Типы и принципы конструирования дорожных одежд

В пределах проезжей части дороги устраивают дорожную одежду.

Дорожная одежда – это многослойная конструкция, которая состоит из материалов разной прочности, уложенная на тщательно спланированные и уплотнённые верхние слои земляного полотна и предназначенная для восприятия нагрузок от транспорта. Это наиболее дорогой и ответственный элемент автомобильной дороги. Его стоимость составляет 70 – 75 % от общей стоимости строительства автомобильной дороги [9].

Дорожная одежда должна быть прочной, отвечать расчетным нагрузкам, обеспечивать непрерывное, безопасное движение автомобилей.

Дорожная одежда состоит из следующих конструктивных слоев: покрытие; основание; дополнительные слои основания.

Покрытие – верхняя часть одежды, которая воспринимает вертикальные и горизонтальные нагрузки от колес автомобилей. Слои покрытия распределяют и передают нагрузку на нижележащее основание. Для них используют более прочные и дорогие материалы. Состояние покрытия характеризуется ровностью и шероховатостью.

Основание – несущая прочная часть дорожной одежды, которая вместе с покрытием перераспределяет и уменьшает нагрузку на нижележащие слои. Основание может состоять из одного или нескольких слоёв.

Дополнительные слои основания используют в качестве дренирующих, морозозащитных или прерывающих капиллярный подъем грунтовых вод.

Подстилающий слой – это тщательно уплотнённый верхний слой земляного полотна, на который укладывают слои дорожной одежды. Прочность дорожной одежды обеспечивается устройством однородного, хорошо уплотнённого грунта земляного полотна и водоотвода.

В поперечном разрезе дорожная одежда может устраиваться на земляном полотне корытного и полукорытного типа с присыпными обочинами.

В зависимости от транспортно-эксплуатационных требований и категории дороги, дорожные одежды классифицируют по типам:

1) капитальный – с покрытием из асфальтобетона и цементобетона для дорог І, ІІ, ІІІ технических категорий;

2) облегченный – с покрытием из асфальтобетона, каменных материалов и промышленных отходов, укрепленных вяжущими для дорог ІІІ и ІV технических категорий;

3) переходный – с покрытием из каменных материалов или грунтов, укрепленных вяжущими, каменных материалов, уложенных способом расклинки для дорог V технической категории.

Укрепленными грунтами называют подобранную смесь грунта с органическими или минеральными вяжущими.

Дорожные одежды в зависимости от механических свойств разделяют на жесткие и нежесткие.

Жесткая дорожная одежда имеет один или несколько слоёв, которые хорошо сопротивляются изгибу и имеют стабильные модули упругости.

Нежесткая дорожная одежда – имеет не высокое сопротивление изгибу, а модули упругости зависят от температуры и влажности.

Покрытия с жесткой дорожной одеждой устраивают из цементного бетона. Цементобетон – это рационально подобранный материал, полученный в результате перемешивания, укладки, уплотнения и последующего твердения смеси из щебня, песка, неорганического вяжущего (цемента), воды и добавок.

Кстати, впервые портландцемент был запатентован в 1823 году Эспдином в Великобритании.

Покрытия из нежестких дорожных одежд часто устраивают из асфальтобетона, каменных материалов или грунтов, обработанных органическими вяжущими.

Асфальтобетоном называется уложенный на слой основания и уплотнённый материал из смеси щебня, песка, минерального порошка и битума при заданной температуре.

Материалы дорожной одежды воспринимают растягивающие напряжения и накапливают пластические деформации от колес автомобилей, распределяют и передают давление от транспортных средств на грунт земляного полотна (рис. 4.1).

Рисунок 4.1 – Схема распределения нагрузки в конструктивных слоях дорожной одежды

Напряжения, которые возникают в слоях дорожной одежды при движении автомобилей, постепенно затухают. Это позволяет проектировать дорожную одежду многослойной, используя материалы разной прочности.

Конструирование дорожной одежды заключается в выборе типа покрытия, материалов для устройства его слоев и расположения их в такой последовательности, чтобы более прочные материалы воспринимали большую нагрузку.