Причины разрушения асфальтового покрытия. Судебная строительно-техническая экспертиза асфальтобетонного покрытия

При определении транспортно-эксплуатационного состояния автомобильной дороги первоочередное значение имеет состояние такого ее элемента как дорожное покрытие. Износ покрытия и появление различных дефектов в процессе его эксплуатации является неизбежным процессом, который нельзя полностью остановить, но можно существенно замедлить путем своевременного проведения профилактических и дорожно-ремонтных работ, к которым относится: устройство слоя износа, тонкослойная поверхностная обработка асфальтированного покрытия, регулярная заделка мелких трещин и сетки трещин, создание гидроизоляционной мембраны и др.

К основным дефектам дорожного покрытия возникающим в процессе его эксплуатации относятся:

• трещины (одиночные и сетка связанных между собой крупных и мелких трещин);
• ямы и выбоины;
• колея.

Трещины на дорожном покрытии и причины трещинообразования

Трещины - дефект дорожного покрытия, возникающий в результате хрупкого разрушения асфальтобетонного или цементобетонного слоя, проявляющийся в виде нарушения сплошности покрытия. В случае с асфальтобетонным дорожным покрытием именно трещины являются наиболее распространенным дефектом.

В зависимости от расположения трещин относительно оси дороги они могут быть поперечными, продольными или криволинейными (косыми). Также, трещины классифицируются исходя из характера их взаимного расположения:

• одиночные трещины, расположенные на значительном расстоянии друг от друга;
• отдельные, расположенные примерно на одинаковом расстоянии друг от друга, но не менее 10…20 метров;
• редкие, никак не связанные между собой трещины;
• частые, связанные между собой и находящийся на расстоянии от 1 до 4 метров друг от друга.

Сетка трещин - взаимопересекающиеся поперечные, продольные и/или криволинейные трещины.

Воздействие транспортных средств и негативные погодно-климатические условия являются основными факторами способствующими появлению трещин на поверхности дорожного покрытия. Под действием нагрузки от автомобилей и температурных колебаний (тем более при совместном действии этих факторов), в различных слоях дорожной одежды с неизбежностью возникают растягивающие и изгибающие напряжения, и когда такие напряжения начинают превышать предел прочности на растяжение материала соответствующего слоя, то образуются трещины (сначала мелкие, незаметные невооруженным глазом, а со временем и более крупные).

В зависимости от характера образования (причин) трещины бывают:

• температурными , возникающими на поверхности покрытия вследствие температурных колебаний;
• усталостными , возникающими в нижнем слое покрытия по полосам наката, в результате усталостного разрушения слоя дорожной одежды от многократного действия нагрузки;
• отраженными , возникающими в результате копирования новым слоем уже существующих трещин в старом покрытии (на который уложен новый слой асфальтобетона).

Основными причинами образования трещин являются:

• недостаточная прочность земляного полотна и дорожной одежды;
• неравномерное уплотнение земляного полотна и слоев дорожной одежды;
• большие перепады температур от положительных к отрицательным;
• недостаточная трещиностойкость асфальтобетонного покрытия;
• различие теплофизических свойств материалов слоев смежных покрытий;
• пучинообразование, выражающееся в перераспределении влаги в земляном полотне, вызывающее увеличение влажности грунта земляного полотна в зимний период, образование в нем ледяных прослоек и увеличение, таким образом, объема грунта земляного полотна. В результате такого процесса сначала происходит вспучивание (поднятие бугра) дорожной одежды, а потом, при оттаивании, ее размягчение (ослабление дорожной одежды).

Наличие трещин в дорожном покрытии оказывает большое влияние на прочность и срок службы автомобильной дороги по следующим причинам:

• трещины нарушают целостность и монолитность дорожного покрытия, разделяя его на отдельные не связанные между собой блоки, в результате чего нагрузка от колеса транспортного средства передается на ослабленную конструкцию, распределяется на меньшую площадь, создавая в них повышенные напряжения и деформации;
• вода, проникающая через трещины в основание дорожной одежды и земляное полотно, ослабляет их прочность и несущую способность дорожной конструкция в целом;
• при наезде колес транспортного средства на кромку трещины, отдельные части покрытия начинают крошиться и обламываться, стенки трещины перемещаются друг относительно друга в вертикальной плоскости из-за чего со временем образуется выбоина.

Таким образом, каждая своевременно не устраненная трещина, со временем неизбежно превращается в выбоину.

Выбоины на дорожном покрытии и причины их образования

Выбоина - местное разрушение покрытия, имеющее вид углубления с резко очерченными краями. К выбоинам можно также отнести просадки, проломы, места с сильным выкрашиванием материала, а также крупные трещины.

