Заполненные деформационные швы

В заполненных швах горизонтальные перемещения концов пролетных строений вызывают деформации заполнителя, установленного в зазоре между сопрягаемыми конструкциями. В качестве заполнителя используют либо мастики, размещаемые, как правило, в разрыве покрытия в месте зазора, либо в зазоре устанавливается конструкция, включающая резиновый компенсатор. Такая конструкция может быть простая, когда она имеет один компенсатор, или модульная, включающая несколько компенсаторов в одном зазоре. Заполнение шва, как правило, видно с проезжей части, причем оно испытывает непосредственное воздействие от колёс проходящего транспорта.

Примером заполненного деформационного шва может служить система Thorma-Joint, которая широко применяется у нас в стране и за рубежом (рис. 16.21).

Рис. 16.21. Деформационный шов Thorma-Joint

1 – фиксатор; 2 – заполнитель; 3 – обкладка ниши; 4 – защитная полоса;

5 – заполнение шва из гранитного щебня; 6 – верхний слой;

7 – защитный слой из литого асфальта; 8 – покрывающий слой

В этой конструкции эластичное заполнение располагается в уровне покрытия и имеет большую длину в направлении деформации. Устраивается оно в следующем порядке. В заранее уложенном асфальтобетонном покрытии над деформационным зазором, не нарушая гидроизоляции, устраивается ниша (штроба) шириной 50 см, которая тщательно очищается. В нишу послойно укладывается фракционированный гранитный щебень, а свободное пространство заполняется горячим составом BJ-200. Этим же материалом тщательно покрываются дно и стенки ниши. Зазор перекрывается защитной полосой из зубчатого алюминия, которая закрепляется с помощью штифтов и затем покрывается составом BJ-200. Последний слой наносится таким образом, чтобы образовалась единая связующая поверхность. После нанесения последнего слоя с целью получения наружной поверхности наносится тонкий слой BJ-200 с россыпью мелкого щебня.

В данной конструкции перемещения концов пролётного строения компенсируются деформацией эластичного заполнения, уложенного в уровне покрытия. Величина термически обусловленных расширений и сжатий зависит от ширины и глубины ниши. При дорожном покрытии толщиной 8 см и ширине ниши 50 см система допускает перемещения
±25 мм.

Заполненные деформационные швы с резиновыми компенсаторами стали использоваться после появления синтетических каучуков, на основе которых создавались марки резины, отвечавшие требованиям свето- и озоностойкости, а также стойкости к резким перепадам температуры. Резина для компенсаторов деформационных швов должна иметь достаточно низкую температуру перехода в хрупкое состояние, обладать высокой прочностью и большой деформативностью, а также прочностью соединения с металлом в процессе вулканизации. Резина должна быть стойкой к действию солей (в первую очередь, хлоридов), битума, масел и других нефтепродуктов.

В первые годы применения деформационных швов с резиновыми компенсаторами считалось, что компенсатор в шве должен быть предварительно обжат. Но практика показала, что в силу старения резины швы разуплотняются и теряют герметичность. Поэтому от предварительного обжатия быстро отказались и стали применять холодное или горячее приклеивание резины к металлу.

Недостатком приклеивания является сложная и трудоёмкая технология. В результате поиска иных конструктивно – технологических решений наиболее подходящим для деформационных швов было признано механическое крепление компенсатора к окаймлению.

Первые деформационные швы с резиновыми компенсаторами представляли сложные многодельные конструкции. К настоящему времени разработаны и используются различные конструктивные решения заполненных швов с резиновыми компенсаторами, которые могут быть конструкциями с одним или с несколькими уплотняющими элементами.

Простейшей конструкцией шва с резиновым компенсатором может служить шов К-8, разработанный СоюздорНИИ.

Рис. 16.22. Деформационный шов К-8 для перемещений до 50 мм

1 – окаймление; 2 – крайняя стальная пластина заполнения; 3 – ребро жесткости; 4 – закладная деталь; 5 – анкер; 6 – клей или цементный раствор; 7 – фиксатор; 8 – прижим с болтом

В настоящее время достаточно широкое применение получили однопрофильные швы типа D50 и D80 производства немецкой фирмы Maurer Sö hne

Рис. 16.23. Однопрофильный деформационный шов типа D80 фирмы «Maurer Sö hne»

Конструкция включает резиновый компенсатор, элементы окаймления и анкеровки. Резиновый компенсатор выполнен из этиленпропиленового каучука и имеет V-образную форму с концевыми утолщенными кромками, позволяющими зафиксировать компенсатор в окаймлении. Закрепление осуществляется за счет расклинки профиля концевым утолщением при вложении его в выемку стального окаймления. Компенсатор расположен ниже уровня проезда и защищен тем самым от непосредственного воздействия колёс автотранспорта.

Выдёргивание компенсатора наружу из окаймления при попадании внутрь инородных предметов (камней, грязи, снега) и давлении колеса исключается. Компенсатор сохраняет упругость при распрямлении и частично выталкивает попавшие на него предметы при сжатии. Оставшиеся в профиле мелкие предметы, грязь, песок, благодаря особой форме окаймления, влияют на работоспособность шва незначительно.

