2.4.2 Встановлення дефектів та причин їх утворення

Види і причини деформації, руйнування аеродромних покриттів.

Основними факторами, що діють на покриття в період експлуатації, є: експлуатаційні та природно-кліматичні. У процесі експлуатації під впливом навантажень від повітряних суден на штучні покриття передаються:

- Зусилля, що викликають вертикальні і горизонтальні напруги в конструктивних шарах покриття;

- Силове і температурний вплив газового струменя реактивних двигунів літаків і теплових машин у разі боротьби з ожеледицею.

Крім впливів літакових навантажень і газових струменів, аеродромні покриття в процесі експлуатації постійно піддаються агресивному впливу цілого ряду природних факторів залежно від гідрологічних і гідрогеологічних умов місцевості, клімату, геології, рельєфу, рослинного покриву. Облік впливу природних факторів є неодмінною умовою проектування всіх типів аеродромних покриттів. Природні чинники вельми різноманітні. Вони діють на покриття окремо і в різних поєднаннях залежно від кліматичних, гідрогеологічних та інших умов. Особливо великий вплив температури повітря; вплив сезонних, добових перепадів температури повітря; кількість і розподілу за сезонами року опадів, промерзання ґрунтів, режиму снігового покриву, сили, напрямки і тривалості переважаючих вітрів. Найбільший вплив на строки служби аеродромних покриттів впливають температура і вологість навколишнього повітря, оскільки від їх ходу та періодичності залежать водно-тепловий режим штучних підстав і підстилаючих ґрунтів, температурні напруження і деформації штучних покриттів. Крім того, на експлуатаційний стан аеродромних покриттів, в загальному випадку впливають правильність прийнятих технічних рішень при проектуванні (оптимальне конструювання та точність розрахунків покриттів, повний облік умов місцевості, облік зростання інтенсивності руху повітряних суден у перспективі); якість будівництва (достатнє ущільнення підстав, якість вихідних матеріалів, якість виробництва робіт) та експлуатаційного догляду.

Деформації і руйнування жорстких покриттів

Жорсткі аеродромні покриття (бетонні, армобетоні, звичайні і заздалегідь напружені залізобетонні) у процесі експлуатації під впливом навантажень від повітряних суден і природно-кліматичних факторів поступово зношуються, а коли напруження і деформації, що виникають у плитах, перевищують допустимі значення, - руйнуються.

До характерних дефектів і руйнувань жорстких покриттів відносяться: лущення поверхневого шару бетону, утворення тріщин, відколи кутів і країв плит, вертикальні зміщення плит, жолоблення, руйнування стикових з'єднань і заповнювачів швів.

Лущення покриття являє собою відшаровування від поверхні плит тонких шарів бетону у вигляді лусочок товщиною 2-5 мм або тонких лещаток до 40 мм і викришування дрібних частинок, складових бетон - піску, щебеню, цементного каменю. Лущення покриттів відбувається в результаті порушення зв'язності цементного каменю і заповнювачів, що характерно для бетонів, які мають невисокі показники адгезії цементного каменю до заповнювачів, що може бути наслідком застосування неякісних матеріалів та порушення технології бетонних робіт. На процес лущення покриттів значно впливають експлуатаційні фактори: багаторазове додаток навантажень від повітряних суден; дію високих температур і напору газових струменів реактивних двигунів; застосування протиожеледних хімічних реагентів.

Наслідками лущення покриття є:

- Зменшення товщини покриття, що знижує несучу здатність;

- Збільшення вологоутримання на поверхні покриття, що сприяє розвитку подальшого руйнування, особливо в період заморозків і відтавання;

- На покриттях, пошкоджених лущенням, більш інтенсивно утворюється ожеледь;

- Лущення поверхні покриття сприяє викришування великого заповнювача бетону і є початком поверхневого руйнування, що призводить до утворення раковин, вибоїн, а потім до відколів і проламів плит.

