Данная статья посвящена технологии устройства тротуарной плитки из бетона: указаны требования к необходимым материалам, описано применяемое оборудование для уплотнения слоев основания и укладки тротуарной плитки. Кроме того, рассмотрены вопросы контроля качества работ и установки в дорожное покрытие из искусственных камней мощения сопутствующих изделий (водосборные лотки, люки, светильники).
Описанная в статье технология устройства тротуарной плитки может быть применена как для больших объемов мощения в условиях города, так и для мощения дорожек и площадок на загородном участке. Поэтому надеемся, что данный материал вызовет интерес и у специалистов (проектировщиков, строителей), и у владельцев загородных участков.
Мостовые строились в Санкт-Петербурге с начала XVIII века. Первые были дощатыми, затем стали применять различные способы мощения: булыжное, торцовое, металлическое и др. В 1909 году Петербургская городская дума приняла постановление, согласно которому строить и содержать мостовые должны были домовладельцы. Документ содержал подробную инструкцию о порядке организации работ по мощению и технические правила их производства. В 1913 году обозреватель «Петербургской газеты» писал: «Мостовые - сплошная непрерывная катастрофа, позорящая столицу». «Да, у нас мостовые невозможные», - признавался городской глава.
Искусственные покрытия дорог - это сложные и дорогостоящие инженерные сооружения, поэтому вопросы повышения их качества, увеличения долговечности и одновременно уменьшения стоимости строительства занимают многих специалистов.
На этапе проектирования дорожного покрытия тротуарной плиткой очень важно правильно назначить и рассчитать конструкцию дорожной одежды, предусмотреть продольные и поперечные уклоны покрытия, выбрать и расположить водосборные устройства, а также внимательно отнестись к выбору искусственного камня. Необходимо заранее соотнести формы и размеры камней с конкретным местом мощения, учитывая при этом встраиваемое дополнительное оборудование (световые приборы, систему снеготаяния).
Дорожное покрытие тротуарной плиткой (рис. 1) - это многослойная конструкция, воспринимающая внешнюю нагрузку и передающая ее на подстилающий грунт. Как правило, она состоит из покрытия, несущего и (при необходимости) дополнительного слоев основания, а также грунта земляного полотна.
Рис. 1. Дорожное покрытие тротуарной плиткой
Правильное устройство тротуарной плитки эффективно воспринимает воздействие от автомобильного и пешеходного движения, а также от атмосферных факторов. Покрытие включает:
- собственно покрытие из искусственных камней высотой сечения 60... 140 мм;
- заполнение швов между искусственными камнями 3...5 мм;
- выравнивающий (монтажный слой) толщиной 3–5 см в уплотненном состоянии, предназначенный для устранения неровностей основания.
Основание - часть дорожной одежды, обеспечивающая совместно с покрытием перераспределение и снижение давления на нижележащие дополнительные слои или грунт земляного полотна. Оно может быть выполнено из различных материалов: щебня, пескоцементной смеси, щебня, укрепленного цементом или расклинцованного пескоцементной смесью. Дополнительный слой основания, в зависимости от решаемых задач, может выполнять морозозащитную, дренирующую или теплоизолирующую функцию.
Дорожное покрытие тротуарной плиткой рассчитывается по критериям предельного состояния для нежестких дорожных одежд. В результате расчета определяется конструкция покрытия и толщина слоев основания (значения данной величины не должны быть меньше указанных в таблице на рис. 2).
Рис. 2. Минимальная толщина слоев основания дорожного покрытия при устройстве тротуарной плитки
Следует помнить, что толщина слоя должна превышать размер наиболее крупных частиц каменных материалов не менее, чем в 1,5 раза (кроме щебня с пропиткой).
