1) Методы проектирования и ремонта повреждений дорожного

Методы проектирования и
ремонта повреждений дорожного
покрытия в заснеженных и
холодных регионах
Японский центр на Сахалине 11-12.12.2014
Японский центр во Владивостоке 15-16.12.2014
Государственный исследовательский институт гражданского
строительства в холодных и заснеженных регионах
Группа по сохранению дорог в холодных регионах
Такуми ХОСИ
Содержание
１．Социальные факторы, связанные с ремонтом дорожного
покрытия
２．Виды повреждений дорожного покрытия и способы их
ремонта
３．Результаты применения заливки трещин
４．Об эффективности использования дорожных настилов
2
１．Социальные факторы, связанные с ремонтом
дорожного покрытия
Износ сооружений
Время обновления
Ухудшение
финансовой ситуации
В период экономического расцвета было построено
большое количество мостов, которые уже подходят
к сроку своей эксплуатации. Соответственно в
одновременно необходимы будут огромные
средства на реконструкция всех этих сооружений.
Сокращение бюджета; требуется
эффективное использование
ограниченного бюджета
3
Подход, требуемый для ремонта дорожного покрытия
Подходящий ремонт
Проведение ремонта способом,
отвечающим причине повреждения
Эффективное
использование
существующих объектов
Для эффективного использования
существующих объектов необходимо
увеличение срока службы объектов
Предупредительный
ремонт, увеличение
срока службы
Переход от ремонта по факту к
предупредительному ремонту
Проведение
планового ремонта
Для эффективного использования
ограниченного бюджета использовать
систему управления покрытиями (СУП)
Сокращение затрат за
срок службы
Продвижение сокращения затрат за жизненный
цикл за счет ремонтных работ в будущем,
сокращения расходов пользователей в добавление
к сокращению затрат на строительство
4
２．Виды повреждений
дорожного покрытия и
способы их ремонта
Виды повреждений дорожного покрытия и
способы их ремонта
↓
Проведение соответствующих
мероприятий согласно причине
возникновения повреждения
5
Повреждения асфальтового
дорожного покрытия
Функциональные
Главным образом наружные
повреждения, касающиеся
состояния дорожной поверхности
●Деформации, непосредственно
оказывающие негативное влияние на качество
и комфортность езды по дорожной
поверхности и на придорожную среду.
●Если оставлять без внимания, то приводят
к структурным деформациям.
・Нитевидные трещины,
трещины в колее
・Колейность
・Выбоины
・Выпадение заполнителя
・Забивка и разрушение пор
・Отполированность
и т.п.
Структурные
Главным образом повреждения,
касающиеся структуры
дорожного покрытия, внутренние
повреждения
●Состояние утраты расчётной несущей
способности вследствие деформации всей
структуры дорожного покрытия, либо
деформации, оказывающие значительное
негативное влияние на пропускную
способность.
・Прогрессирующие
функциональные повреждения
・Сетчатые (гексагональные)
трещины
・Трещины в результате
морозного вспучивания и т.п.
6
Планово-предупредительный
ремонт - это・・・
・Своевременно проводить ремонт при
возникновении небольших внешних
повреждений, предотвращая структурные
деформации. Другими словами, отложить
время полного обновления.
・Посредством отдаления времени полного
обновления можно сократить затраты за срок
службы.
・Важно проводить своевременное
техобслуживание
・В частности, заливка трещин и т.д.
7
Количество
трещин от 30% до 40%
Выбор технологии (высокоплотный
асфальтобетон) для участков
профилактического ремонта
Величина колееобразования
от 30 до 40 мм
Колейность
Трещинообразование
Срезание
Герметезация
Герметизация + срезание
Участки ремонтных работ (срезание
поверхностного слоя)
Участки ремонта по плану
Участки профилактического ремонта
по выбранной технологии
Утверждено Министерством земли, инфраструктуры, транспорта и туризма, март 2006 г.
