Журнал "Строительные материалы"

Щебеночно-мастичные деформационные швы мостовых сооружений

Деформационные швы мостовых сооружений — важные элементы проезжей части, обеспечивающие плавный и безопасный проезд транспортных средств. Проезжая часть мостов находится в тяжелых условиях эксплуатации. На нее непосредственно воздействуют внешние и внутренние влияющие факторы различной природы. Проезжая часть в большей степени, чем собственно пролетные строения, прогревается летом и имеет более низкую отрицательную температуру зимой, подвергается большому количеству колебаний температуры с переходом через 0°С. Покрытие проезжей части, а также деформационные швы во время гололеда обрабатывают противогололедными реагентами, как правило, на основе хлоридов, на них постоянно воздействуют значительные нагрузки.
Деформационные швы и узлы сопряжения с тротуарами, бордюром и конструктивными слоями проезжей части — наиболее уязвимые места мостового (ездового) полотна. В швах сосредоточиваются линейные деформации пролетных строений, что сопровождается существенным повышением напряжений в элементах, появлением в материале значительных деформаций, а также сложными кинематическими взаимодействиями различных элементов конструкций между собой. Швы должны удовлетворять нормативам надежности, долговечности, а также эстетическим, технологическим и эксплуатационным требованиям.

Разрез деформационного шваРис. 1. 1 - штраба; 2 - заполненный зазор стыка; 3 - уплотнитель зазора; 4 - первый слой битумно-полимерного вяжущего; 5 - перекрывающая полоса; 6 - фиксатор; 7 - щебень, обработанный битумно-полимерным вяжущим; 8 - битумно-полимерное вяжущее с посыпкой щебнем

Технологические работы по устройству деформационного шва Tormajoint Рис. 2. Подготовка поверхности шва       Рис. 3. Разогрев инфракрасной горелкой

Требования надежности и долговечности направлены на обеспечение возможности перемещения концов пролетных строений без перенапряжения и повреждения элементов деформационных швов и пролетных строений; водо- и грязенепроницаемости (исключение попадания воды и грязи на торцы балок и опорные площадки); работоспособности в заданных диапазонах температуры; надежности анкеровки в пролетном строении и сопряжений с конструктивными слоями мостового полотна; предотвращения проникания влаги (надежность гидроизоляции); устойчивости материала конструкций к износу, удару и истиранию от действия транспортных нагрузок; невосприимчивости поверхности материалов к солнечным лучам, нефтепродуктам, солям, а также стойкости к воздействию льда, снега, песка.
В соответствии с требованиями по эксплуатационным свойствам конструкции деформационных швов должны обеспечивать плавный проезд транспортных средств; исключать стук, слышимый с мостового полотна, и противостоять вибрации; соответствовать условиям безопасности (исключать буксование, прокалывание шин); обеспечивать возможность осмотра и ухода, а также наращивания конструкций деформационного шва при укладке дополнительного слоя асфальтобетонного покрытия в процессе эксплуатации.
Технологические требования направлены на обеспечение простоты изготовления, монтажа и замены элементов; максимальной заводской готовности конструкций швов; максимального количества стандартных деталей или узлов (унификации), минимальной стоимости.
Недостатки применяемых конструкций деформационных швов объясняются недостаточной изученностью работы швов в пролетном строении, отсутствием методов расчета их конструкций и обоснованных критериев назначения допускаемых перемещений, отсутствием четких данных о характере взаимодействия движущегося автомобиля с конструкцией шва и об усилиях, передаваемых на него, и т.д. В этой связи изучение работы конструкций деформационных швов и разработка основ их проектирования, а также изучение опыта эксплуатации лучших вариантов конструкции швов приобретают большое значение.

Технологические работы по устройству деформационного шва Tormajoint Рис. 4 Распредление мастики после установки заполнителя
Рис. 5 Распределение вяжущего каменного материала

Для малых перемещений разработаны мастичные швы до 50 мм на мостовых сооружениях с применением современных конструкций и композиционных материалов. В практике широко применяют щебеночно-мастичные деформационные швы, конструкция которых приведена на рис. 1.
Наиболее распространенная конструкция щебеночно-мастичных деформационных швов (ThormaJoint) разработана английской фирмой Prismo и относится к группе закрытых швов, в которых перемещение реализуется за счет деформации материала, перекрывающего деформационный шов. ThormaJoint представляет собой конструкцию деформационного шва, предназначенную для перекрытия зазора между пролетными строениями, восприятия и обеспечения продольных и угловых перемещений в надопорных сечениях и над шарнирными соединениями пролетных строений автодорожных мостовых сооружений.
Такая конструкция подвижна во всех направлениях, она обеспечивает продольные, поперечные и вращательные перемещения. Также обеспечивается непрерывность проезжей части, вследствие чего отсутствуют толчки и стук при проезде транспортных средств через деформационный шов; конструкция водонепроницаема; за счет применения материалов для перекрытия деформационного шва, подобных асфальтобетону, не изменяется характер движения через шов. Конструкция шва не требует специального содержания, отличного от содержания покрытия проезжей части; она может быть легко заменена в процессе эксплуатации при возникновении дефектов. При устройстве конструкции шва движение может быть открыто практически сразу после завершения строительных работ.
При приложении статической или динамической нагрузки поверхность деформационного шва принимает предлагаемую ему форму (протектора колеса транспортного средства). Мастичная смесь обладает свойствами самовосстановления и самозаживления при разрезах и проколах. После снятия нагрузки начинает восстанавливаться первоначальная горизонтальная форма, напряженно-деформированное состояние и внутренняя структура деформационного шва.

