Приложение Е. Инновационные технологии при проектировании, строительстве и эксплуатации искусственных сооружений на автомобильных дорогах с НИД

Приложение Е

Инновационные технологии при проектировании, строительстве и эксплуатации искусственных сооружений на автомобильных дорогах с НИД

Новые конструктивные решения для мостовых сооружений

Для деревянных мостов наиболее перспективными являются пролетные строения из клееной древесины, что связывают с применением новых, более качественных клеев и пропиточных противопожарных составов (антисептиков).

Для железобетонных мостов малых пролетов конструктивные решения, исключающие устройство деформационных швов:

- мосты с обсыпными устоями с передачей перемещений на участки сопряжения сооружения с подходами;

- арочные засыпные мосты;

- рамные конструкции с гибкими опорами.

(торцы пролетного строения оформляют в виде стенок, воспринимающих активное и пассивное давление со стороны насыпи).

Арочные мосты требуют незначительных расходов на эксплуатацию, ввиду отсутствия деформационных швов, шкафных стенок, переходных плит и опорных частей, обеспечения плавного сопряжения моста с насыпями подходов.

Целесообразно использовать для малых пролетов гофрированные металлические конструкции. Устройство арок из сборных металлических гофрированных конструкций для мостов и труб сокращает также сроки строительства.

Совместная работа металлической гофрированной трубы (арки) и грунта засыпки обеспечивает высокую прочностью и гибкость конструкции. Такие сооружения более сейсмостойкие по сравнению с бетонными конструкциями. Использование гофрированных конструкций позволяет сократить затраты на строительство по сравнению с традиционными материалами на 30-50%. Перекрываемые пролеты подобных конструкций варьируются в пределах от 1 до 15 м. Разнообразие типов поперечного сечения позволяет выбрать оптимальный вариант для конкретных условий строительства.

Трубы из гофрированного металла изготавливаются диаметром до 3,0 м.

В настоящее время металлические гофрированные конструкции производят как в нашей стране, так и за рубежом. Применение этих эффективных конструкций в нашей стране регламентируется "Методическими рекомендациями по применению металлических гофрированных труб", утвержденными распоряжением Росавтодора от 17.06.2002 N ОС-542-Р.

Модифицированные бетоны для строительства искусственных сооружений

В середине 80-х годов прошлого века появились бетоны с высокими эксплуатационными свойствами: высокая (55-80 МПа) и сверхвысокая (выше 80 МПа) прочность при сжатии, низкая проницаемость, повышенная коррозионная стойкость и долговечность достигаются применением высокоподвижных смесей. Обязательные составляющие таких бетонов - тонкодисперсные добавки - микрокремнезем, суперпластификаторы, зола-унос.

Высокопрочные бетоны отличают следующие характертистики:

- высокая прочность (включая высокую раннюю прочность);

- высокая коррозионная стойкость и долговечность;

- высокое сопротивление истираемости;

- высокая водонепроницаемость и химическая стойкость в агрессивных средах;

- высокий модуль упругости;

- высокая морозостойкость;

- низкая ползучесть.

Регулируя тип, марку и дозировку модификатора можно получить бетоны:

- высокопрочные и сверхвысокопрочные бетоны;

- с высокой ранней прочностью при твердении в нормальных условиях (25-40 МПа в 1 сутки);

- с водонепроницаемостью W16-W20;

- высокоподвижные с осадкой конуса 22-24 см и с нерасслаиваемостью;

- с повышенной долговечностью, стойкостью к сульфатной и хлоридной агрессии, морозостойкостью.

Другой путь повышения прочности, плотности, химической стойкости и долговечности бетона привел к созданию обширной группы бетонов с добавками на основе полимеров, которые получили общее название П-бетоны. На свойства П-бетонов влияют тип полимера, полимерцементное отношение (П/Ц), водоцементное отношение (В/Ц), содержание вовлеченного воздуха и условия выдержки. Изменение отношения П/Ц приводит к изменению структуры полимерцемента. Полимерцемент получается при П/Ц>0,02-0,04. При П/Ц<0,02 получается композит с повышенной прочностью и эластичностью.

Новый экологически чистый материал - полимербетон - представляет собой композицию из минерального сырья и полиэфирных смол в соотношении 80% и 20%. Полимербетон обладает уникальными свойствами, дающими ему превосходство перед натуральным камнем. Он абсолютно не боится воздействия агрессивных сред, а по прочности, износостойкости и морозоустойчивости превосходит натуральный камень.

Улучшение свойств бетона может быть достигнуто применением добавки "ЦМИД" (изготавливается в г. Санкт-Петербурге). Композиция "ЦМИД" представляет собой многокомпонентную тонкодисперсную порошкообразную смесь, которая вводится при приготовлении бетонной смеси. Бетоны с композицией "ЦМИД" обеспечивают широкий диапазон свойств, в том числе и для условий зимнего бетонирования. Прочность при сжатии через 12 часов - до 35 Мпа, 1 суток - до 50 Мпа, 28 суток - до 100 Мпа, водонепроницаемость - более W20, морозостойкость - более F600. Бетоны с композицией "ЦМИД" характеризуются низкой усадкой, высокой адгезией к старому бетону. Выпускаются различные модификации для различных целей: ЦМИД-1,2,3,4,5,6,7. Так, например, ЦМИД-4 используется для приготовления бетонов с высокими показателями по прочности до 100 Мпа, морозостойкости F600 и более и водонепроницаемости до W20. Расход ЦМИД-4 на 1 куб.м бетона составляет от 16 до 22 кг, в зависимости от свойств бетонов. Одновременно с этим может быть снижен расход цемента.