Для типовых условий строительства существуют специальные справочники или каталоги, где приводятся типовые конструкции дорожных одежд с покрытием из камней мощения в зависимости от грунта, типа местности (уровня грунтовых вод – УГВ), толщины искусственного камня и коэффициента прочности. Последний назначается в зависимости от категории городских улиц и дорог. Так, для магистральных улиц общегородского значения = 1, а для улиц местного значения = 0,84. Пример назначения толщины слоев основания из песка и щебня, представлен в таблице на рис. 3.
Рис. 3. Пример определения параметров слоев при устройстве тротуарной плитки
Дорожное покрытие из искусственных камней мощения высокодеформативное из-за небольших размеров составляющих его камней. Поэтому еще на стадии проектирования, следует предусматривать применение разделительных прослоек из геотекстилей и геосеток, которые служат для перехвата и отвода поверхностных вод, проникающих в конструкцию через швы между камнями, а также для устранения возможного взаимного перемешивания материалов слоев дорожной одежды (рис. 4).
Рис. 4. Принцип работы геотекстильной прослойки в дорожном покрытии из искусственных камней мощения
Эти прослойки располагаются как между монтажным слоем и основанием, так и между слоями основания и грунтом. Геосетки из полимерных материалов выполняют функцию армирования, укрепления оснований дорог (рис. 5).
Рис. 5. Принцип работы геосетки в дорожном покрытии
Применение геосинтетических материалов (геотекстиль, геосетки) при устройстве тротуарной плитки существенно повышает несущую способность конструкции и предотвращает ее неравномерную осадку за счет предотвращения вдавливания щебня в грунт, вымывания песка в щебеночный слой и армирующего эффекта (рис. 6).
Рис. 6. Сравнение принципа действия геосетки и георешетки в дорожном покрытии
Преждевременное разрушение дорожных покрытий из искусственных камней мощения может происходить из-за деформаций морозного пучения грунтов основания, которые являются следствием недостаточной морозоустойчивости дорожных конструкций.
Традиционной мерой обеспечения морозоустойчивости является использование непучинистых минеральных материалов в качестве морозозащитных слоев. Их устройство увеличивает общую толщину покрытия, а также его стоимость. В некоторых случаях это невозможно из-за условий строительства (неглубоко пролегают подземные коммуникации). В качестве альтернативы сыпучим морозостойким материалам могут быть использованы теплоизоляционные материалы с низкими показателями теплопроводности и водопоглощения, но с достаточной прочностью, например, экструзионный пенополистирол. Так, в Санкт-Петербурге при проектировании дорожного покрытия на Большой Морской и Малой Морской улицах впервые был предусмотрен теплоизоляционный слой из пенополистирольных плит. Благодаря этому толщина дорожного покрытия составила всего 0,6 м с требуемым запасом прочности. Проектом была предусмотрена раскладка плит переменной толщины с постепенным выклиниванием теплоизоляционного слоя для предотвращения появления трещин на сопряжении новой дорожной одежды со старой.
При назначении поперечных уклонов следует учитывать, что водоотводящая способность дорожных покрытий из искусственных камней мощения примерно на 20% ниже, чем у асфальтобетонных. В связи с этим результирующий уклон к лоткам или другим водоотводящим устройствам должен быть не менее 2,5 %. Для обеспечения отвода воды от водосточных труб необходимо предусматривать специальный желоб или бетонные лотки (рис. 7).
Рис. 7. Установка в дорожное покрытие бетонных водосборных лотков
При устройстве тротуарной плитки вдоль зданий не следует забывать и о вопросах, связанных с гидроизоляцией их заглубленных частей. Это способствует увлажнению стен зданий и подтоплению подвалов. Одна из простых мер по отводу поверхностных вод - устройство дренирующей или отводящей прослойки под монтажным слоем.
На этапе проектирования дорожных покрытий из искусственных камней мощения может быть предусмотрена система снеготаяния. Суть ее в том, что под поверхность тротуара устанавливаются источники тепла, которые предотвращают образование наледи в самые опасные периоды. В основании площади укладываются нагревательные кабели, которые и обеспечивают ее безаварийную эксплуатацию.
