199034 +7(812)2450568

Асфальтобетон: современные требования к смесям и тенденции развития продукта

Технологии производства асфальтобетонных дорожных покрытий за последние два десятилетия сильно изменились. О том, какие требования появились в новых национальных стандартах, каковы тенденции развития асфальтобетона - эти и другие вопросы эксперты дорожно-транспортной отрасли обсудили на конференции «Асфальтобетон 2020», которая прошла с 6 по 7 февраля в Санкт-Петербурге.

Президиум от фотогорафа-001.jpg

За два дня специалисты обсудили вопросы, которые касаются повышения качества на разных стадиях производства и укладки асфальтобетонных смесей, а также современные требования к смесям в новых национальных стандартах. В своем выступлении начальник управления НТИиИО ФДА Росавтодор Александр Каменских, отметил, что уже в течение нескольких лет Росавтодор применяет два новых комплекса нормативных документов на асфальтобетон.

«В ближайшие два года по современным технологиям будет уложено более 3 тысяч километров дорог. Использование наилучших технологий и материалов - одна из важнейших задач реализации национального проекта «Безопасные и качественные автомобильные дороги». В ходе ремонтных работ активно внедряются применяемые на федеральных трассах и доказавшие свою результативность передовые практики. В рамках реализации национального проекта создан реестр новых и наилучших технологий, материалов и технологических решений повторного применения. В него уже включены 26 передовых практик, применяемых субъектами РФ», - отметил Каменских.

Требования к асфальтобетонным смесям в новых национальных стандартах

Для каждого вида асфальтобетона имеется нормативный документ, в котором прописаны все требования к продукту. Так, для плотного асфальтобетона существует ГОСТ Р 58401.1 и ПНСТ 184, для теплого асфальтобетона - ПНСТ 358, для переработанного - ПНСТ 244. Для щебеночно-мастичного асфальтобетона (ЩМА) предусмотрен ГОСТ Р 58401.2 и ПНСТ 183, а для теплого ЩМА - ПНСТ 359. В 2011 году был разработан документ ГОСТ Р 54401 на литой асфальтобетон и ПНСТ 362 на холодный асфальтобетон.

«В ближайшее время заменится целый ряд документов, в частности ПНСТ 184 станет ГОСТом Р 58406.2. Также переработают сейчас ПНСТ 244, в этом году он будет утвержден и введен в действие. Вместо 183 ПНСТ будет работать ГОСТ Р 54401, сейчас этот документ находится на утверждении», - рассказал генеральный директор АНО «НИИ ТСК» Евгений Симчук.

Симчук-001.JPG

Впервые разработан еще один документ - ГОСТ 58406.10 «Правила проектирования», где поэтапно написано, как проектировать асфальтобетонные смеси. По данному документу провели перерасчет нормативных нагрузок: изменились допустимые для проезда нормативные нагрузки транспортных средств с 10 до 11,5 тонн на ось.

Также поменялись показатели асфальтобетонных смесей: теперь выделяют физические, эксплуатационные и дополнительные показатели. К физическим показателям относят зерновой состав и количество вяжущего, содержание воздушных пустот, пустоты в минеральном наполнителе (ПМЗ) и пустоты, наполненные битумным вяжущим (ПНБ). Как добавил Евгений Симчук, правильное распределение этих показателей гарантирует выпуск качественного асфальтобетона. После того, как асфальтобетон запроектирован, его испытывают по двум эксплуатационным показателям: коэффициент водостойкости и средняя глубина колеи. Также есть дополнительные показатели, которые заказчик сам вправе устанавливать в рамках своего заказа. Сюда относят: предел прочности при изгибе, предельная относительная деформация, угол наклона кривой колееобразования, разрушающая нагрузка по Маршаллу, истираемость асфальтобетона (для верхнего слоя покрытия), остаточная прочность после воздействия реагентов и коэффициент длительной водостойкости.

Как отметил спикер, требования к битумным вяжущим остались прежними: можно применять любые материалы, которые соответствуют ГОСТ 33133, ГОСТ Р 52056, ГОСТ Р 58400.1 или ГОСТ Р 58400.2. Рекомендуемая температура асфальтобетонных смесей при приготовлении и уплотнении определяется в зависимости от динамической вязкости применяемого битумного вяжущего.

