Цементобетонные покрытия и современное оборудование для их укладки
В предлагаемом материале мы еще раз познакомим читателя с преимуществами покрытий и дорожных сооружений из цементобетона, приведем примеры из зарубежной и российской практики, а также расскажем об оборудовании, которое применяется для работы с цементобетоном.
Будем говорить о дорожных бетоноукладчиках сравнительно большой производительности, предназначенных для строительства и ремонта дорожных, аэродромных и других покрытий.
Технику для устройства цементобетонных полов в промышленных и складских помещениях мы не рассматриваем, т. к. это специфическое оборудование не является темой нашей статьи. Также «за скобками» оставляем стационарные бетоноукладчики для промышленных предприятий.
Бетоноукладчики – настолько специфическое оборудование, что на мировом рынке существует не так много компаний-производителей по сравнению с количеством производителей других видов дорожно-строительной техники. Даже мировые компании-«фуллайнеры», производящие почти полные линейки дорожно-строительных машин, не берутся за изготовление бетоноукладчиков.
Есть также мод. TEREX Bid-Well 5000 и 6500 для укладки цементобетонных ВПП в аэропортах, а также ЦБП на автомагистралях, они устраивают покрытия плоского, параболического наклонного и конического профилей. У обеих моделей ширина укладки составляет от 3,66 до 20,73 м и толщина укладываемого слоя цементобетона до 760 мм.
Преимущества и недостатки цементобетонных покрытий
Основным (но не единственным!) преимуществом ЦБП является высокая долговечность, просто фантастическая по сравнению с теми асфальтовыми, с позволения сказать, дорогами, которые сейчас очень дорого возводятся по всей России: проектный срок службы ЦБП достигает 40–50 лет – значительно больше, чем любых других, не менее чем в 3 раза превышает жизненный цикл излюбленных у нас асфальтовых дорог. В США, где бетонных дорог, пожалуй, больше всего в мире, вначале цементобетонные дороги проектировались (рассчитывались) на срок службы 20 лет. Однако количество транспортных средств, которые проехали за это время по цементобетонным дорогам, раз в 20 превысило расчетные значения, заложенные при проектировании, т. к. напряженность движения существенно выросла, чего не могли себе представить разработчики проектов дорог 20 лет назад. В России известны цементобетонные дороги, построенные более 40 лет назад: на них до сих пор нет колеи, и дороги до сих пор выполняют свои функции.
Отчасти долголетие ЦБП можно объяснить тем, что у него невысокая пористость и внутрь материала попадает намного меньше воды по сравнению с асфальтобетоном, соответственно разрушающее воздействие воды существенно меньше.
У ЦБП иные, нежели у асфальтового покрытия, характеристики поверхности: более высокий коэффициент сцепления с колесами автомобилей, который не изменяется при увлажнении, т. е. более высокое сопротивление скольжению и заносу транспортного средства, что повышает безопасность движения, а также ЦБП обеспечивают экономию топлива до 6% для грузовых автомобилей. Летом асфальтобетон нагревается, становится пластичным, на поверхности могут даже образовываться битумные пятна. Если колесо наезжает на такое пятно, автомобиль может уйти в занос. С ЦБП такого не происходит.
Стоимость строительства цементобетонных покрытий обходится до 20% дороже, чем асфальтобетонных. Но расходы на содержание ЦБП в течение срока службы незначительны, а в некоторых случаях близки к нулю. Износ покрытия может быть очень малым (0,1–0,2 мм/год). Если сравнить стоимость собственно ремонта асфальтового и бетонного покрытий, асфальтовое отремонтировать дешевле. Однако в долговременной перспективе, за счет того, что ремонт ЦБП производится намного реже, чем асфальтового покрытия (следовательно, дорога не выводится из полноценной эксплуатации!), общие затраты на ремонт у бетонного покрытия будут однозначно ниже на 40–50%. К тому же ремонтные работы на ЦБП можно вести при неблагоприятных погодных условиях.
Не будем также забывать, что из цементобетона устраиваются еще и монолитные бордюры, разделительные и ограждающие проезжую часть барьеры. По российскому опыту: бетоноукладчик и бригада из 7–8 человек позволяют устраивать монолитный цементобетонный бортовой камень в объеме 300–350 погонных метров за смену. А в авральном режиме удавалось достигать производительности 850–900 пог. м в смену, чего никак нельзя достигнуть, укладывая сборную конструкцию из отдельных бортовых камней.
В копилку полезных качеств ЦБП добавим и бòльшую экологичность.
Одна из двух самых известных в нашей стране компаний-производителей бетоноукладчиков GOMACO предлагает магистральные бетоноукладчики нового поколения. Мод. GP4 и GP2400 с управлением нового типа только выходят на мировой рынок и уже работают в России. GP4 – 4-гусеничный, с шириной укладки 3,5–12 м, при использовании запатентованной системы GOMACO IDBI (механизм с электронным управлением для укладки поперечных арматурных стержней) – до 12 м. GP2400 – 4-гусеничный с шириной укладки 3,5–7,5 м, при использовании системы IDBI – до 6 м.