Из «Руководства по выбору участков для планового проведения ремонта и выбору технологий ремонта» (проект)
8
① Колейность
Причина
・Смещение асфальтобетонных
композиционных материалов
（большое количество As，
мягкий As, низкая пористость）
Тип повреждения
В летнее время асфальтобетонные композиционные материалы размягчаются и под
тяжестью шин легче происходит их смещение или деформация. Данное состояние
возникает вследствие многократно повторяющегося воздействия транспортных
средств.
Cпособы ремонта
Замена верхнего слоя асфальтового покрытия
Использование полимеров типа II
9
● Способы ремонта колей
Образование колей в дорожном полотне из полимеров типа II
приблизительно в 2 раза меньше, чем в полотне из стандартного
чистого асфальта
↓↓↓
Эффективно применение полимеров II типа при замене верхнего слоя
асфальтового покрытия
Суммированная величина
колееобразования
(мм)
累積わだち掘れ量（mm）
40
Модифицированн
改質Ⅱ型
-ый асфальт
2-типа
Обычный
ストアス
асфальт
30
Обычный
асфальт
ストアス
y = 4.1277x + 2.5861
R2 = 0.6008
20
Модифицированный
асфальт
2-типа
改質Ⅱ型
10
y = 2.1103x + 2.12
R2 = 0.7757
0
0.0
2.0
4.0
6.0
8.0
累積大型車交通量（百万台/車線）
Суммированная транспортная
нагрузка от большегрузных машин (млн. ед. / полоса)
Колееобразование на модифицированном асфальте 2-го типа примерно в два
раза меньше, чем на обычном асфальте
10
② Колейность, возникающая по причине трения
Причина
・Трение, создаваемое цепями
противоскольжения,
шипованной резиной и др.
Тип повреждения
В зимнее время трение, создаваемое цепями противоскольжения, шипованной резиной и т.д.
Образование трещин в дорожном покрытии, через которые начинает проступать основание
Количество колей данного типа за один зимний период:
в настоящее время
в среднем менее 1 мм за зимний сезон
в прошлом
в среднем около 10 мм
Способы ремонта
Ремонт верхнего слоя дорожного покрытия
Комбинирование состава, ремонт с применением армирования
11
③ Усталостные трещины (восходящие трещины)
Причина
・ Структурная деформация,
возникающая из-за недостаточной
способности основания и
подстилающего слоя дороги
справляться с нагрузками
Тип повреждения
Асфальтобетонное покрытие устает под воздействием многократных нагрузок, что
способствует появлению трещин от основания. Одной из причин также может быть и
недостаточная способность справляться с нагрузками.
Трещина возникает в вертикальном направлении, после чего превращается в сеть трещин.
Способы ремонта
Дорожная одежда разрушается структурно, поэтому желательна ее полная перекладка.
12
④ Продольные трещины，нисходящие трещины
Причина
・Растяжение, возникающее
на поверхности дорожного
полотна
Тип повреждения
Вследствие многократных длительных нагрузок транспортных средств образуются
трещины по направлению к основанию дороги. Часто наблюдается на участках
дороги с интенсивным движением.
Образуются в продольном направлении, а также между шинами двускатного колеса
или по бокам.
Способы ремонта
Эффективна заливка трещин
13
⑤ Трещины вследствие низких температур (температурные трещины)
Причины
・Усадка дорожной
одежды при резком
снижении температур
Тип повреждения
Трещины образуется за определенный период времени в поперечном направлении,
количество трещин увеличивается с течением времени.
Причиной является резкое снижение температуры, что приводит к усадке материалов
дорожной одежды.
Чаще всего встречается в местах с экстремально холодным климатом.
Способ ремонта
Заливка трещин, дорожный настил, увеличение слоя а/б композитных материалов
Использование асфальта с высокой способностью релаксации напряжений
14
Карта распространения низкотемпературных трещин
Часто возникают в районах, где показатель
максимального промерзания около 1000 (ºС/дн.) и выше.
