Технологические процессы переработки камня.......272
      11.2. Механизация технологических процессов переработки
           камня............................................ 279
      11.3. Переработка гравийно-песчаных материалов........ 288
      11.4. Улучшение и обогащение каменных материалов...... 290
Глава 12. Базы битумных и эмульсионных материалов.................................................. 297
      12.1. Состав органических вяжущих..................... 297
      12.2. Физико-химические свойства органических вяжущих. 299
      12.3. Классификация и область применения вязких и твердых
           битумов.......................................... 301
      12.4. Классификация и область применения жидких битумов .... 303
      12.5. Битумы сланцевые................................ 304
      12.6. Каменноугольные дегти........................... 305
      12.7. Добавки, вводимые в органические вяжущие материалы ... 306
      12.8. Битумохранилища................................. 308
      12.9. Обезвоживание и нагрев битума................... 312
      12.10. Битумные дорожные эмульсии..................... 314
      12.11. Приготовление битумных эмульсий ............... 318

5

      12.12. Технология получения битума из гудрона на окислительных установках.......................................... 321
Глава 13. Заводы для приготовления асфальтобетонных смесей.................................................323
      13.1. Технология приготовления асфальтобетонной смеси . 324
      13.2. Проектирование генерального плана АБЗ............ 331
      13.3. Переработка старого асфальтобетона............... 334
      13.4. Контроль приготовления асфальтобетонной смеси.... 337
Глава 14. Заводы для приготовления цементобетонных смесей.................................................339
      14.1. Приготовление цементобетонной смеси.............. 343
      14.2. Организация складов на цементобетонном заводе.... 347
      14.3. Транспортирование цементобетонной смеси.......... 352
      14.4. Проектирование генерального плана цементобетонного
           завода............................................ 354
      14.5. Контроль качества приготовления цементобетонной
           смеси............................................. 357
Глава 15. Заводы и полигоны для изготовления сборных железобетонных изделий................................359
      15.1. Технология изготовления сборных железобетонных
           изделий........................................... 359
      15.2. Технология изготовления арматурных конструкций... 364
      15.3. Формовочная оснастка............................. 366
      15.4. Уплотнение цементобетонной смеси на стадии формования
           изделия .......................................... 367
      15.5. Тепловая обработка железобетонных изделий........ 369
      15.6. Организация склада готовой продукции и контроль её
           качества.......................................... 371
Заключение................................................375
Библиографический список.................................. 377

6

            ВВЕДЕНИЕ



     Дисциплина «Технология и организация строительства автомобильных дорог» является базовой в подготовке специалистов по направлению «Транспортное строительство».
     Автомобильная дорога - это комплекс сложных и дорогостоящих инженерных сооружений, без которых не может работать автомобильный транспорт.
     Транспортная сеть влияет на размещение производственных сил, освоение новых районов и природных богатств, способствует повышению эффективного использования местных ресурсов и сельскохозяйственных угодий.
     От плотности дорожной сети и ее качества зависит эффективность использования автомобильного транспорта и безопасность дорожного движения.
     Работы по строительству автомобильных дорог можно разделить на подготовительные, строительно-монтажные, заготовительные, включающие работу производственных предприятий и складское хозяйство, транспортные. Затраты труда и материальные ресурсы на разработку месторождений нерудных материалов, переработку, обогащение, приготовление полуфабрикатов и изделий составляют около 50 % от всех затрат на строительство автомобильной дороги. Достаточно сказать, что в среднем на строительство одного километра дороги III технической категории требуется: песка - 4500 м³, щебня - 2500 м³, битума -100 т, минерального порошка -120 т.
     Для строительства автомобильных дорог применяют разнообразные природные и искусственные материалы. Природные строительные материалы добывают в местах их образования, обычно в верхних слоях земной коры (например, песок, гравий). Искусственные строительные материалы изготавливают по специальным технологиям из природного сырья или отходов промышленности, из смеси разных материалов, причем свойства исходных составляющих претерпевают физикохимические изменения, в результате чего получается новый материал с новыми свойствами, отличающийся от исходного сырья.
     Строительные материалы, которые могут быть получены в районе строительства из местного природного сырья или отходов промышленности с использованием для их добычи и переработки сравнительно несложного оборудования, называют местными строительными материалами. Применение местных материалов в дорожном строительстве снижает стоимость дорожной одежды, экономит материалы промышленного производства, сокращает