«Главное во всех сегодняшних современных системах проектирования асфальтобетона - это не требования ГОСТа, а требования рецепта. И в дальнейшем все работы и все отклонения идут по утвержденному рецепту. Если мы раньше утверждали рецепт, забывали, и он где-то валялся, то сейчас это самый главный документ, на основании которого выпускаются асфальтобетонные смеси. При проектировании будьте добры обеспечьте соблюдение рецептуры, и вот только тогда вы пройдете проверку», - пояснил Евгений Симчук.

Также изменения коснулись температуры при испытаниях для определения стойкости покрытия к колееобразованию. Если раньше испытания проводились при одной температуре: 60 градусов, то теперь по ГОСТу 58406.3 предложено на выбор три температуры: 55, 60 и 65 градусов. Таким образом, регион в зависимости от своей расчетной максимальной температуры покрытия самостоятельно определяет, при какой температуре проводить эти испытания.

Стоит отметить, что для каждого слоя асфальтобетона существуют нормативы толщины, которых следует придерживаться. Так, толщина слоя должна быть не меньше 2,5-кратного номинального максимального размера минерального заполнителя. Важно помнить о том, что для приемки асфальтобетона по ГОСТу существует два параметра: толщина слоя и содержание воздушных пустот. Отбор вырубок (кернов) при строительстве и реконструкции дороги следует производить не ранее 24 часов после уплотнения асфальтобетона и не позже открытия движения, а при ремонте и капремонте - не позже 14 суток после открытия движения.

По ГОСТу 58401.5 существует два вида контроля качества при производстве смесей: приемо-сдаточный контроль и периодический контроль. К приемо-сдаточному контролю относят такие показатели, как температура отгрузки, количество воздушных пустот, гранулометрический состав смеси, количество вяжущего и максимальная плотность. К периодическому контролю относятся, пустоты в минеральном заполнителе, пустоты, наполненные битумным вяжущим, стойкость к колееобразованию и водостойкость. Качество уплотнения асфальтобетона определяют по содержанию воздушных пустот в вырубках (кернах). Для расчета содержания пустот принимают максимальную плотность смеси для конкретно взятой партии и объемную плотность керна.

Вид зала-001.JPG

Все теплые асфальтобетонные смеси в соответствии с ПНСТ 358 и ПНСТ 359 разделили на де категории по технологии производства: путем вспенивания вяжущего и путем добавления присадок (добавок) в вяжущее или в смесь. В свою очередь вспенивание может быть механическим (в установке) или с применением влажных каменных материалов. Добавки могут быть химические и органические. Литые асфальтобетоны по ГОСТам Р 54401 и Р 54400 классифицируют в зависимости от номинально максимального размера зерен заполнителя (ЛА-16, ЛА-11, ЛА-8 и ЛА-4), в зависимости от конструктивного слоя (для верхнего слоя покрытия и для нижнего слоя покрытия) и в зависимости от условий дорожного движения (для дорог с нормальными условиями, для дорог с тяжелыми условиями и для дорог с экстремально тяжелыми условиями). Для холодных асфальтобетонных смесей есть документ ПНСТ 362, где их разделяют на складируемые и нескладируемые, также классифицируют в зависимости от области применения (для устройства дорожных покрытий и для ямочного ремонта) и в зависимости от используемого вяжущего (нефтяные битумы или модифицированные органические вяжущие).

По словам Евгения Симчука, требования к смесям в настоящее время обновляются, и можно сказать, что это одно из важнейших направлений в дорожной отрасли, которое сейчас реализуется. Это позволяет отечественным специалистам «говорить на одном языке» с иностранными коллегами и делиться своим опытом.

