Современные тенденции применения асфальтобетона: литой бетон и крошка на дорогах России

Проблема низкой долговечности асфальтобетона является одной из важнейших в дорожной отрасли. На срок службы покрытия влияет множество факторов, в том числе использование модифицирующих добавок и новые технологий укладки полотна. О современных тенденциях применения асфальтобетона читайте в материале портала «ДорИнфо».

Литой асфальтобетон для дорог

Одним из видов дорожно-строительного материала, применяемого в России, является литой асфальтобетон. Большое значение при его укладке имеет продольная ровность проезжей части, как качественная характеристика состояния поверхности покрытия на основе геометрических параметров, оказывающих влияние на колебания транспорта во время движения. Ровность дороги можно измерить с помощью пошагового нивелирования, замеров трехметровой рейкой и международного показателя IRI (International Roughness Index). Суть последнего метода состоит в том, что программный комплекс снимает координаты, обрабатывает их и выдает итоги с определением количества перемещений на длину участка.

По словам замгендиректора ЗАО «Экодор» Алексея Покровского, выступавшего на VII конференции «Битум и ПБВ. Актуальные вопросы 2018» в апреле в Санкт-Петербурге, с проблемами неровности литых асфальтобетонных покрытий сталкиваются все подрядчики во всем мире из-за ряда ограничений:

«Во-первых, это ровности мостового сооружения, то есть ровность основания, на которое мы укладываем покрытие. Величина уклонов. Технические ограничения по выравниванию профиля литым асфальтобетоном. Потому что есть мостовые сооружения, где невозможно без риска перегрузить поверхность строения и выполнить выравнивание. Кроме того, есть ограничения 15 мм, которые ограничивают нас в увеличении слоя литого асфальтобетона», - отметил он. К технологическим сложностям относятся поведение материала, когда не формируется структура как после укладчика и особенность технологии поверхностной обработки жидкого материала. Немаловажное значение во время рабочего процесса имеют и погодные условия.

Одним из способов, благодаря которому можно добиться ровности, является технология движения укладочного комплекса по рельсам или по большим сваям. Этим методом пользуется не более 20% подрядных организаций, при этом в России он не столь популярен: «Технология позволяет создавать достаточно большую ровность, но неработоспособна в наших условиях, потому что требует очень больших временных затрат на подготовку» - уточнил представитель ЗАО «Экодор». Речь идет, о необходимости размещения крана, регуляторов, чтобы выгружать достаточно большие направляющие и выравнивать их под нивелир.

В европейских странах, в частности, Германии и Австрии, литой асфальтобетон укладывают с минимальным выравниванием на нижнем слое. При этом во время работ используется лазер или ультразвук.

Сама же компания «Экодор» выравнивает основание, подкладывая под направляющие не более 15-ти мм подкладок. Однако ширина между направляющими составляет не более трех метров: «Поэтому мы выравниваем неровности не более трех метров в ширину. Здесь очень важно понимать, что оператор не отрывает глаз от плиты, которая движется над направляющей на расстоянии 1-2 мм».

Как отметил Покровский, уникальный опыт в укладке литого асфальтобетонного покрытия компания получила в прошлом году во время работ на мосту Западного Скоростного Диаметра (ЗСД) через Морской канал в Санкт-Петербурге. Тогда с погодой подрядчику не повезло: температура колебалась от +4°С до -8°С, порывы ветра достигали 10 м/с, временами шел снег. В таких условиях происходило быстрое остывание слоев, черненый щебень плохо приживался, а в вязкости смеси наблюдался разброс. Ухудшало положение и плохое освещение.

«Именно после работы на секции 2 мы поняли, что необходимо применять пусть не инновационные, но новые технологии по обеспечении ровности покрытия с литым асфальтобетоном», - подчеркнул Покровский.

Во время укладки литого асфальта применялась система слежения МОВА с двумя ультразвуковыми датчиками и длинномерная шестиметровая лыжа. Кроме того, был применен прогрев шва, скорректирована технология прикатки. Чтобы выровнять вязкость рецепт ПБВ-40 с со-модификацией пришлось изменить. В результате изменения технологий подрядчик получил улучшение почти на 40%: «Эта ровность, которая сопоставима с ровностью работы укладчиков с обычной стандартной системой с нивелировкой», - заключил Покровский.

