Доктор технических наук, профессор, почетный строитель России, заместитель генерального директора по научной работе ЗАО «300 Центр метрологического обеспечения и экологического контроля» Вячеслав Владимирович Ремнев

Освоение северных территорий России требует строительства новых дорог и аэродромов. Решение проблем строительства надежных, безопасных и долговечных аэродромных покрытий, автомобильных дорог, инженерных сооружений в виде эстакад, мостов и тоннелей возможно только на новой, современной технологической основе из современных прочных и долговечных бетонов

В России накоплен значительный объем теоретических и практических знаний в области долговечных цементобетонных покрытий. Разработаны федеральные нормы и правила проектирования и строительства цементобетонных покрытий и оснований по различным технологиям бетонирования: в рельсоформах, в скользящих формах, методом укатки виброкатками и другие. Фактические сроки службы цементобетонных покрытий зачастую превышают нормативные (20–25 лет), достигая 30–40 и более лет.

Цементобетон: положительный опыт применения

В Новосибирской области, одной из первых в России, где широкое применение нашли покрытия из цементобетона, в 60-х годах построены дороги с цементобетонным покрытием: «Чуйский тракт», Новосибирск – Колывань. Покрытия этих дорог отработали без ремонта более 30 лет. Работоспособность указанных дорог позволила доказать актуальность строительства федеральной автомобильной дороги М-51 «Байкал» в цементобетонном исполнении. При строительстве этой дороги были впервые применены высокопроизводительные машины со скользящей опалубкой SP-850 фирмы Wirtgen. Темпы укладки покрытия шириной 9 м достигали 25 км за сезон. С цементобетонным покрытием построена автомобильная дорога Новосибирск – Томск на участке Вьюны – Изовка; строится Северный обход г. Новосибирска. Учитывая положительный опыт применения цементобетонных покрытий в Новосибирской области, проекты строительства автомобильных дорог «Обход р. п. Ордынское», Байкал – Купино – Карасук предусматривают строительство автодорог с цементобетонным покрытием.

Асфальтобетон – основной материал для дорожного строительства в России – многократно уступает современному цементобетону по всем показателям:

·        по прочности и способности нести большие нагрузки;

·        по водо- и морозостойкости;

·        по истираемости;

·        по долговечности;

·        по стойкости против образования «колейности» на трассах;

·        по ремонтопригодности и эксплуатационным затратам.

Переход на технологию цементобетонных жестких покрытий дорог из сборного железобетона не только решает проблему радикального повышения грузоподъемности и долговечности автотрасс, но и может позволить значительно уменьшить объемы песка, щебня и дефицитного битума, применяемого в России для строительства автодорог, тем более что, по оценкам специалистов, битума в стране (кстати, дорожающего вместе с нефтью) хватит в лучшем случае на 20–25 лет.

Стоимость материалов для строительства дорожных одежд с цементобетонными покрытиями не превосходит (а в ряде случаев и ниже) стоимости материалов для строительства дорожных одежд с асфальтобетонными покрытиями.В странах Западной Европы и в США – странах с куда более мягким климатом и песчано-каменистыми почвами – количество дорожных одежд с цементобетонными покрытиями составляет до 30–40%. Средний срок службы таких покрытий составляет не менее 20 лет при минимальных затратах на ремонт и содержание. Сравнение расходов на материалы при сооружении цементобетонного покрытия и покрытия с использованием асфальтобетонов, с учетом многочисленных капитальных ремонтов асфальтобетонного покрытия, за период службы цементобетона (в расчете принято 30 лет) показало, что для варианта цементобетона они в 2–3 раза меньше, чем для варианта асфальтобетона: в 2 раза при межремонтном сроке для асфальтобетонного покрытия 5 лет и в 3 раза – при межремонтном сроке 3 года.

Дорожная одежда с гравийным покрытием (рис. 1) имеет наименьшую строительную стоимость. Однако затраты на ее ремонт и содержание примерно в 2 раза превышают затраты для асфальтобетонных покрытий и в 4 раза – для цементобетонных. Такое же положение складывается и с трудозатратами на строительство, ремонт и содержание рассмотренных дорожных одежд [1].

Рис. 1.Конструкции дорожных одежд (разрезы в едином масштабе) автомобильных дорог России по [1]