Конструкция деформационного шва (с литым асфальтобетоном) Рис. 6. Конструкция деформационного шва (с литым асфальтобетоном):
 1 - пролетное строение; 2 - выравнивающий слой; 3 - гидроизоляционная мастика по сетке Hatelit; 4 - асфальтобетон А, Б (защитный слой); 5 - литой асфальтобетон, тип I, II; 6 - уплотнитель зазора; 7 - герметик; 8 - перекрывающая полоса; 9 - щебень, обработанный битумно-полимерным вяжущим; 10 - смесь битумно-полимерного вяжущего со щебнем; 11 - битумно-полимерное вяжущее; 12 - битумно-полимерное вяжущее с посыпкой щебнем; 13 – скоба

Конструкции ThormaJoint применяют минимальной толщиной 70 мм. Оптимальная ее толщина 100—140 мм, максимальная — до 250 мм. В зоне тротуаров применяют аналогичную конструкцию шва.
Технология устройства конструкции ThormaJoint включает этапы, представленные на рис. 2—5:
— конструкцию шва устраивают после выполнения всех слоев дорожной одежды;
— технология устройства конструкции ThormaJoint предусматривает использование горячего вяжущего, разогреваемого в кохере (термомиксере), и разогретого до такой же температуры щебня (170-190°С);
— штраба прорезает слой гидроизоляции вместе с защитным слоем, шов устанавливается на плиты пролетного строения; — зазор между торцами пролетных строений перекрывают стальными полосами;
— горячий щебень укладывают послойно (2—4 см), проливают горячим вяжущим, перемешивают; — верхний слой (25 мм) делают из приготовленной в мешалке смеси и уплотняют.
ООО «ДЕФШОВ» занимается освоением и массовым внедрением материалов и технологий фирмы Prismo.
Специалистами ООО «ДЕФШОВ» разработаны рекомендации, которые содержат сведения о технологии устройства деформационных швов, требования к оборудованию, инструменту, материалам и контролю качества работ, требования по технике безопасности. Они касаются особенностей конструкции и устройства деформационных щебеночно-мастичных швов малых перемещений, рекомендуемых к применению на мостовых сооружениях, имеющих перемещения в деформационном зазоре с амплитудой до ±25 мм [1].
Рекомендации обобщают зарубежный и отечественный опыт, а также опыт устройства деформационных щебеночно-мастичных швов на основе битумно-полимерных вяжущих в Москве и различных регионах страны, в частности в Саратовской области при сооружении мостового перехода через Волгу у с. Пристанное, а так¬же на ряде других мостовых сооружений. В [1] учтены материалы методических документов ведущих организаций, занимающихся разработкой и устройством деформационных швов, в том числе разработанные под руководством канд. техн. наук И.Д. Сахаровой материалы: «Руководство по применению и монтажу конструкции деформационного шва системы ТормаДжойнт в проезжей части автодорожных мостовых сооружений» (М.: СоюздорНИИ,1998) и «Руководство по устройству дренажа на проезжей части мостовых сооружений» (М.: СоюздорНИИ, 1997). Конструкция щебеночно-мастичного деформационного шва в сопряжении с литым асфальтобетоном, реализованная на мостовом переходе через Волгу в Саратовской области и успешно эксплуатируемая около 10 лет, представлена на рис. 6.
Практика эксплуатации деформационных швов, устроенных в последние десять лет ООО «ДЕФШОВ», показала, что минимальная толщина шва не должна быть меньше 120 мм, а оптимальная составляет 150 мм. Движение после устройства швов ThormaJoint можно открывать сразу после остывания материала специального шва, т. е. через 5—8 ч. Скорость монтажа швов 8 м за смену. Такие швы не требуют ухода.
Литература
1. Жилин С.Н., Кочетков А.В., Овсянников С.В., Овчинников И. Г. Рекомендации по устройству деформационных швов мостовых сооружений на основе композиционных материалов. М.: Росдортех, 2003. 180 с.

 

2010-2012 © «Дефшов»: конструкция деформационных швов.