7

транспортные расходы. К этой группе относят песок, гравий, щебень из местных каменных пород.
     Материалы из сырья, имеющего ограниченное распространение, для производства которых необходимо заводское оборудование и квалифицированный персонал, называют строительными материалами промышленного (централизованного) производства. К этой группе относят цементы, битумы, дегти, которые поступают на строительство в готовом виде.
     При приемке материалов, поступающих на объекты в готовом виде, задача инженера сводится к умению проверить качество, организовать их правильную перевозку, хранение и применение. В случае использования местных строительных материалов инженер организует и руководит работами по переработке каменных материалов, приготовлению асфальто- и цементобетонных смесей, изготовлению сборных бетонных и железобетонных изделий.
     Большое значение при строительстве дорог имеют экологические проблемы. Строители автомобильных дорог должны исключить возможность вредного влияния дороги на окружающую местность, которое может возникнуть при нарушении технологии приготовления материалов и в процессе строительства. Наряду с этим должно быть уделено большое внимание качеству работ.

8

                РАЗДЕЛ I СТРОИТЕЛЬСТВО ДОРОЖНЫХ ОДЕЖД


                ГЛАВА 1.
                ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О СТРОИТЕЛЬСТВЕ ДОРОЖНЫХ ОДЕЖД




            1.1.   Классификация дорожных одежд


    Дорожной одеждой называют совокупность конструктивных слоев разной прочности, обычно уменьшающейся к низу, устраиваемую из различных материалов. Многослойная конструкция нежесткой дорожной одежды показана на рис. 1.1.
    Поверхностная обработка на усовершенствованных покрытиях капитального типа защищает покрытие от износа. Слой износа систематически возобновляется по мере истирания, устраивается из наиболее прочных и морозостойких материалов с таким количеством вяжущего материала, чтобы обеспечить шероховатость, но не в ущерб водонепроницаемости покрытия.
    Поверхностная обработка на покрытиях усовершенствованных, облегченных выполняет роль временного защитного слоя. В этом случае временный защитный слой обеспечивает повышение устойчивости ещё не полностью сформировавшейся поверхности покрытия и основания в период формирования. Защитный слой можно устраивать из менее прочных материалов в сравнении с материалами, используемыми для устройства слоя износа. Если защитный слой периодически возобновляется, то он переходит в слой износа.
    Покрытие в зависимости от технической категории, состава, интенсивности движения, качества используемых материалов и технологических особенностей производства работ может состоять из одного и более слоев. Покрытие должно обеспечивать ровность, шероховатость, гигиеничность, водонепроницаемость атмосферных осадков, увеличение прочности дорожной одежды.
    Основание обеспечивает прочность, водонепроницаемость грунтовых вод в конструктивные слои дорожной одежды. Основание в зависимости от назначения конструкции дорожной одежды, применяемых дорожно-строительных 9

материалов и способа производства работ может состоять из одного или нескольких слоев, прочность которых уменьшается сверху вниз, а водонепроницаемость повышается.


Рис. 1.1. Конструкция дорожной одежды

     Дополнительным слоем основания называют слой, размещенный непосредственно на земляном полотне. На дополнительный слой укладывают нижний слой основания. Различают дополнительные слои по назначению - подстилающие, теплоизолирующие и дренирующие.
     Дорожные одежды по типам покрытия классифицируются следующим образом:
     1. Капитальные:
       о  цементобетонные;
       о  асфальтобетонные из горячих высокоплотных и плотных смесей 1и11 марок;
       о  из щебеночно-мастичных асфальтобетонных смесей;
       о  асфальтобетонные из холодных смесей I марки;
       о  дегтебетонные из горячих плотных смесей I марки.
     2.  Облегченные:
       о  асфальтобетонные из горячих смесей III марки;
       о  асфальтобетонные из холодных смесей II марки;
       о  дегтебетонные из горячих и холодных смесей II марки;
       о  из каменных материалов, обработанных органическими вяжущими материалами (смешением в установке, на дороге, пропиткой);
       о  переходные с поверхностной обработкой.
     3.  Переходные:
       о щебеночные по способу заклинки;


10