Как уже было отмечено выше, одной из причин образования выбоин является развитие одиночных трещин или сетки трещин. Другой возможной причиной возникновения выбоин бывает неровность дорожного покрытия в виде сдвигов, наплывов и других дефектов, которые возникают не только при эксплуатации автомобильной дороги, но и на этапе ее строительства, например, при несоблюдении технологических требований в процессе асфальтирования дороги. Сразу после проезда колеса автомобиля через выступ такой неровности возникает динамический удар на покрытие, многократное же повторение таких ударов приводит к ослаблению структуры материала, появлению и/или развитию трещин и мелких выбоин, которые затем превращаются в одну большую выбоину.

Дополнительным источником образования ям и выбоин могут служить участки дорожного покрытия, на которых происходит шелушение и выкрашивание каменного материала из слоя асфальтобетона.

Независимо от причин образования, выбоины необходимо заделывать на ранней стадии их появления. Практика показывает, что каждая не заделанная выбоина быстро увеличивается в размерах и способствует появлению новых выбоин. И хотя на начальном этапе этот процесс идет относительно медленно, если не предпринимать никаких мер, то со временем он приобретает лавинообразный характер. Так, если поврежденных участков дороги произведенных своевременно (как правило, ранней весной) принять за единицу, то с задержкой таких работ на 2–3 месяца эта стоимость вырастает в 2 раза и более.

Колея на дорожном покрытии и причины колееобразования

Колея - деформирование поперечного профиля проезжей части дороги с образованием углублений по полосам наката, с гребнями или без гребней выпора.

Появление колеи на дорожном покрытии может быть обусловлено несколькими причинами:

• недостаточным уплотнением одного или нескольких слоев дорожной одежды;
• истиранием (износом) покрытия под действием колес автомобилей (особенно при использовании шин с шипами);
• накоплением остаточных пластических деформаций;
• структурным разрушением материала слоя дорожной одежды;
• неравномерной остаточной деформацией в грунте земляного полотна.

Если при устройстве дорожного основания или асфальтировании дороги, какие-то слои дорожной одежды были недостаточно уплотнены, колея может возникнуть вследствие доуплотнения этих слоев под воздействием проезжающего транспорта. От общего числа причин колееобразования на долю недостаточного уплотнения слоев дорожной одежды приходится 5…10 %.

Другой важной причиной образования колеи может быть износ (истирание) асфальтированного покрытия колесами автомобилей. Использование в зимнее время года шипованной резины существенно ускоряет процесс образования колеи. При высокой интенсивности движения, истирание покрытия может быть главной причиной колееобразования.

В 15…20 % случаев образование колеи на асфальтированных покрытия происходит вследствие их пластической деформации. Суть пластической деформации заключается в том, что из-за снижения вязкости битума (снижения вязкого сопротивления битума сдвигу) снижается структурная вязкость асфальтобетона, то есть повышается его пластичность. При проезде одного автомобиля возникающая в таком покрытии деформация несущественна, но при многократном проезде вертикальные остаточные деформации накапливаются, что и становится причиной появления колеи. Одновременно с вертикальными остаточными деформациями накапливаются и горизонтальные деформации, когда под действием сдвиговых напряжений происходит выдавливание частиц асфальтобетона в разные стороны, в результате чего по бокам колеи появляются гребни. Снижение вязкости битумного вяжущего и соответственно повышение пластичности асфальтобетонного дорожного покрытия происходит летом при температуре воздуха выше +30 °С, когда температура поверхности дороги повышается до +40 °С и выше.

Еще одной причиной колееобразования может быть структурное разрушение материала в слое дорожной одежды. Под действием многократно прилагаемых нагрузок в слоях дорожной одежды могут сложиться такие условия, когда вертикальные или горизонтальные напряжения превысят предельно допустимые значения и начнется разрушение сплошности или структуры материала слоя с потерей прочности и сдвигоустойчивости. Из общего числа случаев образования колеи структурные разрушения имеют место в 25…35 %.

В 20…30 % случаев причиной колееобразования является неравномерная остаточная деформация в грунте земляного полотна. Накопление остаточных деформаций в грунте земляного полотна наиболее активно происходит в весенний период. Наибольшее влияние на местное выдавливание и выпучивание грунта оказывает повышенная влажность грунта в местах с необеспеченным отводом поверхностных или грунтовых вод.

Ямочный ремонт асфальта и асфальтирование дорог в Киеве

Устранение мелких и крупных дефектов дорожного покрытия, заделка трещин, ремонт ям и выбоин в асфальтобетонном покрытии, исправление колейности на асфальтированном покрытии, а также устройство слоев износа из литой асфальтобетонной смеси или щебеночно-мастичного асфальта.