15
Коэффициент образования низкотемпературных трещин
(кол-во/км)
20
18
16
（
低
温 14
ク
本 12
ラ
/
10
k
ク
m
発 8
生 6
率
Толщина
Тонкий
薄い　As混合物層厚
асфальтового
покрытия
Толстый
厚い
14.6
12.7
ッ
9.0
1000≦T＜3000
3000≦T
）
9.0
4
2
0
100≦T＜250
250≦T＜1000
舗装計画交通量（台/日・方向）
Проектная транспортная
нагрузка на дорожное покрытие (авт./дн. направление)
Низкотемпературные трещины часто возникают на дорожных покрытиях с
малой расчетной интенсивностью движения транспорта и с тонким слоем
дорожного покрытия
16
Способы предотвращения
низкотемпературных трещин
(при новом строительстве)
・ Применение асфальта с высокой пластичностью при
низких температурах (большая глубина
проникновения иглы, модифицированный асфальт и
пр.)
・ Использование в нижнем слое основания
непромытого щебня (повышение трения со смесью)
・ Применение наполнителей с низкой степенью
влагопоглощения
・ Уменьшение F/A
17
Способы ремонта
низкотемпературных трещин
Заполнение герметизирующим
материалом
Укладка ленточного материала
18
⑥ Трещины в результате морозного пучения
Причина
Тип повреждения
・Влага в основании дороги
замерзает и происходит
вспучивание грунта
В зимнее время, когда образовываются поперечные трещины, основание
дороги промерзает. Образовавшийся лед влечет за собой вспучивание
грунта.
Способ ремонта
Предотвращение попадания влаги в трещины (заливка трещин)
Перекладка основания дороги морозоустойчивыми материалами
19
⑦ Отражательное растрескивание
Причина
・Влияние трещин или швов в
нижележащем слое
покрытия
Тип деформации
Трещины в верхних слоях асфальтобетонного покрытия возникают
вследствие движения над стыками и трещинами в нижележащих слоях.
Способы ремонта
Использование сдерживающих настилова
Температурно-усадочные швы
20
⑧ Трещины на стыке старого и нового покрытий
既設
舗装
Существующие
新設
舗装
Новый
Причина
・Низкое качество работ по
укладке нового покрытия
Тип повреждения
Трещины и выбоины возникают на линии стыка между уже
затвердевшим и свежеуложенным бетоном вследствие низкого
качества работ.
Способы ремонта
Использование разогревателя швов,
заливка трещин для предотвращения попадания влаги в основание
21
⑨ Волосяные трещины
Причина
・Недостаточная температура во
время проведения работ
（первоначальная температура
должна быть высокой）
・Излишняя тяжесть катка
Тип деформации
Во время строительных работ вследствие недостаточной температуры для
укладки асфальта, возникают небольшие поперечные трещины. Частое
явление – сеть таких трещин.
Способ ремонта
Предотвращение попадания влаги через трещины (заливка трещин)
22
⑩ Продольные трещины при осадке земляного полотна
Причина
・Трещины, образующиеся
вследствие осадки земляного
полотна, основания,
подстилающего слоя
Тип повреждения
Деформация, выраженная в сетке трещин в дорожном полотне, вызываемая
осадкой дорожного основания, земляного полотна и т.д.
Способ ремонта
Желательна полная перекладка, но необходимо хотя бы предотвращение
попадания влаги из уже образовавшихся трещин (заливка)
23
⑪ Выбоины
Причины
・Неотремонтированные
трещины
・Осадки
・Замерзание, оттаивание
・Недостаточная упругость
Тип повреждения
Образование ям в месте частичного
повреждения дорожного покрытия
Способ ремонта
Заполнение асфальтобетонной
смесью
24
⑫ Крошение асфальтобетонной смеси
Причины
При попадании влаги в трещины или швы и повторяющейся
многократной нагрузке транспорта разрушается соединение
арматуры и асфальта, что ведет к крошению композитных
материалов.