Вибоїни утворюються, в основному, в результаті розвитку вже наявних Викришування цементобетонну під впливом повторюваних динамічних навантажень від повітряних суден. Зазвичай вони мають вигляд воронкоподібних круглих або овальних заглиблень розміром 5 -10 см в плані і глибиною до 8 -10 см.

Раковини мають таку ж форму, як і вибоїни, але менших розмірів. Причиною їх утворення є застосування неморозостійких великих наповнювачів, які швидко руйнуються і випадають з покриття. Раковини можуть з'являтися в результаті недоущільнення бетонної суміші та неякісної обробки поверхні покриття.

Тріщини по характеру можуть бути волосними, поверхневими і наскрізними. Силові тріщини в бетонних покриттях утворюються в тих випадках, коли напруги, що у бетоні, перевищують межа його міцності.

Волосні тріщини (з розкриттям менше 0,1 мм) у вигляді густорозвинутої сітки або короткі по діагоналі утворюються переважно при усадці бетону. Усадка бетону є результатом поганого підбору складу бетонної суміші або недотримання правил догляду за бетоном в початковий період твердіння. Волосні паралельні тріщини утворюються також при недостатньому захисному шарі над арматурою. Поверхневі тріщини бувають головним чином усадочного і температурного походження і виникають при викривленні плит і спільній дії зміни температури і експлуатаційного навантаження від повітряних суден. Поверхневі тріщини поступово збільшуються в глибину і довжину і часто розгалужуються в різних напрямках. Утворенню поверхневих тріщин сприяють такі чинники, як недотримання вимог до підбору складу суміші, неправильний догляд за свіжоукладеним бетоном.

Наскрізні тріщини, виникають зазвичай від спільної дії експлуатаційного навантаження і температурно-усадочних факторів при недостатній несучій здатності покриття. Крім цього, наскрізні тріщини розвиваються з поверхневих під дією наступних додатків навантажень і погодно-кліматичних факторів. На кутових ділянках плит, особливо якщо вони не армовані, а також на ділянках плит близько дощоприймальних колодязів часто утворюються косі тріщини. Вони сильно розгалужуються і мають викришених кромки. Тріщини на крайових ділянках плит уздовж швів утворюються через неякісну нарізки швів, неправильної установки пристроїв у швах. Наскрізні тріщини найбільш інтенсивно розвиваються в тих місцях покриття, де додається багаторазово повторна колісна навантаження - на кінцевих ділянках ШЗПС, МРД. Причиною їх появи є концентрація розтягуючих напружень в бетоні верхнього шару над швами (у разі несуміщення швів у верхньому і нижньому шарах) внаслідок прояву горизонтальних і вертикальних зміщень плит нижнього шару в зоні швів. Основна небезпека наскрізних тріщин полягає в тому, що вони знижують несучу здатність бетонних і армобетон них плит і створюють умови для проникнення води через покриття в ґрунтову основу.

Сколи кутів і країв плит є подальшим розвитком тріщин на цих ділянках під тиском колісної навантаження. Таким руйнувань сприяє недостатня міцність бетону через поганий ущільнення, неправильна установка штирьових сполук у швах, а також наявність зазорів між плитою і штучним підставою, в результаті чого кути плит працюють на вигин як консолі. Під дією експлуатаційних навантажень ці слабкі ділянки плит (краї і кути) відколюються і зазвичай просідають або розколюються на більш дрібні частини.

Руйнування країв плит - результат поганий оброблення швів. Відколи крайок спостерігаються при наявності уступів між сусідніми плитами. Сколюються кромки і при температурному розширенні бетону, коли сусідні плити у швах стиснення з більшою силою впираються один в одного

З обломів крайок зазвичай починається руйнування стикових з'єднань. При шпунтових шві спочатку руйнується поличка шпунта, а потім відколюється зуб шпунта. Руйнування штирьового з'єднання починається з утворення тріщин уздовж лінії розміщення штирів, через їх зміщення при бетонуванні, а потім відбуваються відколи крайових ділянок плит. Руйнування крайок плит збільшує ширину швів і створює великі нерівності на покритті, що особливо позначається при впливі динамічних навантажень.