Всегда приятно идти по ровной, гладкой дороге, не обходя ямы и не подворачивая ноги из-за мелких трещин. Но не всегда качество дорожного покрытия соответствует правилам. В практике укладки асфальтобетонного покрытия встречается несколько типов повреждений, каждое из которых проявляется под воздействием различных причин. Выделяют следующие типы повреждений и разрушений в отечественных условиях эксплуатации дорог и придомовых территорий.

1. Снижение уровня прочности покрытия и просадка, причиной которого является постоянная большая нагрузка от транспортных средств. Подобный вид разрушения характерен для дворовых территорий, в которых постоянно проезжают тяжелые автомобили, например длительное время работает специальная техника по ремонту инженерных сетей либо ведется укладка трубопровода (используются тракторы, подъемные краны). Дорожное покрытие во дворах не предусмотрено для больших нагрузок, в отличие от асфальтного полотна на автомобильных дорогах. В результате образуются впадины, неровности.

2. Деформация покрытия, спровоцированная воздействием природно-климатических факторов. Например, каждую весну, когда начинается таяние снега, появляется огромное количество воды. Если не предусмотрено специального водоотлива для такой воды, то она может разрушать дорожное полотно, особенно, если оно не отличается высоким качеством. Вследствие переувлажнения дорожного покрытия оно теряет свои эксплуатационные характеристики.

3. Пролом - это вид повреждения, при котором на асфальтном покрытии образуются прорези, чаще в тех местах, где проезжают транспортные средства. Небольшая трещина, которая своевременно не устранена, под влиянием постоянной нагрузки от прохода людей, проезда автомобилей и погоды превращается в большой пролом.

4. Выбоины - эти повреждения представляют собой углубления, у которых резко обрывающиеся края. Выбоины образуются вследствие непрофессиональной укладки асфальтного полотна, а также из-за использования низкокачественны дорожных материалов.

5. Естественный износ - это вид деформационного повреждения, которое появляется вследствие длительного использования покрытия без ремонта. При износе уменьшается толщина первоначального покрытия, к чему приводит постоянное воздействие колес автомобилей и, конечно, погодные условия.

6. Появление шелушения - представляет собой процесс отделения частичек, расположенных в верхнем слое дорожного покрытия. Этому процессу способствует частая смена мороза и оттепели.

7. Выкрашивание - этот тип повреждения асфальтного покрытия внесен в перечень дефектов и предполагает, что отдельные частички гравия и щебня могут выбиваться из дорожного покрытия. Этот процесс называется выкрашиванием, а приводят к нему нарушения, допущенные при укладке или ремонте покрытия - работы во время дождя, при низких температурах.

8. Появление волнообразного покрытия - этот дефект образуется вследствие деформации асфальтного слоя, для укладки которого использованы материалы с высокой степенью пластичности. При этом длительное время могут не образовываться трещины и другие дефекты.

9. Трещины - наиболее распространенный дефект, для появления которого достаточно даже воздействия температуры окружающей среды. Если погода характеризуется резкими колебаниями, к примеру, ночью температура опускается до -5, а днем поднимается до +10 градусов, то эти колебания отразятся на состоянии асфальтного покрытия очень скоро.

10. Просадка - дефект, который характерен для дорожного покрытия из материалов с недостаточной степенью жесткости. К этому дефекту может привести и несоблюдение технологии укладки полотна, например, недостаточное уплотнение слоев самого покрытия или грунта.
Данная классификация позволяет определить тип дефекта асфальтного покрытия и устранить причину, начав ремонтные работы. Если имеющиеся дефекты не доставляют неудобств при проходе, при проезде автомобилей, то ремонт покрытия будет текущим и может быть включен в план проведения ремонтных работ. Если же какие-либо дефекты затрудняют или препятствуют движению людей и автотранспорта, то ремонт может быть назначен внепланово. Максимально допустимые размеры, которыми может характеризоваться выбоина, трещина, яма, просадка, не должны превышать пяти сантиметров в глубину, 15 сантиметров в длину, 60 сантиметров в ширину. Степень повреждения регламентируется ГОСТом Р 50597-93. Им же регламентируются порядок и правила проведения дорожно-ремонтных работ, в том числе и на придомовых территориях.