По мнению замгендиректора ЗАО «Экодор», использование следящих систем позволят снизить значение факторов, которые влияют на ровность покрытия литых асфальтобетонов. Так, при автоматике нивелирования влияние ровности и качества выставления направляющих снижается с 25% до 15%. На 10% (с 20% до 10%) снижается зависимость от ровности основания. Работа оператора и их квалификация также имеют меньшее значение (снижение с 20% до 15%). При этом специалистам необходимо следить за технологией прикатки, которая раньше влияла лишь на 5%, а теперь на 10%. Особое внимание надо уделять и температурному режиму, влияние которого поднимается при использовании следящей системы с 10% до 20%. Значение температуры на захватах вырастает с 10% до 15%. На 5% больше влияет и разброс температуры на захватах (с 10% до 15%). Зависимость от вязкости литой смеси и ее подвижности на основании возрастает с 5% до 10%. При этом значение ровности самих направляющих остается прежним (5%).

«То есть следящая система со своей задачей справляется. Она нивелирует все основные неровности по основанию. Наша задача только грамотно следить за вязкостью смесей, за температурным режимом и за технологией прикатки», - отметил Алексей Владимирович.

Еще один интересный опыт ЗАО «Экодор» получил во время работ на Высоком мосту в Калининграде. «Проектировщики применили оригинальную цветовую гамму при подходе к мосту, то есть тротуар шириной три метра укладывался из серой брусчатки и красной. И такое же цветовое решение мы должны были исполнить на самом пролетном строении моста», - рассказал представитель компании.

Чтобы осуществить наибольшее проявление цветовой гаммы на литом асфальтобетоне «Экодору» пришлось применить прозрачное полимерное вяжущее. Подрядчик ранее использовал на других объектах это вещество, однако тогда работы были связаны с укладкой уплотняемых смесей - ЩМА и асфальтобетонов. Кроме того, заказчик поставил задачу выполнить неожиданное проектное решение - вдавливание (тиснение) в поверхность по горячему.

«Это был первый такой опыт применение и цветного асфальта, и тиснения в России. Для того чтобы понять, как это работает и подтвердить наши мысли, мы поехали к нашим коллегам, у которых мы очень часто берем нужные технологические решения, в Брюссель», - отметил Покровский. После создания алюминиевых форм и отработки температурного режима втапливания дорожники приступили к работам.

«Были определенные сложности в подборе рецептуры, потому что это вяжущее обладает низкой вязкостью и подобрать составы, чтобы прочность удовлетворяла требованиям ГОСТа, было достаточно сложно. Но мы с этой задачей справились. Смесь получилась чуть более плотной, чем мы ожидали. Но, тем не менее, она была адекватной, и для втапливания в том числе», - заключил он.

Крошка для горячих и теплых асфальтобетонов. Опыт Америки для России

Одним из распространенных вторичных материалов, получаемых в результате фрезерования асфальтобетонного покрытия, является крошка или асфальтогранулят. Самым богатым опытом использования РАП обладают Соединенные Штаты Америки. Как отметил на конференции «Битум и ПБВ. Актуальные вопросы 2018» замгенерального директора ООО «АСТЕХ Индастриз» и координатор техкомитета ассоциации «РОСАСФАЛЬТ» Николай Крупин, Федеральная Дорожная Администрация США поддерживает и настоятельно рекомендует применение крошки. Ее среднее содержание в смеси достигает 20%, однако американские специалисты работают над увеличением до 30%. По его словам, у России есть технологии, которые позволяют добавлять до 20% РАП в верхние слои и до 40% в нижние слои асфальтобетона. И пока прыгать «выше головы» не надо.

«Посыл должен быть простой. Пожалуйста, добавляйте крошку, но требования при этом остаются такие же для горячих или теплых асфальтобетонных смесей. Соответственно, все теперь зависит от качества подготовки и качества контроля на стадии производства и укладки такого асфальтобетона», - подчеркнул он.

Отказ от применения асфальтогранулята российскими дорожниками связан с несколькими факторами. Например, с негативным опытом использования: «Когда-то неправильно попробовали, и, соответственно, выработался жесткий стереотип, что это плохая технология», - уточнил Крупин. Влияют и квалификация специалистов, недостаток должного лабораторного оборудования и производственного оборудования с возможностью производства смесей с РАП. Также камнем преткновения становится философский вопрос, кто должен стать инициатором использования технологии - подрядчик или заказчик?».

По словам представитель «АСТЕХ Индастриз», практически любой асфальтобетонный завод может успешно добавлять асфальтогранулят без ухудшения качества смеси. Однако при этом важно обращать внимание на процент добавления крошки и на саму технологическую цепочку.

