6.2. Деформации и разрушения нежестких дорожных одежд

Различают деформации и разрушения как отдельно покрытий, так и всей дорожной одежды в целом. К первым относят износ, шелушение, выкрашивание, выбоины, сдвиги, волны, гребенки и трещины покрытия (рис. 6.4). Ко вторым - пучины, просадки, проломы, колеи и разрушения кромок дорожных одежд. Наиболее часто на проезжей части наблюдаются деформации и разрушения дорожных покрытий.

Рис. 6.4. Трещины и разрушения покрытия: 1 - продольные по оси дороги; 2 - поперечные; 3 - косые; 4 - частые поперечные на всю ширину; 5 - продольные по полосам наката; 6 - сетка трещин на пучинистых участках; 7 - сетка трещин на пучинистых участках; 8 - обломы кромок

Износ покрытия(истирание) - уменьшение толщины слоя покрытия в результате потери материала под действием колес автомобилей и природных факторов (см. п.6.4).

Шелушение- отделение чешуек и частиц материала толщиной 2-5 мм или разрушение поверхности покрытия под действием колес автомобилей, воды и отрицательной температуры воздуха с образованием микронеровностей глубиной до 5 мм. Основной причиной образования является недостаточное сцепление плёнки вяжущего с поверхностью минерального материала (применение вяжущих повышенной вязкости, обработка увлажнённого минерального материала и др.). Особенно интенсивно процесс шелушения протекает в весенний период при частом нагревании верхних слоев покрытия днём и замерзании ночью. Шелушение тем интенсивнее, чем меньше прочность материала покрытия, и развивается быстрее под действием хлоридов, применяемых для борьбы с гололёдом. Хлориды усиливают шелушение покрытий, способствуя выделению скрытой теплоты плавления льда на покрытии, в результате чего оно оттаивает, а потом снова замерзает. Особенно заметно влияние хлоридов на цементобетонных покрытиях с большим содержанием поверхностных пор.

Выкрашивание покрытий- отделение зерен минерального материала покрытия и образование мелких раковин на его поверхности глубиной от нескольких миллиметров до 20 мм. Постепенно развиваясь, выкрашивание распространяется на значительную площадь и является признаком начала поверхностного разрушения покрытия. Остановить этот процесс можно укладкой нового защитного слоя.

Выбоины(ямочность) - местные разрушения покрытия глубиной 20-100 мм и более с резко очерченными краями. Причины выкрашивания покрытий и образования выбоин во многом совпадают. Они возникают прежде всего из-за недостаточной связи между минеральными материалами и органическим вяжущим, недоуплотнения покрытия, загрязнения, использования недоброкачественных материалов (пережог асфальтобетонной смеси, попадание необработанного щебня или песка в смесь и т.д.).

Касательная сила вызывает колебание щебёнок вокруг точки их упора. При многократном воздействии щебёнки постепенно расшатываются и вырываются из покрытия, преодолевая силы трения. Особенно активно процесс образования выбоин развивается в весенний период, чему способствуют чередование положительных и отрицательных температур воздуха и покрытия, наличие воды в порах материала покрытия. Проникая в раковины и микротрещины покрытия под давлением колёс автомобиля, вода оказывает расклинивающее воздействие, которое значительно увеличивается при замерзании её в лёд.

Связи между частицами материала ослабляются и под действием колес автомобиля образуется выбоина, которая может быстро увеличиваться в размерах. Причины образования выбоины рассмотрены в п. 5.4.

Сдвиги- неровности, вызванные смещением материала покрытия при устойчивом основании. Сдвиги образуются чаще всего в местах торможения автомобилей (места остановки, перекрёстки). Под действием касательных сил происходит сдвиг в материалах верхнего слоя либо его сдвиг по поверхности нижнего слоя с образованием поперечных трещин в покрытии на полосах наката. Этому способствует повышенная пластичность материала верхнего слоя (избыток вяжущего или недостаточная теплоустойчивость при высоких температурах). Смещаемый колесом поверхностный слой образует складки и наплывы.

Волны и гребенки- неровности в виде поперечных гребней и впадин с пологими краями, закономерно чередующиеся вдоль покрытия и вызванные смещением верхнего слоя. Формируются, как и сдвиги, в местах торможения автомобилей практически на всех типах покрытий, кроме цементобетонных. Основными причинами волнообразования являются излишняя пластичность материалов, избыток вяжущего или недостаточная теплоустойчивость смеси, дефекты уплотнения, а также систематическое воздействие на покрытие автомобилей одинаковой массы при одинаковой скорости движения.

На покрытиях переходного типа, преимущественно гравийных, поперечные волны образуют гребёнку- правильные четко выраженные поперечные выступы, чередующиеся с углублениями.

Трещинына покрытиях бывают различных размеров и формы (см. рис.6.4). Трещины на асфальтобетонных и других видах покрытий из материалов с органическими вяжущими могут быть одиночные поперечные, продольные и косые или в виде сети трещин.