Применение полимерных композиционных материалов в конструкциях мостов и путепроводов

Применение композиционных материалов в мостостроении начали с 1990 года. Благодаря своему малому весу (около 25% от веса стали), высокой прочности, коррозийной стойкости, а также низкой теплопроводности, эти материалы имеют хорошую перспективу в мостостроении. Привлекательными свойствами конструкций из композиционных материалов являются простота монтажа и транспортировки, их экологичность.

Композиционные материалы в виде лент и холстов любой требуемой длины применяют также для ремонта и усиления мостовых конструкций, что приводит к упрощению технологии работ и имеет следующие преимущества:

- ленты можно подвергать предварительному натяжению;

- отпадает необходимость в дополнительных местах соединения лент, холстов усиления;

- ленты и холсты можно использовать для усиления любых по форме существующих конструкций, так как в силу своей гибкости они будут повторять форму конструкции;

- технологический процесс допускает установку лент и холстов из композиционного материала без перерыва движения по усиливаемому сооружению;

- малая толщина полос, лент, холстов из композиционного материала (до 1,5-2,0 мм) позволяет устанавливать их одновременно в двух направлениях для увеличения несущей способности конструкции.

Композиционные материалы для нового строительства применяют в мостостроении, как для отдельных элементов, так и для всей конструкции моста в целом. Применяют перила, водоотводные навесные лотки для сбора и отвода воды из под деформационных швов и из дренажных и водоотводных трубок, расположенных вдоль моста около тротуаров. Строят пешеходные мосты.

Новые эффективные конструкции деформационных швов в мостовых сооружениях

Выбор наиболее надежных типов деформационных швов зависит от величины температурных перемещений пролетных строений, которые можно разделить на 3 группы: до 30 мм, от 50 до 100 мм и более 100 мм. Для мостов на автомобильных дорогах с НИД наибольший интерес представляют деформационные швы первых двух групп.

Для первой группы температурных перемещений применяют деформационные швы закрытого типа (N 1 и N 2 в таблице Е.1) с предельными перемещениями до 10 мм (длина пролетных строений 10-15 м), с щебеночно-мастичной вставкой (N 3 и N 4 в таблице Е.1), а также швы с мастичным заполнением зазора (NN 5-7 в таблице Е.2). Для второй группы температурных перемещений применяют простейшие конструкции деформационных швов с резиновыми компенсаторами (NN 8-11 в таблице Е.2).

Новые долговечные гидроизоляционные материалы для мостов

В настоящее время и в ближайшей перспективе наиболее эффективными видами гидроизоляции являются рулонные материалы. В конце прошлого века заводом "Изофлекс" начал выпускаться рулонный наплавляемый битумно-полимерный материал серии Изопласт. Этот изоляционный материал показал высокую технологичность и требуемое качество гидроизоляционного ковра, которое и позволяет рекомендовать его применение на мостах и путепроводах.

Для возможности выполнения гидроизоляции в суровых климатических условиях и укладки на гидроизоляцию непосредственно асфальтобетонного покрытия (без защитного слоя) разработан гидроизоляционный материал Мостопласт. Материал Мостопласт находит применение для устройства гидроизоляции на железобетонных пролетных строениях и в качестве защитно-сцепляющего слоя в конструкции дорожной одежды на стальных пролетных строениях мостов. Мостопласт имеет наибольшую долговечность из имеющихся в настоящее время рулонных материалов за счет применения в вяжущем качестве модифицирующей битум добавки - полиолефина Вестопласт производства германской фирмы Хюльс. В настоящее время разработан новый гидроизоляционный материал для мостов Инопластмост. Этот материал имеет более низкую температуру хрупкости (-35°С) и повышенную теплостойкость (до +180°С).

Для применения в качестве гидроизоляции на мостах с ортотропной плитой кроме Мостопласта может применяться также новый тип гидроизоляции на основе отечественных полимерно-битумных материалов серии "Поликров", характеризующегося надлежащим обеспечением сцепления металла с асфальтобетонным покрытием.

Полимерно-битумный материал "Поликров" Р-200 приклеивается к металлу плиты проезжей части при помощи полимерной мастики "Поликров" М-140. Для обеспечения сцепления между гидроизоляцией и асфальтобетоном применялась резинобитумная мастика (праймер) "Полибит". Кроме вышеупомянутых разработан и может быть рекомендован к применению гидроизоляционный материал "Техноэластмост", который в зависимости от области применения выпускается двух марок: "Техноэластмост Б" - для гидроизоляции железобетонной плиты проезжей части мостовых сооружений; "Техноэластмост С" - для устройства защитно-сцепляющего слоя на ортотропной плите мостовых сооружений, а также для гидроизоляции пролетных строений с железобетонной плитой проезжей части, на которых непосредственно на гидроизоляцию укладывают асфальтобетонное покрытие.

Анализ результатов применения вышеприведенных типов гидроизоляции позволил сделать вывод, что все перечисленные наплавляемые рулонные материалы имеют потенциальный срок службы 25-30 лет и относятся к одному классу материалов, обладающих надежными эксплуатационными свойствами, что позволяет рекомендовать эти материалы для применения в гидроизоляции мостовых сооружений.