Современные технологии в дорожном строительстве: преимущества использования теплоизоляционных плит «Экстрол» экстра-толщины
Основной вектор развития российской дорожной отрасли – переход от устоявшихся традиционных решений в укладке дорожного полотна с использованием устаревших материалов в пользу инновационных технологических решений. Согласно научным исследованиям, срок службы дорожного покрытия напрямую зависит от правильного регулирования водно-теплового режима земляного полотна. Внедрение современных технологий и материалов способно обеспечить долгую безремонтную эксплуатацию дорог в любых климатических условиях, включая суровые регионы российского Севера.
Существенная часть современной России расположена в зоне сезонного промерзания грунтов, для которой характерно проявление сил морозного пучения. Строительство дорожного полотна в регионах с сезоннопромерзающим грунтом осложняется изменениями состояния земляного полотна. В теплый период года в грунтах скапливается влага, которая замерзает в зимнее время и увеличивается в объеме до 9%. Это влечет за собой расширение грунта по пути наименьшего сопротивления – в сторону дорожного покрытия, приводя к разрушению дороги.
При строительстве объектов на вечномерзлых грунтах так же следует учитывать вероятность морозного пучения. Вследствие строительства конструкций с постоянно положительной температурой возможно растепление первоначально мерзлых грунтов, их просадка и миграция влаги в окружающие грунтовые слои. В результате, последующее промерзание растепленного грунта с новой структурой и объемом, ведет к расширению просаженного ранее грунта с последующими повреждениями, нарушениями целостности или полным разрушением строительных конструкций.
Современный подход к строительству дорожного полотна основан на использовании материалов, характеризующихся низкой теплопроводностью, нулевым водопоглощением, легкостью и в тоже время высокой прочностью к статическим и динамическим нагрузкам. Важным эксплуатационным свойством материалов, применяемых в конструкции дорожной одежды, является способность выдерживать высокие статические и динамические нагрузки от давления колес проезжающей техники. Экспериментально доказано, что экструзионный пенополистирол «Экстрол» способен выдерживать равномерно распределенное давление от подвижной транспортной нагрузки до 70 т/м2.
Фото 1. Строительство федеральной трассы Салехард-Надым с использованием теплоизоляционных плит марки «Экстрол 45»
Изделия из теплоизоляционного материала «Экстрол», применяемые в качестве жестких водо-, био- и морозостойких слоев в составе дорожной одежды предотвращает проявление сил морозного пучения. Теплоизоляционные плиты «Экстрол» выполняют функцию разделительного слоя и обеспечивают равномерное распределение нагрузки.
Внедрение экструзионного пенополистирола в строительство дорожного полотна позволяет:
- равномерно распределить статические и динамические нагрузки и сократить разрушающее воздействие на земляное основание дорожной одежды;
- уменьшить объем ввозимых строительные материалы (щебень, песок, гравий) при строительстве дорог за счет своих физико-технических свойств;
- предотвратить продавливание сыпучих материалов в мягкий грунт или болотистое основание;
- укрепить площадки, расположенные на болотистой местности;
- избежать растепления и дальнейшей просадки вечномерзлых грунтов, за счет низкой теплопроводности материалов;
- исключить воздействия сил морозного пучения за счет создания температурного барьера, не дающего промерзнуть грунтам основания;
- сократить количество привлекаемых человеческих ресурсов и используемой дорожной техники;
- продлить период службы дорожного покрытия, обеспечивая при этом долговременную и безопасную эксплуатацию покрытия.
Многие специалисты уже оценили преимущества экструзионного пенополистирола «Экстрол» и все шире используют его для обустройства территории нефтегазовых промыслов. При проектировании вдольтрассовых автодорог, технологических проездов, площадок под зданиями и сооружениями, а также факельных площадок на вечномерзлых грунтах предусматривается слой из экструзионного полистирола «Экстрол», величина которого в конструкции обычно составляет 150-300 мм.
Раньше мощность теплоизоляционного слоя достигалась за счет укладки плит утеплителя в несколько слоев. Однако, специалисты лаборатории «Завода экструзионных материалов «Экстрол» внедрили новую технологию, благодаря которой сегодня существует возможность возможность производства плит из экструзионного пенополистирола «Экстрол» толщиной до 500 мм. При производстве плит экстра-толщин «Экстрол» используется специальная технология сварки. В процессе сварки поверхности плит раскаляются, затем придавливаются специальными прижимными валиками, в результате чего плиты смешиваются на молекулярном уровне, образуя на выходе цельную плиту.