Просадки і перекоси плит покриттів - результат втрати несучої здатності штучного підстави або підстилаю чого ґрунту при недостатньому ущільненні в процесі будівництва, нерівномірного осідання і вимиванні підстав-під покриття. Зміщення плит у вертикальному напрямку сприяє також пученіє ґрунту взимку. Вертикальні зсуви і перекоси плит створюють небезпечні умови для експлуатації повітряних суден.

Викривлення плит виникає через відсутність свободи їх переміщення при температурних напружених, а також при неякісному виконанні стикових з'єднань між плитами і втрати поздовжньої стійкості.

Деформації і руйнування нежорстких покриттів

Під впливом різних навантажень на покриття і залежно від погіршення фізико-механічних властивостей самого матеріалу, пов'язаного зі старінням в'яжучого, на асфальтобетонному покритті виникають деформації та пошкодження у вигляді тріщин, викришування верхнього шару покриття з утворенням вибоїн, хвиль, зрушень і напливів, розм'якшення поверхні покриття, осідань, розплавлень і видування.

Тріщини є найбільш поширеним і небезпечним видом деформації асфальтобетонного покриття. Основною причиною утворення тріщин є поява в асфальтобетоні розтягуючих напруг, що перевищують сили внутрішнього зчеплення і опору його розриву. Розтягують напруги виникають головним чином при різких перепадах температури. При швидкому і різкому зниженні температури асфальтобетон втрачає пластичність, стає крихким і, як наслідок, втрачає деформаційну здатність.

При посиленні цементобетонних покриттів асфальтобетоном в процесі експлуатації можуть з'явитися відображені тріщини над швами і тріщинами плит підстави. Основна причина утворення таких тріщин - розкриття швів плит основи при зниженні температури, тобто вертикальне і горизонтальне переміщення крайок швів і тріщин, а також ці тріщини в асфальті можуть бути результатом поганої підготовки покриття до посилення або недостатньої товщини шару підсилення. Тріщини можуть також виникати через неоднорідність підстилаючих ґрунтів або перезволоження окремих місць і в результаті наявності здимаються.

Викришування поверхні покриттів - результат порушення технології виробництва робіт з улаштування покриттів або використання неякісних матеріалів, що призводять до утворення пористого неводостійкі покриття. Якщо у асфальтобетонної суміші використаний щебінь, поверхня зерен якого покрита пилуватими або глинистими частинками, що перешкоджають хорошому зчепленню з бітумом, то щільність і водостійкість покриття будуть незадовільними і викришування асфальтобетону неминуче. Застосування вологих мінеральних матеріалів або укладання суміші в дощову погоду, при якій в покритті утворюється затиснена волога, порушують зчеплення бітуму з мінеральним матеріалом і при заморожуванні викликає небезпечні напруги. При нестачі бітуму порушується зв'язність покриття, а при перегріві суміші послаблюється здатність бітуму до зчеплення з мінеральним матеріалом. Викришування покриття веде до утворення вибоїн.

Зсуви і хвилі утворюються через недостатню температуро устойчивість асфальтобетону і поганого зчеплення його з основою. Асфальтобетон під дією сонячних променів за рахунок сонячної радіації розм'якшується, втрачає стійкість і міцність. При дії на покриття дотичних навантажень, що виникають при гальмуванні літаків, відбувається зрушення асфальтобетону з утворенням горбів і хвиль. Зсуви і хвилі можуть виникати в результаті погано підібраного складу суміші. Якщо асфальтобетон укладається на забруднене підставу, зчеплення покриття з основою погіршується, що при додатку до покриття горизонтальних зусиль призводить до утворення зрушень шару асфальтобетону з розривами на ньому.