Объективная оценка

Анализ отечественного и зарубежного опыта эксплуатации цементобетонных покрытий и длительные наблюдения за цементобетонными покрытиями позволяют объективно оценить некоторые недостатки покрытий данного типа, основными из которых являются разрушение деформационных швов; разрушение и отслаивание поверхностного слоя бетона («шелушение»), образование большого количества трещин. Эти факторы частично сдерживают широкое применение бетонных покрытий. Шелушение в значительной мере определяется также наличием температурных швов, вокруг которых наиболее быстро и интенсивно разрушается поверхностный слой. В зоне поперечных швов, как правило, возрастает динамическое воздействие колеса автомобиля: кромки плит и прилегающая к ним поверхность покрытия воспринимают дополнительные нагрузки. В силу этих и других факторов поперечные швы вызывают снижение прочности поверхностного слоя бетона. Для осуществления текущего ремонта цементобетонных аэродромных покрытий, мостовых конструкций, автомобильных дорог (в том числе сколов кромок плит, выбоин, раковин, поверхностных разрушений) были разработаны ремонтные материалы серии РМ-26. За период с 1996 года по настоящее время указанными ремонтными материалами отремонтировано более 280 тысяч кв. м покрытий, в частности военных аэродромов Белая, Воркута, Дягилево, Долгинцево, Канатово, Кипелово, Кубинка, Мыс Шмидта, Сольцы, Тикси, Украинка, Чкаловский, Энгельс и других; аэропортов гражданской авиации Анадырь, Владивосток, Внуково, Домодедово, Магадан, Нефтеюганск, Омск, Шереметьево, Якутск; зарубежных аэропортов в Афганистане, Бенине, Вьетнаме, Йемене, Лаосе, Мали; автомобильных дорог, в том числе МКАД и 3-е транспортное кольцо г. Москвы.

Разработанные 26 ЦНИИ МО РФ материалы серии РМ-26 для ремонта аэродромных покрытий успешно прошли испытание временем и получили высокую оценку специалистов. В настоящее время патентообладателем указанных материалов является ЗАО «300 Центр метрологического обеспечения и экологического контроля».

Техническим отделом центра под руководством заслуженного строителя РФ доктора технических наук Н.В. Свиридова проводятся дальнейшие научно-исследовательские работы по разработке инновационных ремонтно-строительных материалов с быстрым набором прочности серии УСБ-300 для использования в строительстве заглубленных подземных объектов, аэродромов и дорог, сейсмостойких зданий, гидротехнических сооружений, авиационных и космических комплексов, а также других объектов капитального строительства.

Перспективные направления

В плане повышения долговечности, несущей способности цементобетонных покрытий автомобильных дорог и аэродромов ЗАО «300 Центр метрологического обеспечения и экологического контроля» разработан ряд перспективных направлений. Например, некоторые из них:

1.                   Применение непрерывно армированных, в частности с использованием пластиковой арматуры, цементобетонных покрытий. В неармированных покрытиях длина плит независимо от первоначального шага поперечных швов через несколько лет эксплуатации фактически составляет, как правило, 4–6 м, поскольку образуются сквозные поперечные трещины. Армирование покрытий позволяет значительно увеличить длину бетонных плит, а следовательно, сократить число поперечных швов и уменьшить дефектность покрытия. Переход к устройству бесшовных, так называемых непрерывно армированных, конструкций, применение которых кардинально решает вопрос повышения эксплуатационных качеств и долговечности цементобетонных покрытий [2]. Непрерывно армированные цементобетонные покрытия имеют больший срок службы, более высокие показатели безопасности движения. Эти покрытия не имеют поперечных швов и в них сравнительно небольшое содержание арматуры. Пластиковую арматуру особенно экономически целесообразно применять при освоении северных территорий, т.к. ее вес в 4 раза ниже металлической, она стойка в агрессивных средах и не теряет свойств при низких температурах. При этом нами изучается использование пластиковой арматуры при строительстве пирсов, причалов.

2.       Использование высокопрочных бетонов. Анализ опыта проектирования и строительства показывает, что в настоящее время используют цементобетоны прочностью 5,0 и 5,5 МПа. Однако СНиП 32.03 рекомендует для строительства аэродромных покрытий применять более прочные цементобетоны с пределом прочности 6,0; 6,5; 7,0 и 7,5 МПа. Проведенные исследования, показывают, что при увеличении класса бетона толщина однослойного цементобетонного покрытия снижается на 30–40% по сравнению с толщиной покрытий из цементобетона класса В3,5. Поэтому строительство однослойных покрытий из высокопрочного бетона выгодно как с технологической, так и с экономической точки зрения. В связи с этим исследуется вопрос применения в таких бетонах высокомарочных вяжущих низкой водопотребности (ВНВ). Это даст снижение расхода вяжущих, что позволитсократить объем поставок сухих смесей в районы Крайнего Севера. Так, например, при строительстве в районе п. Мирный дорог и реконструкции аэродрома экономически целесообразно применять привозные сухие цементно-песчаные смеси (типа РМ-26) при дальнейшем использовании местного крупного заполнителя и пластиковой арматуры.

Таким образом, применение новых, инновационных технологий для строительства и реконструкции дорог, аэродромов, а также других капитальных сооружений позволит ускорить освоение Крайнего Севера при значительной экономии средств.

Библиография:

1.      Шулейко А.Н., Юрковский И.М., Немчинов М.В.Автомобильные дороги России. Состояние и перспективы. – М.: МАДИ, 2007. 268 с.

2. Майдель В.Г., Городецкий Л.В. Связи между плитами сборных покрытий автомобильных дорог. – Сб. научн. тр. / НИИ Мосстрой. Исследования в области дорожного строительства г. Москвы. – М., 1967. С. 40–59.

143913, Московская область, г. Балашиха, мкр. им. Гагарина, д. 25

Тел.: 8 (495) 523-52-00

E-mail: 300cmoek@mail.ru