Разница между ходовыми системами машин старого и нового поколения в том, что гусеницы у машин нового поколения повернуты на 90° относительно гусениц машин старого поколения и оборудованы поворотными редукторами, что резко увеличивает маневренность.
Трехгусеничные модели GOMACO также оборудованы поворотными редукторами. Такая маневренность позволяет новым бетоноукладчикам укладывать ЦБП и монолитные бордюры с малым радиусом закругления.
По опыту российских компаний, эксплуатирующих бетоноукладчики GOMACO: удается почти везде отказываться от армирования продольных или поперечных швов бетонных конструкций, на бетонных подъездных дорогах на строительных объектах, рассчитанных на высокую интенсивность движения, удается уменьшить толщину ЦБП относительно норм от 220 мм до 175 мм без армирования. К тому же бетон, который укладывают машины GOMACO, набирает прочность намного быстрее обычного: в летнее время на третьи сутки достигает уже 75%-ной прочности. По такому бетону уже может ездить гусеничная техника.
Недостатки. У ЦБП, конечно, есть и недостатки. Шум при езде по цементобетонной дороге несколько выше (от 2 до 4 дБ), так как более пористый и пластичный асфальтобетон лучше поглощает шумы. Невозможно открывать движение сразу после окончания строительства ЦБП, а при высоте насыпи более 1,5 м ЦБП строят только на второй год. Процесс ремонта ЦБП сложнее, чем у асфальтовых покрытий, на ЦБП необходимо устраивать деформационные швы (впрочем, если смотреть, как по многу лет непрерывно ремонтируют все наши асфальтовые дороги, то кажется, что у асфальтобетонных покрытий процесс ремонта невероятно сложный!).
Иногда задают вопрос: можно ли избежать появления колеи от шипованных шин на ЦБП? Департамент транспорта в США исследовал эту проблему и пришел к выводу, что полностью исключить появления таких колей нельзя. Разрабатывались и разрабатываются высокопрочные цементобетонные смеси, устойчивые к износу от абразивных воздействий, и все равно рано или поздно колеи появляются.
Рекомендуются пути минимизации этой проблемы – использовать прочные составы и упрочнители поверхности цементобетонного покрытия, а также своевременно ремонтировать поверхность путем фрезерования алмазным инструментом. Такую операцию можно производить до трех раз в течение срока службы ЦБП, и каждый раз после ремонта с фрезерованием будет обеспечен дополнительно как минимум 10-летний срок службы дорожного покрытия.
У ЦБП еще много нюансов, и их рассмотрение может составить целую книгу, поэтому не будем далее углубляться в детали, сошлемся лишь на мировой опыт: ЦБП выигрывают перед асфальтовыми, особенно на тех автомагистралях, где наиболее напряженное движение.
Сферы применения цементобетона и оборудования для его укладки
Пожалуй, самая большая (и стабильная!) сфера применения ЦБП – строительство бетонных взлетно-посадочных полос в аэропортах. Авиационное сообщение с использованием тяжелых самолетов, которым требуются такие ВПП, в нашей стране на подъеме, аэропорты расширяются и реконструируются.
Следующий серьезный сегмент промышленности, где применяется цементобетон и оборудование для его укладки, – строительство железнодорожных линий, мостов и других инфраструктурных объектов. Бетоноукладчики выполняют покрытия тоннелей, устраивают специальные бетонные профили для укладки кабелей и других элементов. Из российской практики известно: такие работы выполняются в 5–5,5 раз быстрее, чем вручную по традиционным технологиям с установкой фиксированной опалубки. Имеются российские примеры бетонирования финишером и модифицированным магистральным бетоноукладчиком со скользящими формами откосов шириной до 19 м за один проход. При устройстве плоских покрытий, например, на мостах максимальная ширина укладки может доходить до 43 м! С помощью бетоноукладчиков может осуществляться укладка глубоких водоотводных каналов и небольших канав различных размеров и конфигураций.
С помощью бетоноукладочных машин на автомагистралях возводят т. н. «малые монолитные бетонные формы»: вертикальные барьеры – разделительные и ограждающие, монолитные бордюры, а также различные элементы водоотводов.
Вторая из двух наиболее известных в нашей стране компаний-производителей бетоноукладочной техники – Wirtgen Group.
Машины относительно новой (2017 г.) серии Wirtgen SP 60 имеют полностью модульную конструкцию, что обеспечивает и упрощает адаптацию к любым конкретным условиям работы. Рама может раздвигаться телескопически, ее конструкция позволяет трансформировать машину из рабочего в транспортное положение менее чем за 10 минут, причем не нужно демонтировать ни скользящую форму, ни выглаживающий финишер. Гусеничные тележки с помощью опционных гидравлических редукторов могут поворачиваться на 90 или 120°, обеспечивая высокую маневренность бетоноукладчика.
Мод. SP62/SP62i – это бетоноукладчик массой 24–34 т, с двигателем мощностью 241 л.с., с двумя гусеничными тележками, со скользящими формами с модульной формующей плитой. Машина оснащается интеллектуальным рулевым управлением, системой телематики WITOS FleetView, опционно устанавливается интерфейс, обеспечивающий взаимодействие с 3D-системами нивелирования ведущих компаний-разработчиков. Имеются функции диагностики WIDIAG, регулировки уклона укладываемой поверхности. Одним нажатием кнопки бетоноукладчик можно развернуть на месте вокруг своей оси.