Фото 2. Строительство взлетно-посадочной полосы в аэропорту города Йошкар-Ола с использованием теплоизоляционных плит марки «Экстрол 45»
У новой технологии имеются значительные преимущества, заключающееся в отсутствии зазоров между плитами, обеспечивая больший срок службы чем у склеенных плит (во время эксплуатации обычная склейка может разрушиться). Меньшее количество плит, требуемое для создания слоя нужной толщины, ведет к сокращению временных и трудовых затрат при монтаже, обеспечивая сокращение сроков строительства и экономию денежных средств.
Однако, это лишь вершина айсберга: технология сварки дает возможность чередовать слои из экструзионного пенополистирола с другими полимерными материалами (пенопласт, вспененный полиэтилен, каучук и пр.). Уже сейчас специалисты лаборатории «Экстрол» ведут испытания по созданию инновационных эффективных соединений, обеспечивающих новые улучшенные эксплуатационные Строительство федеральной трассы Салехард-Надым с использованием теплоизоляционных плит марки «Экстрол 45» свойства материала.
Применение экструзионного пенополистирола в легких насыпях
Достаточно часто возникает необходимость строительства дорожных насыпей в зоне слабых грунтов: в прибрежных регионах и болотистой местности, на территориях с высоким уровнем залегания грунтовых вод. К слабым относят грунты, имеющие прочность на сдвиг в условиях природного залегания менее 0,075 МПа или модуль осадки при нагрузке 0,25 МПа более 50 мм/м (модуль деформации ниже 5 МПа) [1].
При строительстве дорожного полотна на слабых грунтах важен правильный подход, который позволит оптимизировать процесс монтажа и снизить затраты. В данном случае эффективным решением является применение современной технологии – легкой насыпи.
Легкими называются насыпи, которые обладают значительно меньшим удельным весом на квадратный метр при тех же геометрических размерах, благодаря использованию материалов, имеющих значительно меньший удельный вес по сравнению с грунтом. Таким образом достигается существенное снижение давления насыпи на основание, что позволяет возводить легкую насыпь без дополнительных мер по укреплению грунта. В качестве заполнителя легкой насыпи, как правило, применяются плиты из экструзионного пенополистирола.
Фото 3. Строительство федеральной трассы Салехард-Надым с использованием теплоизоляционных плит марки «Экстрол 45»
Впервые облегченные насыпи из экструзионного пенополистирола были применены в 80-х годах прошлого века в Норвегии. Благодаря своим превосходным физико-механическим характеристикам, облегченные насыпи из экструзионного пенополистирола получили распространение в Японии, где часто встречаются слабые грунты и высокая сейсмическая активность, а также в Скандинавских странах, Европе и США. В России такая технология была применена при строительстве автодорожной развязки Кольцевая с Пискаревским проспектом в г. Санкт-Петербург в 2008 году.
Технология строительства легких насыпей с использованием плит из экструзионного пенополистирола «Экстрол» позволяет решить проблемы, связанные с недостаточной несущей способностью грунта, возможностью больших просадок и длительным сроком стабилизации основания. Согласно традиционной технологии возведения насыпей процесс стабилизации осадки составляет около трех лет, поле чего работы могут быть продолжены. Применение экструзионного пенополистирола в качестве замены грунта насыпи позволяет сократить сроки стабилизации до 3–6 мес. [2]. В связи с тем, что в проекты дорожного полотна с использованием легкой насыпи закладывается большое количество экструзионного материала (толщина слоя может достигать 5 м), экономически более выгодно использовать в строительстве плиты экстра-толщины. Применение теплоизоляционных плит «Экстрол» экстратолщины значительно сокращает мощность слоя песка и щебня. Особенно это актуально для регионов, в которых отсутствуют данные строительные материалы.
Согласно подсчетам экспертов, применение теплоизоляционных плит «Экстрол» экстра-толщины при строительстве земляного полотна на слабых грунтах сокращает трудозатраты до 20%, при этом стоимость строительства может снизиться на 10–20%. Так же существенно уменьшаются сроки реализации проекта, так как при выполнении работ нет необходимости использовать услуги специализированных бригад и нанимать тяжелую спецтехнику.
ЛИТЕРАТУРА:
- ГОСТ Р 54476-2011 Грунты. Методы лабораторного определения характеристик сопротивляемости сдвигу грунтов в дорожном строительстве.
- Медрес Е. П., Евтюков С. А. Строительство дорожных насыпей на слабых грунтах: подходы и методы //Наука и транспорт. Транспортное строительство.
