Безопасность полимерных покрытий в строительстве мостов

Ежегодно Всемирный экономический форум составляет Рейтинг качества дорог, в котором Россия стабильно занимает не лучшие позиции (2017 год – 123 место, 2018 – 114 место из 138 стран). Дело в том, что автомобильные дороги с асфальтобетонными покрытиями являются основой дорожной сети нашей страны, несмотря на то, что данные покрытия в некоторых климатических условиях Российской Федерации показали себя не с лучшей стороны. Но до недавнего времени альтернативы этим покрытиям не было.

Одной из основных проблем асфальтобетона является низкое качество поставляемых материалов, что приводит к быстрому разрушению покрытия. Некачественный асфальтобетон особенно в экстремальных климатических условиях (значительные перепады температур) и на сложных конструкциях (разводные мосты) способствует образованию волн и сдвигов из-за недостаточной прочности и пластичности, а также трещин из-за излишней хрупкости и шелушения вследствие пористости и недостаточной водостойкости. Поэтому необходимость в его ремонте возникает уже через 4-5 лет эксплуатации на автодороге и через 2-3 года на автомобильных мостах.

Специфика мостового ездового полотна

Работа мостового ездового полотна отличается от работы на автомобильной дороге: износ происходит гораздо быстрее. Как показывает практика уже после первого года эксплуатации моста в традиционной дорожной одежде из уплотняемых асфальтобетонов появляются продольные трещины. С введением актуализированных нормативных документов, а именно СП 35.13330.2011, уменьшающих толщину дорожной одежды мостов, старые покрытия показали свою непригодность из-за быстрого износа, и в устройстве ездового полона стали применяться более современные типы асфальтобетона – щебеночно-мастичный (ЩМА) и литой асфальтобетон.

Применение литого асфальтобетона позволяет уменьшить толщину дорожной одежды и риск возникновения трещин вследствие его хорошей работы на растяжение при изгибе (предел прочности на растяжение - 5,6 МПа). Но он обладает низкими сцепными свойствами и поэтому, как правило, применяется в качестве нижнего слоя дорожной одежды совместно с ЩМА. Эти два слоя обладают одинаковой деформативностью, которая достигается использованием в их основе полимер-битумного материала.

В последнее время набирает популярность устройство ездового полотна с применением тонкослойных полимерных покрытий. Использование таких покрытий обусловлено следующими качествами: малая толщина, низкий вес, отличная адгезия к большинству строительных материалов, значительное сокращение сроков ремонта дорожной одежды. Для некоторых проблемных зон ездового полотна мостов применение этого современного материала является единственным возможным решением.

Особенности тонкослойного полимерного покрытия

Самое главное преимущество материала - его малый вес. Тонкослойное полимерное покрытие легче типовой конструкции из литого асфальтобетона почти в 6,5 раз, а стандартного покрытия из уплотняемого асфальтобетона – в 8. Использование этого материала позволяет значительно снизить нагрузку от массы мостового полотна на пролетные строения, чем обусловлено его активное применение на металлических мостах.

Еще одним преимуществом материала является высокая адгезия к различным видам основания (металл, бетон).

Другая его особенность - повышенная стойкость к воздействию таких агрессивных сред, как атмосфера промышленных районов, выхлопные газы от автотранспорта, агрессивные осадки, противогололедные реагенты. (ГОСТ Р 53627-2009).

Полимерные покрытия также обладают водонепроницаемостью, поэтому используются и как гидроизоляция, и как дорожная одежда мостов.

Применение полимерного покрытия Матакрил в России

Тонкослойное полимерное покрытие Матакрил в России изначально стали применять для устройства пешеходных мостов в 1998 году, и данные объекты не нуждаются в ремонте до сих пор (хотя прошло уже больше 20 лет). Для строительства ездового полотна впервые этот материал был использован в 2005 году, а в 2009 году был разработан государственный стандарт по применению тонкослойных полимерных покрытий на проезжих частях мостов.

Использование материала Матакрил при ремонте мостов оказалось очень востребовано в Санкт-Петербурге. В самом городе, не учитывая пригородов, находится больше 342 мостов, каждый из которых имеет свою историю, свои конструктивные особенности, свой неповторимый архитектурный облик, и нуждается в правильной эксплуатации. Особенно это касается разводных мостов, где при ремонте дорожного полотна, помимо снижения грузоподъёмности возникают и другие проблемы.

Замена дорожного полотна на Кантемировском мосту в Санкт-Петербурге

Мост через реку Большая Невка, построенный в 1979-1982 годах, представляет собой 15-ти пролётное сооружение с разводным однокрылым пролётом посередине. В 2015 году на проезжей части разводного пролёта была выполнена замена дорожного полотна на тонкослойное полимерное покрытие Матакрил, так как другого подходящего решения не было.

Если бы был использован литой асфальтобетон, то каждый сантиметр дорожной одежды снижал бы грузоподъемность моста более чем на 20 т. Другая проблема для использования литого асфальтобетона – сползание, так как он имеет большой вес и малое сцепление с несущей поверхностью, в то время как угол подъема пролета весьма значительный.

Таким образом, 4 года назад на проезжей части разводного пролёта было уложено тонкослойное полимерное покрытие на основе полиметилметакрилата Матакрил. Эксплуатирующая организация оценивает результат очень высоко.