Тенденции развития асфальтобетонов

В октябре прошлого года состоялось очередное заседание Конгресса Всемирной дорожной ассоциации, где поднимались такие глобальные вопросы, как ресурсосберегающие технологии и материалы для дорожного строительства. Это те технологии и материалы, которые предусматривают минимальное использование природных ресурсов, уменьшение потребления энергии и выбросов, а также снижают отрицательное воздействие на здоровье людей в течение всего срока службы покрытия. К таким технологиям можно отнести ресайклинг, холодные смеси, теплый асфальтобетон, различные альтернативные вяжущие и заполнители. Еще одна обсуждаемая тема - неразрушающие методы контроля и испытания дорожных покрытий, куда относятся разные сканирования, фото и видеосъемки с последующей обработкой и созданием программы для мониторинга и оценки состояния дорожного покрытия.

Как отметил в своем выступлении заместитель генерального директора ООО «АСТЕХ Индастриз» и координатор техкомитета ассоциации «РОСАСФАЛЬТ» Николай Крупин, асфальтобетон имеет целый ряд преимуществ, чем объясняется популярность его использования. Так, этот материал имеет долгий срок службы, способен выдерживать тяжелые нагрузки, устойчив в условиях любого климата. Асфальтобетон дешевле в строительстве, ремонте и эксплуатации, «быстрее» в работах, удобнее в содержании и безопаснее при осадках в виде дождя и снега. Кроме того, асфальтобетонное покрытие ровнее, тише для водителей и может быть полностью использовано повторно.

Крупин-001.JPG

Технологии производства асфальтобетонных покрытий за последние двадцать лет сильно изменились. С 1988 года по 1993 год Федеральное правительство США профинансировало работы Стратегической дорожной исследовательской программы, в которых приняли участие исследователи из разных стран. Так, была разработана и внедрена система проектирования смесей по методу «Суперпейв».

«Система «Суперпейв» реально зарекомендовала себя классно в Америке и со временем начала распространяться на другие страны, в частности, на страны Персидского залива, на многие страны в Европе. <…> Система внедрена и в Российской Федерации с учетом местных нюансов. <…> Эта система не жесткая, она постоянно развивается, в частности, сейчас идут исследования на тему изменения процента воздушных пустот при проектировании асфальтобетонных смесей», - отметил Николай Крупин.

Так, в настоящий момент ученые пытаются уйти от 4 % воздушных пустот и ищут альтернативные решения в виде «Суперпейв 3» и «Суперпейв 5», проектируя смеси с 3 % и 5 % воздушных пустот соответственно.

«Считается, что классика жанра - это 4 %. Российский опыт показывает, что все-таки получается смесь суховатая, соответственно нужно уменьшить процент воздушных пустот, сделать смесь пожирнее, уменьшить количество содержания битумов. Некоторые страны наоборот говорят, что 5 % для их климатических условий больше подходит», - добавил Крупин.

При проектировании дорожного покрытия пристальное внимание стоит уделять калибровке локальных переменных в программном обеспечении, чтобы гарантировать, что требования к несущей способности дорожной конструкции трассы не завышены или не занижены для местных условий эксплуатации.

«Сейчас развиваются новые, улучшенные методы расчета конструкции асфальтобетона. За рубежом уже есть компьютерные программы, которые используются для расчета дорожных одежд с использованием экологических материалов и конструкций. И исследования в этой области продолжаются. Самый большой опыт в Америке, в частности, использование программ PaveXpress, PerRoad и PerRoadXpress», - отметил Николай Крупин.

Технологии производства и виды асфальтобетона сегодня

На сегодняшний день существует несколько современных технологий производства различных асфальтобетонных смесей, в рамках конференции специалисты рассказали о тех, которые активно применяются во всем мире и показывают стабильный рост.

Так, первый вид - щебеночно-мастичный асфальтобетон (ЩМА). Этот материал отличается высокой прочностью и устойчивостью к колееобразованию, также он показал свою эффективность в снижении шума от дорожного движения. ЩМА пригоден для сильно загруженных магистралей.