Все виды повреждений на асфальтобетонных покрытиях можно ориентировочно систематизировать следующим образом:

1-й вид повреждений. На асфальтобетонном покрытии появились макротрещины с шагом через 10-15 м (как правило, на 3-5-й год эксплуатации). Поверхность покрытия приобрела серый цвет. Детальное рассмотрение поверхности с помощью лупы позволяет увидеть мелкие волосяные трещины, что свидетельствует о начале старения асфальтобетона. Задача заключается в затормаживании старения асфальтобетона путем обработки омолаживающими составами;

2-й вид повреждений. На асфальтобетонном покрытии имеется колейность, возникшая в результате износа покрытия. Нижний слой асфальтобетона и несущий слой повреждений не имеют. На основании этого старый слой дорожного покрытия может рассматриваться как материал для повторного применения при ремонте покрытия. Потери материала вследствие истирания могут быть восполнены нанесением дополнительного тонкого слоя с расходом асфальтобетонной смеси 20-40 кг/м 2 . Новый слой необходимо довести до начальной толщины;

3-й вид повреждений. На асфальтобетонном покрытии имеются колеи, которые повторяются в нижнем слое вследствие их недоуплотнения. Необходимо установить, закончен ли процесс уплотнения, выявить причины. Это может быть недостаточное уплотнение слоя при строительстве, повышенная транспортная нагрузка на слои, неуспевшие сформироваться, или применение асфальтобетонных смесей повышенной пластичности. Для получения первоначальной толщины покрытия нужно восполнить потери, возникшие при износе. Однако, если устойчивость нижнего слоя недостаточна, необходимо снять двухслойное покрытие и заменить его новым, более прочным;

4-й вид повреждений. Неровности на асфальтобетонном покрытии в виде колей, просадок повторяются в несущем слое и основании. Искажение профиля является следствием уплотнения конструктивных слоев и грунтового основания. В этом случае возникшие потери от износа невелики и начальная толщина покрытия может быть восстановлена путем рыхления покрытия и его уплотнения без дополнительной новой смеси;

5-й вид повреждений. Неровности на асфальтобетонном покрытии в виде волн и наплывов за счет повышенной пластичности асфальтобетонной смеси. Несущие слои стабильны, работают в стадии упругих деформаций. Взрыхленная смесь из покрытия нуждается в улучшении путем добавления в нее нового материала, способствующего повышению сопротивления при сдвиге;

6-й вид повреждений. Повреждения в виде выкрашивания на больших площадях, выбоин и значительного количества трещин. Это происходит при комплексном воздействии транспортных нагрузок, погодно-климатических факторов за длительный срок службы. Также дефекты на покрытии образуются под влиянием мороза, проникновения воды в покрытие и несущие слои, из-за недостаточного сцепления между слоями, вырывания минеральных зерен из покрытия и применения тощих асфальтобетонных смесей.

В случаях когда отваливаются большие куски покрытия или образуются поперечные и продольные трещины, целесообразен капитальный ремонт всей дорожной конструкции.

Описание шести типичных дефектов, возникающих на автомобильных дорогах, показывает важность точного определения причин их возникновения для решения вопроса о выборе метода ремонта в каждом конкретном случае.

7.2.2 Короткие волны : шагом 30-90 см, чаще 45-60 см, связаны, как правило, с неравномерной подачей смеси к шнековым питателям укладчика, в результате чего выглаживающая плита то поднимается, то опускается вследствие изменения давления смеси на плиту. Другими причинами могут быть износ шарниров плиты, неправильная установка угла атаки плиты, нестабильность смеси по составу (при укатке). Для устранения дефекта следует проверить работу питающих устройств укладчика и выглаживающей плиты, а также стабильность состава смеси и ее температуры. Короткие волны шагом 7-10 см могут быть вызваны неправильным режимом работы виброкатка.

7.2.3 Длинные волны появляются, как правило, из-за колебаний состава и температуры смесей в прибывающих автосамосвалах или резких изменений направления движения катков, а также по названным выше причинам (неправильной работы укладчика и катков). Кроме того, длинные волны могут отражать неровности нижнегослоя основания. Расслоение смеси при доставке также может быть причиной появления длинных волн. Для устранения дефекта необходимо проконтролировать работу механизмов на укладке и качество (однородность и температуру) подвозимой смеси.

7.2.4 Разрывы по центру полосы укладки, по внешним кромкам или по всей ширине вызываются, как правило, неудовлетворительным состоянием или неправильной работой укладчика (в первую очередь, его выглаживающей плиты), пониженной температурой укладываемой смеси, появлением в составе смеси негабаритного щебня или посторонних включений. Для устранения разрывов необходимо проверить и отрегулировать работу плиты, контролировать температуру смеси и плиты (особенно при остановках укладчика), при одиночных разрывах дефект устраняется вручную добавлением горячей смеси лопатой перед началом уплотнения дорожным катком.