Основные этапы технологического процесса устройства тротуарной плитки следующие: устройство слоев основания с уплотнением; устройство монтажного пескоцементного слоя, укладка тротуарного камня; уплотнение; заделка швов (прометание).
Учитывая повышенную деформативность покрытия из искусственных камней мощения, следует принять меры, обеспечивающие высокий коэффициент уплотнения грунта и слоев основания. Уплотнение основания производится статическими катками, виброкатками или виброплитами (рис. 8).
Рис. 8. Уплотнение основания виброплитой при ремонте тротуаров
Разделительные прослойки укладываются на всю ширину площади мощения с нахлестом не менее 10 см на полотнище. При устройстве оснований из щебня методом заклинки для предотвращения возможности выноса песка из монтажного слоя в слой основания следует выполнять двухразовую расклинку фракциями 10–20 и 5–10 мм для щебня основной фракции 40–70 мм. Для щебня меньшей основной фракции допускается выполнение расклинки в один этап с использованием смеси фракций 0–10 мм. Невыполнение этих требований может привести к потере устойчивости камней мощения в покрытии.
Монтажный слой устраивается с тем же поперечным уклоном, который предусмотрен для поверхности покрытия. Материал этого слоя (песок, пескоцемент) распределяется по поверхности основания вручную или механизированным способом. Объем материала должен обеспечивать толщину монтажного слоя не менее 3 см и не более 5 см в уплотненном состоянии в любом месте по площади покрытия. Превышение толщины монтажного слоя может явиться причиной дополнительных пластических деформаций покрытия в ходе эксплуатации, что приведет к нарушению его ровности.
При устройстве данного слоя следует иметь в виду, что после строительной операции посадки искусственных камней поверхность покрытия должна возвышаться над верхом борта (бордюра) примерно на 0,5 см (запас на осадку покрытия в ходе эксплуатации). Запас на вибропросадку искусственных камней мощения составляет примерно 1-1,5 см. При вибрации материал монтажного слоя должен проникать в швы снизу, частично обеспечивая их заполнение. Искусственные камни следует укладывать на подготовленный монтажный слой, соблюдая ширину швов 3-5 мм по рисунку, установленному проектом. Швы расширения должны быть 8-10 мм шириной, а ширина «зеленых» и дренирующих определяется в проекте. Укладка камней в покрытие может производиться вручную (рис. 9) или механизированным способом (с помощью специальных машин).
Рис. 9. Мощение бетонной тротуарной плиткой
На рис. 10 показан укладчик камней мощения фирмы «PROBST» (Германия). При механизированной укладке монтажный слой следует прикатать ручным или легким тротуарным катком с гладкими вальцами за 1-2 прохода. Сложно укладывать элементы блочного покрытия в местах примыкания к решеткам и колодцам подземных сооружений.
Рис. 10. Машина для укладки камня в дорожное покрытие
В зарубежной практике строительства, чтобы упростить эту операцию, используется адаптер («PROBST», Германия) для радиальной резки бетонных камней (рис. 11). Погрузка бетонных камней мощения и их разгрузка сбрасыванием не допускаются.
Рис. 11. Адаптер для радиальной резки камней мощения
Одновременно с укладкой производится заполнение швов. Для этого применяют песок или пескоцементная смесь с содержанием цемента 8–12% по массе. Для заполнения швов могут использоваться специальные машины, например, метущие щетки (рис. 12) фирмы «PROBST» (Германия). Для заполнения «зеленых» швов (рис. 13), рекомендуется песчано-гравийная смесь или смесь песка со щебнем 0-10, перемешанная с растительным грунтом в отношении примерно 1:1. Нужно помнить, что швы должны быть заполнены на всю высоту камня.
Рис. 12. Метущие щетки
После укладки камней в покрытие следует прочно посадить их на место вручную (ударами через деревянную, пластиковую или резиновую прокладку) или с помощью кратковременной вибрации ручной виброплитой.