Трещины поперечные сквозные на всю ширину покрытия (температурные) возникают на покрытии осенью и в начале зимы вследствие резких перепадов температур воздуха и недостаточной сопротивляемости температурным напряжениям. Они закономерно располагаются на проезжей части на определенном расстоянии одна от другой (5-10 м).

Продольные трещины, отстоящие одна от другой на 20-40 см на полосах наката в сочетании с поперечными трещинами через 1-4 м на всю ширину проезжей части, наблюдаются на покрытиях, содержащих органическое вяжущее, устроенных на основаниях из грунтов или каменных материалов, укреплённых минеральными вяжущими (цемент, известь, золы уноса), при недостаточной прочности этих оснований.

Продольные трещинына асфальтобетонных покрытиях часто появляются в месте стыка двух полос укладки покрытия из-за плохого сопряжения этих полос. Продольные трещины по полосам наката возникают при интенсивном движении автомобилей из-за недостаточной прочности отдельных слоев одежды и грунтового основания (недоуплотнение, переувлажнение), превышения нагрузок и интенсивности движения по сравнению с расчетными. Трещины продольно-косого направления возникают, главным образом, вследствие недостаточной прочности дорожной одежды, недоуплотнения грунтов полотна и последующей осадки, особенно на участках с высокой насыпью, а также над трубами.

Сетка трещинс мелкими ячейками на полосах наката размером сторон 10-20 см возникает на дорожном покрытии, как правило, при недостаточной прочности основания на участках оттаивания переувлажненного грунта в весенний период и пучинообразования. При большом числе трещин поверхность покрытия становится похожа на кожу крокодила, из-за чего она получила в некоторых странах название «аллигатор». Основная часть трещин (до 60-70 %) на покрытии возникает в весенний период. Зародышами трещин являются микротрещины, образующиеся на границе «вяжущее-каменный материал». Главной причиной большинства трещин является усталость дорожных одежд, их недостаточная прочность.

Колея- это особый вид деформирования дорожной конструкции (земляного полотна, дорожной одежды с покрытием), в результате которого на поверхности проезжей части образуются углубления вдоль по полосам наката без гребней выпирания или с гребнями выпирания по одной или обеим сторонам этих углублений. Колея может охватывать как слой покрытия, так и все другие слои дорожной одежды и грунты активной зоны земляного полотна (см. п.5.5). Колеи могут образоваться на всех видах покрытий и дорожных одежд, но интенсивность их образования и глубина колей различны.

По форме поперечного профиля проезжей части можно выделить колеи в виде: углублений по полосам наката: углублений по полосам наката с одним гребнем или горбом выпирания; углублений по полосам наката с двумя и тремя гребнями выпирания; углублений по полосам наката с общим проседанием поверхности проезжей части и др. (рис. 6.5). Общая глубина колеи может колебаться в широких пределах 2-150 мм и более. При прочном земляном полотне и основании на асфальтобетонном покрытии колея может образоваться за счет ускоренного износа материала верхнего слоя покрытия по полосам наката и за счёт накопления пластических деформаций в слоях асфальтобетона. В реальных условиях результат этих процессов колееобразования суммируется.

Рис. 6.5. Виды колей: 1,2 - углубление по полосам наката; 3,4 - углубление с одним и двумя гребнями выпирания; 5 - углубление с общим проседанием поверхности проезжей части

Деформации и разрушения всей конструкции дорожной одежды- это пучины, просадки, проломы, колеи, разрушение кромок и др.

Пучины- взбугривание проезжей части, вызванное влагонакоплением и последующим промерзанием в земляном полотне. В месте взбугривания образуется сетка трещин с характерной ромбической формой отдельностей (см. гл.4).

Просадки- деформации одежды в виде впадин глубиной 50-100 мм и более с пологой поверхностью, но без выпучивания и образования трещин на прилегающих участках. Возникают в местах пониженной прочности слоев одежды и грунта при увлажнении. Просадки могут наблюдаться в первые годы эксплуатации дороги при неблагоприятных грунтовогидрологических условиях, вследствие недостаточного уплотнения земляного полотна и слоев одежды, а также при появлении в составе движения тяжёлых автомобилей, на которые дорожная одежда не была рассчитана.

Проломы- разрушения одежды в виде более или менее длинных прорезей глубиной до 100 мм по полосам наката и выпучиваний сбоку высотой 50-100 мм. Различают мокрые проломы, которые образуются вследствие переувлажнения и пластического течения материала слоев основания и грунта, и сухие - прорезание всех слоев одежды под действием вертикальной силы при недостаточной толщине конструкции и слабом уплотнении слоев и грунтов земляного полотна.

Разрушение кромок- отдельные трещины и сетки трещин вдоль кромок, откол, искажение поперечного профиля прикромочных полос. Разрушение кромок происходит вследствие пониженной прочности прикромочных полос проезжей части (заниженная толщина слоев одежды у кромок, повышенная влажность грунта основания под кромкой) и отсутствия укрепительных полос со стороны обочин.

Наличие деформаций и разрушений всей конструкции дорожной одежды чаще всего свидетельствует о недостаточной прочности дорожной одежды и земляного полотна, о превышении фактической интенсивности движения над расчётной.