Тип повреждения
Образование трещин, выбоин
Способ ремонта
Очистка от раскрошившихся материалов, перекладка покрытия
Повышение качества композитных материалов (добавление гидроксида кальция,
использование высококачественного асфальта и др.)
25
⑫ Крошение асфальтобетонной смеси (дорожного покрытия мостов)
Причины
Влага попадает с краев дорожного покрытия; композитные
материалы во влажном состоянии при повторяющейся нагрузке
транспорта крошатся и начинают разлетаться (асфальтовые
композитные материалы превращаются в песок)
Тип повреждения
Образование ям на поверхности моста. Также оказывается влияние на бетонное перекрытие.
Способ ремонта
Предотвращение попадания влаги. Установление дренажных сооружений на перекрытиях.
Повышение качества композитных материалов (добавление гидроксида кальция,
использование высококачественного асфальта и др.)
26
Крошение поверхности моста + разрушение бетонного перекрытия
27
⑬ Разрушение арматуры
Причины
・Влияние снегоуборочных работ и
цепей противоскольжения
・Влияние промерзания и
оттаивания на поры грунта
Тип повреждения
При разрушении арматуры происходит образование ям.
Часто наблюдается в крупнозернистом асфальте, таком как
дренажный асфальт и т.д.
Способ ремонта
Повышение качество асфальтобетонных смесей (использование
специального высококачественного асфальта)
28
⑭ Уменьшение пористости (дренажный асфальт)
Причина
・ Попадание земли, песка, грязи и т.д.
・Разрушение вследствие
интенсивности транспортного потока
Тип повреждения
Закупорка воздушных пространств или их разрушение ведет к снижению
водопропускной и шумопоглощающей способности асфальта
Способ ремонта
Чистка с помощью поливальных машин и др. уборочной техники
29
⑮ Волны
Причина
・Некачественная
асфальтобетонная
смесь
Тип повреждения
Дорожное покрытие смещается в форме волны в поперечном направлении.
Чаще всего образуется на поворотах, склонах, перекрестках и др. местах с
наибольшим приложением сил шины колеса.
Способ ремонта
Замена верхнего слоя после удаления смещенных частей покрытия
30
Ремонт (заплата)
31
Ремонт (заплата)
32
Ремонт (заплата)
33
Ремонт (герметизация)
34
Ремонт (герметизация)
35
Срезание поверхностного слоя
36
Срезание поверхностного слоя
37
３．Результаты применения
заливки трещин
38
● Заливка трещин
Герметизация трещин мастикой или др. заполнителями предотвращает
проникновение влаги и дальнейшие повреждения.
39
Широкая классификация трещин
Усталостные трещины
(восходящие)
Поверхность
Продольные трещины
(нисходящие)
40
Заливка нисходящих трещин
100
80
0.4
24
30
残
存 60
率
96
(
71
)
%
40
0.2
0.2
30
80
64
80
64
20
付着悪化
健全
0
H19.10
H20.6
H20.10 H19.10
内側車線
H20.6
H20.10
外側車線
274号北広島
・При нисходящих трещинах эффективно использование заливки
41
Заливка восходящих трещин
100
80
残 60
存
率
(
)
% 40
20
42
61
58
H19.10
H20.6
35
0
H19.10
H20.6
上り車線
下り車線
452号奥芦別
・ Заливка при восходящих трещинах не приносит большого
эффекта
42
● Способы предотвращения
Предупредительный ремонт
растрескивания
В случае трещин, возникших вследствие внешних
повреждений (линейные, волосяные и др. трещины),
эффективна заливка.
Однако, в случае структурных трещин заливка имеет
небольшой эффект.
