Деформационные швы (ДШ) являются важным элементом искусственного сооружения. Состояние конструкций деформационных швов оказывает значительное влияние не только на плавность, а значит, безопасность проезда по мосту, но и на техническое состояние и долговечность сооружения в целом.
Ненормативное состояние конструкций ДШ ведет к существенным дефектам, не видимым с проезжей части. Речь идет о разрушении конструктивных элементов подмостового пространства: торцов пролетных строений, конструкций опор, подферменников и опорных частей.
Учитывая это, очень важно осуществлять контроль за производством работ при монтаже конструкций ДШ, а также следить за их техническим состоянием в период эксплуатации. Регулярное техническое обслуживание и устранение возникающих дефектов на ранней стадии позволяет существенно увеличить долговечность конструкций ДШ и избежать дорогостоящих ремонтных мероприятий по их замене.
В представленной статье рассматриваются широко применяемые на автомобильных дорогах типы современных конструкций деформационных швов, а именно:
- щебеночно-мастичные деформационные швы;
- однопрофильные и многопрофильные деформационные швы с резиновым ленточным компенсатором (ОП ДШ и МП ДШ),
- резинометаллические деформационные швы.
Щебеночно-мастичные деформационные швы
Щебеночно-мастичные ДШ представляют собой смесь разогретой в термокотле мастики и щебня, выполняемые в уложенном асфальтобетонном покрытии. Конструкция щебеночно-мастичного деформационного шва предусматривает адгезионную анкеровку к бетонному или металлическому основанию (рис.1).
Особенностью щебеночно-мастичных ДШ является отсутствие возможности выставить конструкцию согласно температурной таблице. Таким образом, среднее положение деформационного шва будет соответствовать температуре конструкции пролетного строения, когда производились работы по устройству ДШ, а не средней температуре между расчетными максимальными и минимальными температурами окружающего воздуха.
Поэтому на практике при устройстве щебеночно-мастичных швов (как правило, в теплый период года) конструкция деформационного шва в дальнейшем должна обеспечивать восприятие увеличенного значения температурного перемещения. Многолетний опыт компании «ДШР» показывает, что такие деформационные швы не следует применять на температурно-неразрезных пролетных строениях длиной более 50 м.
В процессе эксплуатации могут возникать могут возникать следующие дефекты:
- разрушение целостности деформационного шва;
- разрушения асфальтобетонного покрытия в зоне деформационного шва;
- трещины между деформационным швом и асфальтобетонным покрытием.
Разрушение целостности щебеночно-мастичного заполнения деформационного шва свидетельствует либо о нарушении технологии при устройстве (перегрев мастики, наличие влаги при производстве работ и т. д.), либо о низком качестве используемого полимерно-битумного вяжущего и/или каменного наполнителя. При обнаружении такого дефекта необходимо оконтурить поврежденный участок шва, произвести выемку материала и заново заполнить нишу со стыком по горячей технологии с существующими участками ДШ (рис.2).
При обнаружении разрушения асфальтобетонного покрытия в зоне деформационного шва необходимо в кратчайшие сроки произвести работы по его восстановлению, поскольку при длительной эксплуатации или высокой интенсивности движения происходит дальнейшее разрушение как асфальтобетонного покрытия, так и разрушение и вынос материала деформационного шва, что кратно увеличивает затраты на устранение дефектов (рис.3).
Трещины между деформационным швом и асфальтобетонным покрытием чаще всего обнаруживаются в зимний период. В большинстве случаев это связано с когезионным отрывом материала шва от асфальтобетонного покрытия, особенно тех марок асфальтобетона, которые обладают большой пористостью, а также из-за угловых перемещений переходных плит в процессе температурного расширения и сжатия (рис.4).
При обнаружении данных трещин эксплуатирующей организацией необходимо произвести проливку трещин битумной мастикой.
При замене верхнего слоя асфальтобетона (слоев износа) на пролетных строениях следует в тот же строительный сезон производить работы по восстановлению щебеночно-мастичного деформационного шва. В противном случае, ДШ, хотя и будет продолжать свою работу в нижнем слое асфальтобетонного покрытия, однако в свежеуложенном верхнем слое станут возникать хаотичные трещины, которые приведут к разрушению покрытия и, соответственно, к более дорогостоящему ремонту (рис.5).
Однопрофильные и многопрофильные деформационные швы с резиновым ленточным компенсатором (ОП ДШ и МП ДШ)
Однопрофильные и многопрофильные деформационные швы с ленточным резиновым компенсатором являются самым распространенным типом деформационных швов на мостовых сооружениях автомобильных дорог.
