13.10.2019

Виброрезонансная деструктуризация цементобетона

Виброрезонансная деструктуризация (фрагментированое разрушение) цементобетонных покрытий — это уникальная технология для решения проблемы перекрытия и утилизации старого цементобетона на дорожных и аэродромных покрытиях, путём преобразования его в нежесткое основание, готовое к укладке новых слоёв асфальта или цементобетона.

Виброрезонансный ударный процесс протекает при частотах 42-49 Гц и низкой амлитуде 5-21мм, разрушая целостность существующего бетона таким образом, что сразу обеспечивается возможность начать укладку поверх фрагментировано-разрушенной структуры, одновременно устраняя проблему формирования отраженных трещин.
Виброрезонансная деструктруризация решает следующие проблемы:
— отраженные трещины
— потеря склеивания
— повреждение от влаги
— грубые неисправности полотна
— ASR (щелочно-силикатную) и другие дегенеративные реакции

Процесс виброрезонансной деструктуризации

ЧУП «Дорожные Технологии и Материалы» совместно с американской компанией RMI (Resonant Machines Inc.) представляет технологию виброрезонансной деструктуризации цементобетонных покрытий автомобильных дорог и аэродромов в Республике Беларусь.

Отличительной особенностью данной технологии деструктуризации обеспечивает фрагментацию цементобетонного покрытия на всю его толщину без разрушающего воздействия на укрепленное основание.

Структура деструктурированного слоя цементобетона при этом имеет вид «складной картинки» (Puzzle) и представляет собой аналог слоя из заклиненного щебня.

Бетонная плита, разделенная на фрагменты, перестает работать как единое целое. Получаемые фрагменты, расположенные под углом ~45° к поверхности, за счет плотного сцепления между собой работают совместно, распределяя нагрузки по большей площади. При этом жесткая дорожная одежда переводится в категорию нежесткой.

Деструктуризация цементобетона на всю толщину с расположением фрагментов под углом 40°-50°

Скорость и стоимость работ

Базируясь на 22-х летнем опыте в 25 странах мира достигнуты средние показатели: технология позволяет проводить реконструкцию на 60% дешевле в сравнении с подходом «убрать и заменить» и в 5 раз быстрее (20% изначального времени) !!!

При расчёте времени выполнения работ следует ориентироваться на норму 3500 м2 в 8-ми часовую смену для покрытий с толщиной слоя до 30 см.
Стоит отметить, что как только виброрезонансные бетоноломы RMI выполнили стартовый (буферный) объем разрушения, то за ними сразу может идти укладка, что обеспечивает невероятную скорость выполнения работ.

Базовая технологическая карта

  1. Закрытие движения по полосе
  2. Виброрезонансная деструктуризация
  3. Прикатка 10-тонным виброкатком 1-3 прохода
  4. Укладка асфальтобетона / цементобетона
  5. Выполнение инфрастуктурных работ
  6. Открытие движения

Пример №1 : Реконструкция участка трассы

Вводные данные: дорога первой технической категории, 2 полосы в каждом из направлений движения, ширина направления 8 метров (16 метров общая), длинна 24 километра, цементобетон без армирования, толщина 25 сантиметров.

Проектом предусмотрена:
— виброрезонансная деструктуризация
— укладка асфальтобетона в 2 слоя толщинами 8 см и 4 см (плотность ~2.5 т/м3).

Работают 3 машины для виброрезонансной деструктуризации (ВРД).

Калькуляция: 8 м x 24000 м = 192 000 квадратных метров в направлении и 384 000 м2 общая площадь.
Производительность ВРД при 10 часовой работе: 3500 м2 x 10/8 x 3 = 13125 м2 / сутки.

  1. Переброс движения на соседнее направление на секции протяженностью 12 километров (96 000 м2)
  2. ВРД в течении 4-х дней (52 500 м2) и продолжение процесса
  3. Старт укладки (5-ый день) нижнего слоя асфальтобетона 8 см, из расчёта 2400 тонн смеси в день, что составляет 2400 т / (8 м x 0.08 м x 2.5 т/м3 ) = 1500 метров — длинна участка, или 1500 м x 8 м = 12000 м2 /день
  4. На 8ой день перекрывается вторая секция в 12 км, ВРД продолжается
  5. По состоянию к концу 12 дня, 12 километров (96 000 м2 / 12000 м2/сутки = 8 + 4) должны быть перекрыты нижним слоем асфальтобетона, дальше укладка верхнего слоя
  6. По состоянию на 15-день ВРД одного направления завершён
  7. На 21-е сутки (8 + 8 + 4 + 1) стартует укладка верхнего слоя (4см), производительность 3000 погонных метров или 24000 м2 / день (2400 т / ( 8 м x 0.04м x 2.5 т/м3 ) )
  8. К концу 28-го дня укладка верхнего слоя завершена
  9. 29..31 сутки — инфраструктурная реорганизация, движения
  10. 60..62 день открытие движения по всему участку