Относительно недавно на строительном рынке появились камни мощения с размытой (фактурной) поверхностью с включением в лицевой слой различных природных наполнителей (кварцита, габродиабаза, гравия, гранита). Для вибропосадки таких камней следует использовать виброплиты с полиуретановыми подкладками. Необходимо помнить, что данная операция должна быть произведена до того, как камни займут в дорожном покрытии прочное, устойчивое положение.
Рис. 13. Использование фиксаторов из прочного пластика для устройства зеленых швов в дорожном покрытии
При устройстве тротуарной плитки важно обеспечить надежное закрепление крайних рядов. Устройство бокового ограждения (бордюра) из бортовых камней выполняется по обычной технологии: камни должны быть установлены на бетонное основание по песчаной (щебеночной) подушке, швы между ними заполняются цементным раствором. Эта операция должна быть закончена до устройства монтажного слоя. В противном случае через незаделанные швы может выноситься песок данного слоя, что приведет к потере устойчивости камней. Для закрепления краев дорожек и площадок, где не предполагается заезд автотранспорта, можно использовать гибкие пластмассовые бордюры (рис. 14).
Рис. 14. Бордюр гибкий для тротуарной плитки
Если проектом предусмотрена система снеготаяния, то на слой основания из щебня, чтобы при включении обогрева не нагревать землю внизу, укладывается теплоизоляция - пеноплэкс. Затем кладут трубы для жидкого теплоносителя или кабели электрического обогрева петлями одинаковой длины. Например, в Санкт-Петербурге система снеготаяния, используемая на Малой Садовой улице, собрана на основе труб, изготовленных на основе модифицированного полиэтилена. При обогреве по трубкам циркулирует теплоноситель с температурой 30...35 градусов. Температура обогреваемого дорожного покрытия составляет примерно +5...+15 градусов.
В дорожное покрытие из тротуарной плитки могут быть вмонтированы светильники или светящиеся камни со встроенной светодиодной подсветкой, выполненные из прозрачного ударопрочного стекла с шероховатой поверхностью для обеспечения достаточного трения. Это изделие можно использовать для выкладывания декоративных элементов или орнаментов на садовых дорожках. Технология укладки подобных камней не требует специальных приспособлений и выполняется любыми техническими специалистами по благоустройству или самостоятельно. Комплект монтажа включает необходимое количество камней, блок питания и контроллер для динамичного изменения цвета в соответствии с выбранном режимом.
Контроль качества выполнения работ по устройству дорожного покрытия из искусственных камней мощения осуществляется по СНиП 3.01.01-85* «Организация строительного производства», СНиП 3.06.03-85 «Автомобильные дороги» и СНиП Ш-10-75 «Благоустройство территорий», а также согласно рекомендациям, изложенным в таблицах на рисунках 15, 16.
Рис. 15. Контроль качества работ по устройству тротуарной плитки
На начальном этапе эксплуатации дорожных покрытий из искусственных камней мощения (1-2 года) многих заказчиков беспокоят выступающие на поверхности камней белые налеты - «высолы». Их образование связано с составом портландцемента и процессами, протекающими при его твердении. Благодаря высокой плотности тротуарного камня нарушения его целостности от высолов не происходит, что подтверждается многолетними наблюдениями за ним в процессе эксплуатации.
Рис. 16. Входной контроль качества искусственных камней мощения
Сегодня на строительном рынке представлены специальные составы - гидрофобизаторы для удаления высолов. Они наносятся на поверхность распылением, кисточкой или валиком. Производить уборку в зимнее время дорожных покрытий из искусственных камней мощения при помощи инструментов с металлической рабочей частью (ломами, лопатами) запрещается. Фирма «PROBST» (Германия) для этих целей предлагает моечную машину (рис. 17).
Рис. 17. Моечная машина при работе с тротуарной плиткой