Для обеспечения долговечности ДШ при производстве работ необходимо контролировать следующие параметры:
- деформационный шов в поперечном сечении необходимо устанавливать по уклону проезжей части сооружения;
- для комфортного проезда отметки деформационного шва должны быть ниже отметок проезжей части на 3-5мм;
- для совместной работы ДШ и пролетного строения на этапе бетонирования и схватывания бетона необходимо осуществлять сварку, как минимум, каждого третьего анкера деформационного шва к арматурному каркасу пролетного строения и шкафной стенки;
- качественно проводить уплотнение бетонной смеси при укладке бетона омоноличивания деформационного шва, после снятия опалубки до запасовки резинового компенсатора проверять на отсутствие раковин под полкой профиля окаймления ДШ.
В процессе эксплуатации деформационных швов с резиновым компенсатором наиболее часто наблюдаются дефекты, связанные с нарушением технологии монтажа.
Одним из наиболее распространенных дефектов является недостаточное уплотнение бетонной смеси при укладке и образовании пазух под полкой окаймления деформационного шва (рис.6).
Первоначально такой дефект обнаруживает себя разрушением прилегающего покрытия дорожной одежды примерно на длину полки окаймления. От динамических нагрузок и смещениям профиля деформационного шва в момент проезда начинают происходить процессы разуплотнения бетона с анкерами деформационного шва; шов начинает шарнирно поворачивается относительно продольной арматуры (рис.7).
Игнорирование данного дефекта или принятие неверного решения относительно дефекта именно элемента дорожной одежды приводит к тому, что при динамических нагрузках на ДШ происходит разрушение как бетона омоноличивания деформационного шва, так и самого шва (рис.8).
При появлении характерных продольных трещин в прилегающем к профилю окаймления деформационного шва необходимо произвести осмотр бетона омоноличивания из подмостового пространства. При обнаружении пустот под профилем произвести их заделку ремонтными составами.
При разрушении металлического профиля деформационного шва и бетона омоноличивания необходимо произвести разборку узла омоноличивания участка деформационного шва, восстановить целостность конструкции ДШ путем ремонта или замены поврежденного участка и произвести омоноличивание с восстановлением дорожной одежды.
На дорогах с высокой интенсивностью движения в процессе длительной эксплуатации при использовании профилей окаймления из марок сталей, не обеспечивающих их износостойкость, может происходить постепенное истирание металлического профиля деформационного шва с последующим выпадением резинового компенсатора (рис.9).
Конструкции деформационных швов необходимо защищать переходными (пришовными) зонами из материалов с высокой износостойкостью и малой величиной колееобразования. Появление колеи в дорожной одежде вызывает большие динамические нагрузки на конструкцию деформационного шва, которые со временем приводят к усталостному разрушению металлических элементов ДШ, ухудшая плавность проезда (рис.10).
Еще одним немаловажным моментом содержания деформационных швов с резиновым компенсатором является соблюдение запрета на очистку резинового компенсатора от грязи иным способом, кроме как продувкой воздухом или промывкой водой из шланга под давлением. Так, попытки механической очистки компенсатора лопатой, или ломом ото льда в (зимний период) приводят, как правило, к повреждению компенсатора и последующим протечкам воды на низ лежащие конструкции.
Резинометаллические деформационные швы.
Резинометаллические деформационные швы, хотя и обладают высокими показателями плавности проезда и уменьшенным шумовым воздействием, требуют определенных затрат на свое устройство (рис.11).
Многолетний опыт применения показывает, что для обеспечения длительной эксплуатации данного типа ДШ, необходимо применение металлической подконструкции (сплошной металлической закладной), обеспечивающей надежное закрепление резинометаллических элементов. Сюда же следует отнести обеспечение надежной связи конструкции деформационного шва с арматурным каркасом пролетного строения и шкафной стенкой (рис.12).
Крепление к железобетонным конструкциям на химических анкерах возможно только на тротуарах и пешеходных мостах. На проезжей части из-за динамического воздействия крепление на химических анкерах быстро приходит в негодность, и начинается отрыв резинометаллических секций деформационного шва (рис13).
Кроме того, наличие вертикального металлического борта на подконструкции защищает резинометаллические секции от бокового ударного воздействия, обеспечивает адгезионное закрепление любого типа переходных (пришовных) зон.
При производстве работ по устройству резинометаллических деформационных швов в процессе монтажа и омоноличивания подконструкции следует руководствоваться теми же требованиями, что и при устройстве деформационных швов с резиновым ленточным компенсатором. Укладку резинометаллических секций нужно выполнять в соответствии с инструкцией (регламентом) завода-изготовителя.
В эксплуатации резино-металлические швы при правильном устройстве довольно неприхотливы. Следует следить за состоянием дорожного покрытия в зоне деформационного шва и своевременностью его восстановления. Также важно периодически производить визуальный осмотр целостности болтовых соединений и вовремя их восстанавливать.
В течение длительной эксплуатации возможно истирание верхнего защитного слоя резины секции резинометаллического деформационного шва или повреждение защитного металлического борта при разрушении прилегающего дорожного покрытия либо переходной (пришовной) зоны.
Деформационные швы, как следует из вышесказанного, обладают высокой ремонтопригодностью — достаточно заменить повреждённые секции и восстановить металлический борт.