Читайте также: ЩМА: что скрывается за асфальтовой аббревиатурой

1X3A4405-001.jpg

Дренирующий (пористый) асфальтобетон - это дорожное покрытие, особенность которого заключается в том, чтобы предоставить воде путь вниз сквозь асфальтобетон и щебеночное основание с порывистым гранулометрическим составом в почву. Размер и глубина основания должны быть рассчитаны таким образом, чтобы уровень воды никогда не поднимался до асфальтобетона. Толщина такого слоя щебня обычно составляет от 0,45 до 0,9 метра. Этот материал используют как на дорогах с низкой интенсивностью движения, так и на дорогах с большим трафиком. По словам Николая Крупина, есть два важных фактора использования дренирующего асфальтобетона на трассах с высокой интенсивностью: это пониженная шумность и улучшение видимости в условиях тумана и дождя, что влияет на безопасность дорожного движения.

Еще один вид - «вечные» асфальтобетонные покрытия. Здесь используется несколько слоев прочного асфальтобетона для создания ровной и долговечной дороги. Конструкция покрытия начинается с прочного, но гибкого верхнего слоя основания в 7,5-10 см, который противостоит растягивающим напряжениям, вызванным дорожным движением и, таким образом, предотвращает образование трещин в нижней части покрытия. Прочный нижний слой покрытия в 10-18 см завершает постоянную структурную часть, а верхний слой покрытия толщиной от 4 до 7,5 см из асфальтобетонной смеси, устойчивой к колееобразованию, дает поверхность, которая прослужит много лет до запланированного ремонта. Расчетный срок службы «вечных» покрытий составляет более 35 лет. «Это достаточно дорогостоящая конструкция, но тем не менее, этот опыт, в частности в Америке, показывает, что это отличная альтернатива асфальтобетону. И опять же его проще ремонтировать. По истечению срока службы, грубо говоря через 30 лет, мы ремонтируем только слой износа», - заметил Николай Крупин.

Кроме того, существуют такие материалы, как пропитки, которые «омолаживают» свойства дорожного покрытия, увеличивая срок его службы, а также технология применения крошки (асфальтогранулята) в асфальтобетонных смесях. Благодаря использованию крошки появляется возможность повышения сопротивляемости покрытия пластическому колееобразованию из-за более жесткого состаренного битума в РАП (переработанном асфальтобетоне). Помимо этого, повышается сопротивляемость покрытия усталостному трещинообразованию и значительно уменьшается стоимость асфальтобетона, особенно в регионах с большим плечом доставки щебня, песка и битумного вяжущего. Например, при выпуске 100 тыс. тонн в сезон экономия может достигать 40 млн рублей при добавлении 20 % крошки. Еще одно преимущество использования крошки заключается в том, что устраняется необходимость утилизации отходов, как следствие - улучшается экологическая обстановка и появляется возможность сохранять невосстанавливаемые природные ресурсы.

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

Теплый асфальтобетон - смесь, которая производится при температуре 115-135 градусов, благодаря чему предотвращается испарение легких фракций нефти и окисление битума, а значит не происходит загрязнения окружающей среды. Производство теплых смесей экономит как минимум 10-15 % топлива из-за снижения температуры нагрева инертных материалов. Как отметил Николай Крупин, более медленное остывание теплой смеси позволяет увеличить плечо перевозки в 2 раза и производить укладку в холодное время года.

Практика показывает, что намного дешевле защитить дорожное покрытие от внешних воздействий, чем ремонтировать его. В связи с этим на данный момент существует три основных технологии защиты покрытия: защитно-восстанавливающие составы, холодные защитные слои и горячие защитные слои. Каждая из этих технологий применяется в зависимости от типа защищаемого покрытия, существующих разрушений и интенсивности движения на трассе.

Технологии производства асфальтобетонных смесей продолжают развиваться. На сегодняшний день работы по совершенствованию нормативной базы в дорожной отрасли и практическое применение современных технологий позволили отечественным специалистам в данной области выйти на новый уровень. По итогам работы двух дней конференции «Асфальтобетон 2020» была составлена резолюция, которая ляжет в основу взаимодействия по вопросам совершенствования асфальтобетона между Федеральным дорожным агентством, ГК «Автодор» и Ассоциацией «РОСАСФАЛЬТ».

Виктория Брылёва

Фото: «ДорИнфо»;
предоставлены организаторами конференции «Асфальтобетон 2020»

Популярные материалы:
Статьи:
Комментировать:
Текст сообщения*
Защита от автоматических сообщений
 
пїЅ