SP62/SP62i может укладывать слой цементобетона толщиной до 450 мм и шириной от 3,5 до 7,5 м. Может оснащаться гидравлическими или электрическими вибраторами, а также механизмом забивки боковых анкеров. Компактная конструкция машины обеспечивает быструю подготовку к транспортировке.
Этот бетоноукладчик предлагается и в конфигурации с четырьмя гусеничными тележками – в форме мод. SP64/SP64i.
Whitetopping («вайттоппинг»). Следует упомянуть еще одну сферу применения бетоноукладочной техники: ремонт существующих дорожных асфальто- и цементобетонных покрытий слоями цементобетона, в частности, прогрессивным методом «вайттоппинг».
Покрытие существующих асфальтобетонных и цементобетонных дорожных одежд слоями цементобетона в различных вариантах (везде сверху находится слой цементобетона, снизу может быть асфальтобетон, цементобетон, комбинированные слои) сегодня является широко распространенной практикой в США. Такое бетонное покрытие прекрасно служит. По опыту американских дорожников, при наличии надежного асфальтобетонного основания слой в 10, максимум в 12,5 см цементобетонного покрытия обеспечивает дополнительный срок службы дороги в 20 лет и более. Но если уложить слой ЦБП на 5 см меньше, т. е. толщиной 5–7,5 см, то такое покрытие прослужит всего 2–3 года.
Важный фактор, который нужно учитывать при применении данной технологии: расстояние между деформационными швами должно быть равно либо в 1,5 раза больше толщины слоя цементобетона. Глубина нарезки шва должна составлять 1/3 толщины покрытия. Не рекомендуется располагать швы там, где будут проходить колеи от колес автомобилей.
Бетоноукладка в сельском хозяйстве. Отдельно следует выделить важный для России опыт строительства из цементобетона автомобильных дорог и инфраструктурных объектов в сельском хозяйстве. При строительстве таких дорог успешно применяются бетоноукладчики. Особенностью именно сельских дорог из цементобетона может быть то, что для экономии бетона они могут укладываться в виде двух отдельных узких полос для колес и гусениц тракторов.
Российский опыт свидетельствует: построенные 10 лет назад с помощью бетоноукладчиков сооружения в сельской местности до сих пор исправны и выполняют свои функции. Компания, возводящая бетонные строения с помощью бетоноукладчиков в конфигурации «для возведения вертикальных бетонных стен», дает на строения 5-летнюю гарантию. При возведении в сельской местности бетонных строений для содержания скота и птицы на площадке под будущим зданием сначала выполняется стабилизация грунтов на глубину 20–40 см. Благодаря стабилизации удалось отказаться от возведения ленточных или столбчатых фундаментов под животноводческие комплексы. Затем с помощью бетоноукладчика устраивается пол из цементобетона (в виде плиты). Бетоноукладчик обеспечивает точные продольные и поперечные уклоны пола, что имеет большое значение для животноводческих комплексов: на полу не должна скапливаться жидкость в каких-либо местах, она должна вся стекать по уклону.
Следующим этапом на бетонном полу возводятся вертикальные бетонные стенки (также с помощью бетоноукладчика со скользящей вертикальной формой, в два прохода), а на стенки укладываются легкие деревянные перекрытия крыши. Все животноводческие комплексы, выстроенные этой компанией по данной технологии, были приняты с первого предъявления.
Таким образом, использование цементобетона и бетоноукладочных машин открывает широкие перспективы в сельскохозяйственном строительстве.
Кроме бетоноукладчиков двух самых распространенных в нашей стране брендов, пользуясь отсутствием местных производителей, на отечественный рынок начинает проникать продукция и других компаний, сначала отдельные машины, затем постепенно появляются дилеры, налаживается система сервиса и снабжения запчастями.
Одними из таких «новых старых знакомых» являются бетоноукладчики для дорог и аэропортов солидной американской компании Guntert & Zimmerman. Производитель предлагает довольно широкую гамму техники, оснащенной двигателями мощностью от 260 до 440 л.с. и обеспечивающей в общем ширину укладки от 2,5 до 16 м, она может оснащаться гидравлическими или электрическими вибраторами.
Мод. G&Z S850/ S850SL/ S850QB – среднегабаритный бетоноукладчик нового поколения с четырьмя гусеничными тележками, с двигателем мощностью 275 или 350 л.с., обеспечивающий ширину укладки от 3,65 до 13 м и толщину укладываемого слоя до 457 мм (по заказу может быть изменена). Рама с двойным телескопированием, диапазон раздвижения – от 3,65 до 7,92 м. Имеется механизм укладки армирующих стержней DBI с интеллектуальным управлением.
У модификации SL имеются дополнительные функции точного управления AccuSteer и автоматизации SmartLeg.
Значительно сократилось время транспортировки и переналадки машины по сравнению с бетоноукладчиками предыдущего поколения.