Для установки швов в железобетонных пролётных строениях на торцах устраиваются ниши глубиной 25 см и шириной 30 см. Из бетона пролётного строения в ниши введены петлевые выпуски арматуры класса АII диаметром 16 мм с шагом 20-25 см. К горизонтальной полке крайнего окаймления с шагом 25 см приварены рёбра жесткости 250´ 80´ 10 мм с петлевыми хомутами из арматуры класса АII диаметром 16 мм или класса АI диаметром 20 мм.

Левое и правое окаймления шва полностью собираются и жестко объединяются заранее вместе с компенсатором. Затем собранный шов устанавливается в проектное положение в нишу, в петли рёбер жесткости заводятся по три продольных стержня, шов надёжно фиксируется с учетом температуры во время установки и производится его омоноличивание. Гидроизоляция проезжей части заводится на горизонтальную полку окаймления и закрывается защитным слоем.

С целью предохранения кромки асфальтобетонного покрытия от износа на контакте с металлом окаймления асфальт и вертикальная полка уголка разделяются слоем резинобитумной мастики толщиной 10-15 мм.

При использовании швов заполненного типа при перемещениях, превышающих 100 мм, применяют многопрофильные или модульные швы, имеющие несколько резиновых компенсаторов в поперечнике.

Примером конструкции модульных швов является шов D240 фирмы Maurer Sö hne, широко применяемый в отечественной практике.

Модульный деформационный шов D240 представляет собой балочно-решётчатую конструкцию, в которой каждый промежуточный несущий профиль (балка) жестко скреплён сваркой с одной из балок траверсы, создавая тем самым балочную решетку. При изменении расстояния между концевыми элементами из-за перемещения концов пролётного строения траверсы входят в короба, в результате чего расстояния между промежуточными балками и окаймлениями уменьшаются. Размещенные между траверсами амортизаторы обеспечивают равномерный зазор между балками.

Рис. 16.24. Модульный деформационный шов D-240 фирмы Maurer Sö hne

1 – резиновый профиль (компенсатор); 2 – окаймление (концевой несущий профиль); 3 – балки (модули); 4 – траверсы; 5 – регулирующие упругие элементы (амортизаторы); 6 – опорные устройства; 7 – короба для размещения траверс, амортизаторов, опорных устройств; 8 – анкера

Амортизаторы выполнены из полиуретана с замкнутыми порами и допускают большие сжимающие деформации (до 80% их толщины), обеспечивая равномерное распределение перемещений между компенсаторами и гашение ударов и колебаний.

Анкера выполняют из арматуры периодического профиля диаметром 16 мм или круглого профиля диаметром 20 мм. Анкера установлены как под окаймляющем профилем, так и по периметру коробов.

Балочно-решетчатые конструкции деформационных швов располагают и закрепляют (заанкеривают) в недобетонированных концевых участках (нишах) железобетонных пролётных строений.

Для уменьшения шума, увеличения плавности и обеспечения максимальной однородности проезда через деформационные шва на модули швов стали присоединять на сварке шва специальные элементы, образующие гребенчатую поверхность проезда. Помимо прочего, такие элементы повышают защиту резиновых компенсаторов.

Рис. 16.25. Накладные элементы на модульном шве

Во всех рассмотренных выше деформационных швах заполненного типа резиновые компенсаторы не испытывают непосредственного воздействия колес.

В швах с моноплитным резинометаллическим заполнением компенсатор расположен в уровне проезда и непосредственно воспринимает нагрузку, а резина испытывает знакопеременные воздействия не только от растяжения или сжатия, но и от изгиба. Эти компенсаторы представляют собой резиновые плиты толщиной 50-70 мм и шириной 300-600 мм с завулканизированными листами из нержавеющей стали, с помощью которых компенсаторы крепятся к пролётным строениям. Как правило, по верху плиты имеют завулканизированные при изготовлении компенсаторов износостойкие алюминиевые пластины, обеспечивающие сопротивление проскальзывания колёс при движении машин. Дренажные канавки, устроенные в верхней плоскости плиты, обеспечивают быстрый отвод атмосферных осадков с проезжей части.

Примером моноплитных деформационных швов может служить шов типа Waboflex SR 2.5 A.

Рис. 16.26. Деформационный шов Waboflex SR 2.5 A

1 – резинобитумная мастика; 2 – резина; 3 – алюминиевая пластина;

4 – шпилька; 5 – стальной лист

Монтаж швов может производиться как до укладки асфальтобетонного покрытия, так и после, что является более надёжным. Для этого перед укладкой покрытия зазор между пролётными строениями перекрывается листом фанеры или гибкого материала по ширине плиты компенсатора. Затем укладывается и уплотняется асфальтобетонное покрытие.

Над зазором покрытие вырезается на ширину, определяемую типом шва. В бетоне пролётного строения по шаблону бурятся шпуры для установки шпилек с механическим или химическим креплением. Затем укладываются секции плит-компенсаторов с предварительной промазкой зоны укладки эпоксидными растворами и нанесением герметика вокруг болтовых отверстий. Секции между собой объединяются шпунтовым замком, проклеиваемым однокомпонентным полиуретановым герметиком. Промежутки между плитами и асфальтобетонным покрытием заполняются резинобитумной мастикой. Элементы шва Waboflex SR устанавливаются на 3-4 мм ниже уровня проезжей части.

Всего выпускается 6 типоразмеров швов такого типа для суммарных перемещений от 51 до 330 мм.