СВОЙСТВА И КОНСТРУКЦИЯ
Асфальтобетонное покрытие — одна из разновидностей гидроизоляционных экранов, применяемая при проектировании противофильтрационных элементов грунтовых плотин и гидроизоляционных покрытий доньев водохранилищ. В сравнении с другими решениями по гидроизоляции гидротехнических сооружений экран из асфальтобетона характеризуется рядом преимуществ:
– гибкость и деформируемость;
– невосприимчивость к большому перепаду температур;
– хорошая сопротивляемость ультрафиолетовому (солнечному) излучению;
– общая высокая эксплуатационная надежность;
– относительно низкая стоимость возведения;
– низкая стоимость ремонтно-восстановительных работ;
Указанные преимущества асфальтобетонного покрытия позволяют проектировать данный тип противофильтрационного элемента для исключительно больших площадей. Известны примеры реализованных проектов с укладкой асфальтобетонной гидроизоляции на откосы дамб и донья водохранилищ с общей площадью 1 км2 (100 га) и более (мелиоративное водохранилище в Ливии и др.).
Применяемая асфальтобетонная смесь включает следующие компоненты: битум, песок и щебень. Конкретные физико-механические свойства получаемой смеси зависят от соотношения компонентов и их марки (в первую очередь — марки битума).
Собственно асфальтобетонное покрытие обычно выполняется из двух слоёв:
– биндерный слой — выполняет связующие функции, характеризуется малой плотностью и большей пористостью;
– основной слой — выполняет герметизирующие функции, характеризуется повышенной плотностью и малой пористостью;
– слой горячей битумной мастики.
Схема асфальтобетонного покрытия верхового откоса грунтовой плотины и ложа водохранилища
Толщина асфальтового материала зависит от проектного гидростатического давления. К примеру, при глубине 20―30 м ориентировочная толщина основного слоя асфальтобетона может находиться в диапазоне 50―70 мм. Толщина биндерного слоя обычно равна или несколько превышает толщину основного слоя. Толщина облицовочной битумной мастики составляет 1―2 мм.
Укладка слоев асфальтобетонного покрытия на откосе производится на подготовленное и выровненное основание и дренажный слой. Для получения качественного основания в проекте обычно назначается уплотнение тела плотины или дамбы (а в случае дна водохранилища или бассейна — коренного грунта основания) до коэффициента уплотнения не менее 0,95. Дренажный слой необходим для обеспечения отвода воды, профильтровавшейся через асфальтобетонный экран, в дренажную систему. Обычно данный слой выполняется в виде последовательной отсыпки по откосу (или дну) двух материалов: щебня и песка. Толщина каждого такого слоя принимается равной в пределах 100―300 мм.
Укладка асфальтобетона сильно осложняется необходимостью проведения строительных работ на откосах. С этой целью для всей специальной техники — асфальтоукладчиков, транспортеров асфальтобетона и дорожных виброкатков — в обязательном порядке требуется дополнительное крепление канатами к верхней отметке (гребню) сооружения. Для этого на гребне устанавливаются передвижные лебедки.
Сопряжение асфальтобетонного экрана с другими капитальными конструкциями из монолитного железобетона (подпорными стенами, водосбросами) выполняется посредством деформационных швов. Полость такого шва заполняется битумной мастикой, а в качестве основного гидроизоляционного элемента используются шпонки из нержавеющей стали или меди, с гибкой центральной вставкой.
ЭКСПЛУАТАЦИЯ
Асфальтобетонное покрытие характеризуется достаточно высокой степенью надежности и показало себя в качестве эффективного гидроизоляционного решения для напорных гидротехнических сооружений. Вместе с тем можно выделить ряд дефектов, проявляющихся у асфальтобетонных экранов в ходе длительной эксплуатации:
1. Отслоение основного гидроизоляционного слоя от подстилающего его биндерного слоя — возникает в случае проникновения воды из водохранилища через основной слой покрытия; основной причиной такого типа повреждения асфальтобетона является низкое качество первоначальных строительных работ;
2. Деструкция асфальтового материала — возникает в зоне переменного уровня воды, характеризующегося условиями частого чередования между воздушной и водной средами при одновременном действии перепадов температуры; в ходе длительной эксплуатации объекта (не менее 20―30 лет) материал основного слоя асфальтобетона, расположенного в зоне переменного уровня, теряет эластичность, становится ломким и в нем развиваются активные процессы растрескивания.
Проект ремонта или реконструкции асфальтобетонных покрытий обычно предусматривает в качестве основного решения замену всей толщи асфальтобетона (основного и биндерного слоев) на участках его интенсивного повреждения. Асфальтобетон на демонтируемом участке вырезается фрезой и утилизируется, а на его место укладываются новые основной и биндерный слои гидроизоляционного покрытия. Все строительные работы ведутся насухо, с частичным опорожнением водоёма.