Данный пример показывает, что за 2 месяца возможно провести реконструкцию 4-х полосной цементобетонной дороги, общей протяженностью 24 километра, преобразовав старое покрытие в основание и уложив 2-слоя асфальтобетона поверх. Этот процесс может происходить и быстрее, если оптимизировать тайминги буферного задела, и проведя параллелизацию укладки верхних и нижних слоёв, например укладывая нижний слой в ночью, тем самым получив дополнительную производительность.

Пример №2 : Реконструкция взлетно-посадочной полосы

Вводные данные: взлетно-посадочная полоса аэропорта, общей площадью 222000 м2 (длина 3700 м, ширина 60 м), конструкция одежды: нижний слой цементобетон толщиной 28 см, битумно-песчаная прослойка 3 см, верхний слой армированный цементобетон 20см.

Проектом предусмотрено:
— удаление верхнего слоя для последующей переработки и использования в качестве материала основания для прилегающих территорий
— виброрезонансная деструктуризация (ВРД) нижнего слоя под основание
— укладка цементобетона толщиной 35 см, марки B40 Bbtb 4.8. F200*

Калькуляция: целесообразно разбить существующую ширину 60 метров на 8 секторов по 7,5 метров (стандартная ширина укладки одного бетоноукладчика)
Площадь сектора составит 7,5 м x 3700 м = 27750 м2
Производительность при 12-ти часовой смене и наличии 3-х машин составит: 3500 м2 x 12/8 x 3 = 15750 м2 / сутки.
Время фрагментации сектора: 27750 м2 / 15750 м2 / сутки = 1.77 суток
Производительности отделения арматуры, удаления каменного материала и фрезерования принимаем равным производительности ВРД.
Производительность укладки 2000 м3 / 12 часов (1.5 смены в сутки)

  1. Начало работ ВРД верхнего слоя для последующего удаления в течении 2-х дней (1 сектор полностью готов), ВРД продолжается
  2. 3-день — старт отделения и последующей уборки арматуры
  3. 5-день — старт удаления каменного материала
  4. 7-день — старт фрезерования песчано-битумной подушки
  5. 16 день — начало ВРД нижнего слоя под основание
  6. 19 день — начало укладки цементобетона
  7. 29 день — завершение укладки 4-х секторов (50 % объема)
  8. 30 день — завершение работ по ВРД, переход на работы с перроном, РДА, РДС, ДДЛ
  9. 57 день — набор конечной прочности 50% полосы
  10. 58 день — завершение укладки цементобетона
  11. 87 день — набор конечной прочности всем уложенным цементобетоном

Временное распределение может отличаться в зависимости от ширины выбранного сектора, марки и толщины цементобетона и прочих проектных особенностей а также погодных условий во время укладки, однако для конкретного примера приведены реальные показатели.

Пример №3 : Капитальная реконструкция трассы E34 в Бельгии, секция 5

В данном примере взяты показатели из работ 2019-го года, которые осуществлялись на трассе E34 в Бельгии на подходе к голландской границе. Проект относился к категории «убрать и заменить» с использованием ВРД и элементами вторичной переработки материалов для замены.

Параметры дороги: ширина 12 метров в каждом направлении, цементобетонное покрытие со сплошным армированием, толщина 25..30 см.

5-я секция проекта составляла 200000 м2, была разбита на 2 фазы по 30 дней
Работы производилась в следующей порядке:
— переброс полос движения
— виброрезонансная деструктуризация армированного цементобетона — удаление и уборка арматуры
— уборка и переработка старого цементобетона
— ресайклинг с распределением цемента на глубину 30см
— укладка старого цементобетона с добавлением цемента 3% по массе (тощий цементобетон)
— укладка асфальтобетона толщиной 18 см в 3 слоя: 8 + 7 + 3 (ЩМА)
— открытие движения и повторение фазы для второй половины объема

Фактическая производительность ВРД (работало 2 машины) составила 14000 м2 в смену, что экювалентно = 7000 м2 в смену на механизм

Все работы были завершены за 55 дней.

Видео о проекте можно посмотреть ниже:

Нормативные документы

Республика Беларусь: ДМД 02191.2.005-2006
Российская Федерация: СТО 38956563.01-2010