Остаточная
доля герметика (%)
シール材の残存率（％）
100
87
87
96
60
78
78
80
52
76
72
47
40
20
調査箇所Ａ(トップダウンクラック)
Нисходящие трещины
13
Восходящие трещины
調査箇所Ｂ(ボトムアップクラック)
0
0
6
12
18
24
30
36
11
42
48
54
Количество месяцев, прошедших
после заливки герметика (месяцы)
シール材注入後の経過月数（月）
43
Эффективность применения заливки трещин
Нисходящие трещины
Восходящие трещины
заполнитель
Внешнее повреждение
Т.к. нет сдвига, фиксация хорошая
Заливка трещин на раннем этапе при
наличии только внешних повреждений
позволяет предотвратить появление
более глубоких структурных
разрушений.
Структурное повреждение
Плохая фиксация из-за сдвига
заполнитель
44
４．Об эффективности
использования дорожных
настилов
45
Структура и типы дорожного настила
для сдерживания образования трещин
Основа пропитывается специальным асфальтом и специальным
прорезиненным асфальтом. Структура имеет вид настила
толщиной 1мм-3 мм.
Виды настилов по их основному материалу:
① нетканый материал из искусственных волокон
② сетка из поливинилового волокна
③ сетка из волокон из нержавеющей стали
④ сетка из стекловолокна
⑤ лист из стекловолокна
Кварцевый
песок и минеральные материалы
硅砂や鉱物質
Специальный
асфальт
特殊アスファルト
Основа (нетканый материал из искусственных
基材（合成繊維不織布やガラス繊維シートなど）
волокон, лист из стекловолокна и т.п.
Специальный
асфальт
特殊アスファルト
Кварцевый песок и минеральные материалы, или
硅砂や鉱物質又は粘着層やはく離紙など
клеящий слой и разделительная бумага, и т.п.
Структура поперечного сечения дорожного настила
46
Часть ① Лабораторные испытания
дорожного настила на эффективность
применения
Часть ② Исследования современных дорог
(места ремонта усталостных трещин)
Оценка, заключение
47
Лабораторные испытания(1/2)
В ходе испытаний проездом колеса воспроизводится
действие нагрузки и происходит симуляция образования
отражённой трещины
ひび割れ抑制シート
抑え板
表層 20mm
隙間 5mm
隙間 5mm
基層 50mm
支持棒
ウレタンゴム
硬度30
スリット幅 10mm
ウレタンスポンジ
硬度10
中空
48
700
610
600
493
500
400
300
177
200
100
0
ト
な
し
Настил
不 из Настил
ガ из
нетканого
стекло織
ラ
материала волокна
布
シ
ト
Вид表層混
смеси
верхнего
合物種
слоя
Высокоплотный 13F
密粒度13F　ストアス
Чистый асфальт
ス
繊
維
シ
ト
ト
Мелкозернистый
細密粒度G13F55　改質Ⅱ
высокоплотный G13F55
Модифицированный тип II
ー
ト
ス
繊
維
シ
Настил
ガ из
стеклоラ
волокна
ー
ー
ト
ス
繊
維
シ
Без
シ
настила
ー
布
シ
Настил
ガ из
стеклоラ
волокна
ー
Настил
不 из
нетканого
織
материала
12
ー
シート
Вид
種類
настила
Без
シ
настила
ト
な
し
99
54
8
ー
Время образования сквозной
リフレクションクラック貫通時間(分)
отражённой
трещины (мин)
Результаты лабораторных испытаний
Мелкозернистый
細密粒度G13F55
высокоплотный G13F55
改質ⅢWFтип III WF
Модифицированный
49
Часть ① Лабораторные испытания дорожного
настила на эффективность применения
Часть ② Исследования современных дорог
(места ремонта усталостных трещин)
Оценка, заключение
50
Описание мест ремонта усталостных трещин
Степень растрескивания: 26%
幅員 ひび割れ率：26%
わだち掘れ量：16.5mm
3.5m Величина колеи: 16.5mm
ひび割れ
Трещины
Ширина
10m
Состояние усталостных трещин на покрытии до ремонта
(ширина 3,5 м, участок длиной 60 м )
Настил для сдерживания
образования трещин
(основа: лист из стекловолокна)
Возникновение
усталостных трещин
Мелкозернистый высокоплотный G13F55 4cm
Мелкозернистый высокоплотный G13F55 4cm
Крупнозернистый (20) 5cm
N5(трафик B, 2501000 автомобилей
в день)
Крупнозернистый (20) 5cm
Стабилизатор 0-30 6cm
Нижний слой основания
Несортированный гравий 40mm
65 cm
Стабилизатор 0-30 6cm
Верхний слой удаляется,
производится укладка настила
для сдерживания образования
трещин и после этого – укладка
верхнего слоя
Нижний слой основания
Несортированный гравий 40mm
65 cm
Грунтовое основание
Схема ремонта усталостных трещин
Грунтовое основание
51
Усталостные трещины
Лист 1m
Лист 1m
После укладки дорожного настила
52
Результаты исследования мест ремонта усталостных трещин (1/3)
1
2
3
路面性状追跡調査結果
Кол-во лет после последнего
ремонта (лет)
(N5 (движение B) – макс.