Ремонт Солотчинского моста с применением полимерного покрытия Матакрил

Самым значительным сооружением с применением тонкослойного полимерного покрытия Матакрил  в России является Солотчинский мост через р. Оку в Рязани. Данный материал для ремонта этого объекта был выбран вовсе не случайно. Дело в том, что мост был построен с использованием сверхпрочного гидрофобного гидротехнического бетона с целью избежать частых ремонтов. Данный материал оправдал себя, необходимость в ремонте появилась только спустя 46 лет. Предпроектные исследования и инструментальный анализ показали, что бетон мостового полотна сохранил очень высокую прочность, и для его фрезерования и демонтажа потребуется дорогостоящая техника, расходные материалы и приблизительно два года! Кроме того, полный демонтаж с последующим устройством традиционной одежды ездового полотна из асфальтобетона был признан не только нецелесообразным, но даже и опасным. Ранее уже пробовали убрать старый бетон на мосту через реку Оку в Рязани, и это привело к появлению трещины на несущей балке. Ведь для того чтобы уложить традиционную дорожную одежду или литой асфальтобетон потребуется срезать не менее 110 мм бетонной плиты основания, толщина которого 200 мм.

Ввиду данных причин технический совет министерства транспорта Рязанской области принял решение использовать для ремонта эстакадной части моста через реку Оку тонкослойное полимерное покрытие Матакрил. Это покрытие уже успело зарекомендовать себя, как способное справиться с трудными задачами, какой и оказался ремонт Солотчинского моста.

Развенчивание мифов, созданных водителями Рязани

Миф 1. Покрытие является слишком скользким

Любая традиционная дорожная одежда становится более скользкой при обильных осадках, и полимерное покрытие не является исключением. При этом, езда в сильный дождь по дороге, покрытой тонкослойным полимерным покрытием ничем не отличается от езды по литому асфальтобетону (тоже гидрофобному) – популярному материалу, используемому при строительстве мостов федерального значения (на дорогах категории 1А и 1Б). Коэффициент сцепления полимерного покрытия Матакрил выше установленного нормативами.

Миф 2. Материал новый, непроверенный

Данное покрытие активно применяется не только в Санкт-Петербурге, но и в суровом климате Сибири, например, на мосту в Благовещенске, по которому ездит в основном грузовой транспорт. Также этот материал используется в оборонной промышленности, где успешно зарекомендовал себя.

Миф 3. Покрытие должно было выровнять мост

Данное покрытие является саморавняющимся и позволяет выровнять поверхность, но незначительно. Максимальный размер неровностей не должен превышать 5-7 мм, на мосту в Рязани неровности достигали 35 мм. То есть невозможно выровнять тонкослойным полимерным покрытием, толщиной 15-16 мм, столь значительные углубления. Но несмотря на это, технический совет министерства транспорта Рязанской области решил применить данное покрытие, так как мост нуждался в ремонте, а ограничивать транспортное сообщение на года неприемлемо.

Миф 4. Полимерное покрытие привело к росту количества аварий

Езда поэтому виду покрытия ничем не отличается от езды по гидрофобному бетону, по которому в течение последних 46 лет ездили Рязанцы. В соответствии с ПДД на мостах предусмотрены различные ограничения, такие как запрет на остановку, стоянку, движение задом, разворот, обгон. И истинная причина аварий кроется в халатном нарушении данных правил, ведь аварии происходят на протяжении всего моста, а не только в том месте, где применено тонкослойное полимерное покрытие. 17 августа 2019 года на мосту произошли две аварии: первая – на новом покрытии, а вторая – на асфальтовом.

Миф 5. Покрытие быстро вытирается

Полимерное покрытие Матакрил обладает высокой износостойкостью, для сравнения в несколько раз выше чем у щебеночно-мастичного асфальтобетона (ЩМА), который обрел высокую популярность именно благодаря этому качеству. Пример: на Нагатинском мосту в Москве за 3 года эксплуатации покрытие ЩМА стерлось на все 6 см толщины верхнего слоя дорожной одежды, в то время как полимерное покрытие за это же время стерлось бы на 1 см. Но слой полимерного покрытия тоньше, чем ЩМА, поэтому срок службы обоих типов покрытий с точки зрения износостойкости сопоставим.

Миф 6. Покрытие неровное из-за того, что наносилось вручную

Нанесение с помощью спецтехники действительно позволяет добиться более ровной поверхности, но нанесение полимерного покрытия в соответствии с существующей технологией может быть выполнено только вручную. Качество дорожной одежды полностью соответствует установленному ГОСТу. См. видео

Полимерное покрытие может справиться с большим количеством задач, с которыми не могут справиться другие популярные дорожные покрытия, но оно не является панацеей.

Эксплуатация такой дорожной одежды отличается от обычного асфальтобетонного покрытия, следует регулярно проводить его осмотр на наличие дефектов. При уменьшении износостойкого слоя покрытия более, чем на 55% от всей толщины покрытия, необходимо восстанавливать верхнее износостойкое покрытие до проектной толщины и только из оригинальных материалов. Также рекомендуется избегать пролива растворов кислот и щелочей бóльших концентраций, чем указанно в Таблице химической стойкости материалов. Не использовать для очистки от снега и льда металлических ломов и других инструментов, способных повредить дорожную одежду. Но не стоит забывать, что применение тонкослойного полимерного покрытия является точечным - на уникальных объектах, поэтому следить за ним в рамках эксплуатации не составит большого труда.

Правильная эксплуатация, своевременный ремонт позволят прослужить покрытию на протяжении долгих лет.