В частности, можно добавлять РАП на весы каменного материала или смеситель. Несмотря на технологическую простоту методов и отсутствие необходимости нагревать крошку, они имеют ряд минусов. В первом случае процент добавления материала не должен превышать 10% (во втором можно добавить до 25% крошки), а в смесителе происходит паровой взрыв. Сам процесс имеет низкую производительность. Во втором случае наблюдается расширение взрывного характера.

«Есть определенные ограничения в основном касающиеся того, что крошка - это очень влагонасыщенный материал. Поэтому практически везде, когда мы добавляем крошку к горячим каменным материалам или, как правильно называют, перегретым каменным материалам, основная масса технологий подразумевает передачу тепла крошке от перегретых каменных материалов. Соответственно, поскольку крошка влагосодержащий продукт, происходит резкий выброс пара с содержанием углеводородов», - отметил Крупин.

Кроме того, при добавлении асфальтогранулята на весы каменного материала или смеситель возникают проблемы перехода на смеси без РАП. Не будет термального выброса при засыпке материала в горячий элеватор, однако в этом случае возникает проблема с разгрохоткой РАП.

При использовании отдельного барабана (параллельного) для сушки крошки можно добавлять до 50% материала и спокойно переходить между рецептурами. При этом растут затраты на нагрев, на оборудование и его обслуживание, происходит окисление битума. Крупин подчеркивает, если не сжигать горячие газы со второго барабана, то будут проблемы еще и с фильтром.

Также существуют непрерывные технологии, которые более приспособлены для повторного использования асфальтобетонной крошки. Самым простым является прямоточный барабан РАП со смесителем. Среди плюсов можно отметить саму простоту процесса, большой процент добавления крошки, высокую мобильность и низкие затраты на эксплуатацию. К минусам относятся высокая нагрузка на фильтр, пожароопасность и падение производительности.

При использовании противоточного сушильно-смесительного барабана тоже можно добавлять много крошки, однако в этом случае стенки барабана сильно нагреваются, происходят большие тепловые потери. Минусом будет и малое время смешивания РАП с каменным материалом. Самый большой процент добавления асфальтогранулята при использовании противоточного сушильно-смесительного барабана Double Barrel, но дороговизна оборудования станет минусом.

По словам Крупина, важно правильно подготовить вторичный материал к использованию: «Мы очень скрупулезно относимся к первичным каменным материалам, к первичным характеристикам битумного материала и другим компонентам. Точно также надо относиться и к крошке».

Как и при работе с первичными материалами, необходимо избавляться от негабаритного материала. Кроме того, необходимо разделять РАП на узкие фракции. Крупин уточнил, что есть три фракции, в которых разнится содержание битумов: во фракции 10-20 мм - это 2-3%, 5-10 мм - 5%,во фракции 0-5 мм значительно больше битумов, 7-8%.

«Когда все в общую кучу у нас сведено, даже если негабариты мы отбили, материал достаточно сильно селегирует. Поэтому мы абсолютно не знаем ни гранулометрический состав каменного материала, ни процентное содержание битума». Кроме того, в мелкой фракции может содержаться огромное количество пыли, что способно привести к ухудшению ряда показателей.

Задаваясь вопросом, что же делать с битумом при использовании асфальтогранулята, представитель «АСТЕХ Индастриз» предлагает опираться на знания американцев. Если количество асфальтобетонной крошки в смеси менее 15%, битум трогать не надо. В случае использования до 25% необходимо выбрать марку битума на одну степень мягче, чем обычно (например, использоваться PG 58-28, если раньше было PG 64-22). Немножко сложнее обстоит дело, если количество РАП превышает 25%:

«Мы должны экстрагировать битум, смешать с первичным битутмом. Посмотреть, что у нас получилось и, в зависимости от этого, принимать решение, какой битум с какими смесями мы должны использовать», - уточнил Крупин.

Подводя итоги, специалист отметил, что для правильного использования крошки с сохранением качества нужно знать характеристики РАП, то есть гранулометрический состав, качественные характеристики каменного материала и остаточные свойства битумного вяжущего. Кроме того, необходимо заранее подготовить материал спроектировать рецептуру смеси и проверить ее эксплуатационные характеристики. «Фактически это создание новой смеси согласно общим правилам. Ничего такого космического в этом нет», - заключил Крупин.

Читайте также: Битумы и ПБВ для дорог: производство и потребление в современном мире

Алина Коровина

Фото: ДорИнфо