кол-во лет）
4
5
6
(1.7)
(3.4)
(5.1)
(6.8)
(8.5)
(10.2)
Замена верхнего слоя
Трещинообразование (%)
０
5.4
6.5
－
13.1
26.2
Дорожный настил
Трещинообразование (%)
０
1.4
1.4
2.1
2.7
－
Год
измерения
測定年
2007年(H19)
2007
2008年(H20)
2008
2009
2009年(H21)
2010
2010年(H22)
Среднее
значение
平均
Результат замера колёсной нагрузки (шт./день)
交通量調査結果(台/日) 輪荷重測定結果(輪/日)
Большегрузный транспорт
Весь трафик
Шт./день
в эквиваленте 49kN
全交通量
大型車
日49kN換算輪数
5,678
1,652
1,480
5,635
1,634
1,518
5,788
1,507
1,126
5,722
2,167
1,245
5,706
1,740
1,342
Результат замера трафика (авт./день)
По сравнению с макс. кол-вом
большегрузного транспорта на
N5(движение B,250-1000
ед./день) – 1.7 раз
Предотвращение
новых трещин
дорожным настилом
Суммарная колесная нагрузка на 49кН (шт.)： 1,8 млн.
шт.
Усталостное разрушение колес, N5(движение B):
1млн. раз/10лет
53
Результаты исследования мест ремонта усталостных трещин (2/3)
700
500
400
300
IWP
BWP
200
100
Перед
ремонтом
補修前
после
ремонта
補修後
Июнь
2010
H22年6月
H21年10月
Октябрь
2009
H21年6月
Июнь
2009
H20年10月
Октябрь
2008
Июнь
2008
H20年6月
H19年11月
Ноябрь
2007
0
Октябрь
2007
H19年10月
Отклонение (μm)
D0たわみ量(μm)
600
Стрела прогиба ударного дефлектометра до и после ремонта
54
Часть ① Лабораторные испытания дорожного
настила на эффективность применения
Часть ② Исследования современных дорог
(места ремонта усталостных трещин)
Оценка, заключение
55
Заключение по использованию дорожных
настилов
(１) Подтверждено, что возможно
пролонгировать время возникновения
отражающих трещин в местах трещин при
низкой температуре. Настилы из
стеклопакета имеют низкой процент
образования новых трещин. Даже при
появлении новых, их размеры сравнительно
небольшие.
(２) Подтверждено, что возможно
пролонгировать время возникновения
усталостных отражающих трещин.
56
При использовании дорожных настилов причина
деформации и поврежденный участок не убираются
полностью, поэтому этот способ нельзя назвать основным
методом ремонта.
Особенно при появлении усталостных трещин в этом
месте дорожная поверхность не обладает необходимой
упругостью. Поэтому, естественно, наиболее
эффективным будет метод полной замены разрушенного
слоя.
Однако, в условиях сокращения бюджета необходимо
рациональное использование имеющихся ресурсов, в
связи с чем использование дорожных настилов может
стать эффективным методом профилактики и ремонта.
57