7.2.5 Неоднородная текстура поверхности покрытия (особенно при работе с щебенистыми смесями) вызывается, главным образом расслоением смеси при приготовлении и доставке, низкой температурой смеси, колебаниями состава смеси и неправильной регулировкой подачи смеси под выглаживающую плиту. Устранение дефекта определяется причиной его возникновения и заключается в контроле и регулировке работы органов асфальтоукладчика, устранении причин расслаивания смеси на АБЗ.

7.2.6 Следы от выглаживающей плиты могут быть вызваны при остановках укладчика перед разгрузкой очередного самосвала, неправильном взаимодействии укладчика и самосвала (резких торможениях) или при работе

укладчика с уширителями. Для устранения дефекта следует отрегулировать или отремонтировать плиту укладчика, добиться взаимодействия при разгрузке автосамосвалов, сократить остановки укладчика.

7.2.7 Растрескивание (появление коротких поперечных трещин), обычно проявляетсяпосле 2-3 проходов катка (особенно гладковальцового) в начале укатки. Трещины могут появляться и в промежуточный период укатки при повышенной температуре смеси и пластичных (малощебенистых) смесях. Редко трещины возникают при значительной разности температур укладываемой смеси и нижнего слоя. Причинами растрескивания могут быть состав смеси, неправильно выбранные режимы уплотнения катком (повышенная скорость катка, резкие развороты или остановки катка на покрытии). С учетом основной причины следует, в первую очередь, проверить и откорректировать или изменить состав смеси (некоторые смеси растрескиваются даже при температуре 65°С), откорректировать режим уплотнения (в первую очередь температурный) или изменить состав звена дорожных катков, например, использовать в начале укатки только пневмокаток.

7.2.8 Выступание битума (жирные пятна) на поверхности покрытия обычно появляются в начальный период эксплуатации покрытия в виде двух жирных полос по колее движения. Они могут вызывать резкое повышение скользкости покрытия особенно в мокрую погоду. Причины связны главным образом с повышенным содержанием битума в составе асфальтобетонной смеси, расслоением смеси, присутствием воды в смеси, повышенным содержанием битума при обработке (подгрунтовке) нижнего слоя. Для устранения дефекта следует добиться, в первую очередь, минимального содержания влаги в укладываемой смеси, снижения содержания битума или изменения состава смеси. Как крайняя мера может быть рекомендована присыпка жирных пятен сухим мелким песком или минеральным порошком.

7.2.9 Следы от катков на покрытии обычно остаются в процессе начального или основного уплотнения и удаляются на этапе окончательного уплотнения. Однако, при неправильном режиме уплотнения они могут остаться на готовом покрытии. Причинами дефекта могут быть высокая температура или повышенная пластичность состава смеси, недостаточное число проходов или остывание смеси до окончания укатки. Для устранения дефекта следует соответственно проверить и при необходимости откорректировать состав и температуру смеси, увеличить число проходов катков, применить более тяжелый каток или пневмокаток при окончательной укатке.

7.2.10 Некачественные швы сопряжения полос (разность уровней или расслоение смеси в шве) имеют причиной несоблюдение выше приведенных правил их выполнения. Поэтому для устранения дефекта следует четко соблюдать правила работ, целесообразно рекомендовать разогрев холодных спаек газовыми горелками или линейками дефектных мест с подкаткой катком.

7.2.11 Неравномерная толщина слоя вызывается, как правило, неправильной регулировкой выглаживающей плиты или повышенной скоростью движения укладчика (более 24 м/мин для тонких слоев и 15 м/мин для слоев толще 6 см). Дефект может быть устранен за счет корректировки работы выглаживающей плиты укладчика.

7.2.12 Продольные трещины вдоль полотна могут быть вызваны либо недостаточным уплотнением нижнего слоя или сцеплением с ним, либо сдвигом от тяжелого катка при разворотах, либо уплотнением слишком горячей смеси. Дефект, в случае двух последних причин, может быть устранен только частично, пока смеси находятся в горячем состоянии.

7.2.13 Возможные дефекты готового покрытия из литого асфальтобетона – наплывы в местах с продольным уклоном, могут возникать из-за расслоения смеси при перевозке; скользкость покрытия – из-за недостаточной вязкости вяжущего (глубина вдавливания штампа меньше нормы) или несоблюдении температурного режима укладки; выкрашивание в процессе эксплуатации покрытия, вызываемое плохой обработкой швов сопряжений полос или укладкой литой асфальтобетонной смеси в мокрую погоду.

7.2.14 Для предотвращения дефектов при работах с литым асфальтобетоном рекомендуется строгое соблюдение правил и норм. укладка холодного асфальта