Какие современные технологии производства асфальтобетона применяются в России – в материале «ДорИнфо»
Работы по изобретению новых технологий изготовления асфальтобетонных смесей не стоят на месте. Производственный процесс постоянно совершенствуется с целью улучшения характеристик и качества продукта. На сегодняшний день в мире существует несколько современных технологий производства асфальтобетонных смесей. Какие из этих технологий применяются в России – в материале портала «ДорИнфо».
Технологии производства асфальтобетона непрерывно развиваются. Работы по совершенствованию нормативной базы в дорожной отрасли и практическое применение современных технологий позволили отечественным специалистам в дорожной области выйти на новый уровень. В рамках конференции «Асфальтобетон 2020», которая прошла в начале февраля в Санкт-Петербурге, эксперты рассказали о практике применения новых видов асфальтобетона на российских дорогах, в том числе на трассах «Таврида», М-4 «Дон» и М-1 «Беларусь».
Читайте также: Асфальтобетон: современные требования к смесям и тенденции развития продукта
Устройство асфальтобетона по системе «Суперпейв» на трассе «Таврида» в Крыму
Инновационная система «Суперпейв» зарекомендовала себя во многих странах мира, в том числе и в России. В результате применения данного метода появилась возможность получать покрытие, устойчивое к образованию колеи, низкотемпературной сетки трещин и усталостному разрушению. Это достигается благодаря применению специальных способов проектирования состава асфальтобетона и методов испытаний исходных компонентов.
«На наш взгляд, система «Суперпейв» является самой прогрессивной методологией проектирования состава асфальтобетонных смесей. <…> Для смесей «Суперпейв» лучше всего применять щебень узких фракций, иначе просто не обеспечить стабильность качества выпускаемой асфальтобетонной смеси», - отметил руководитель группы исследования строительных материалов АО «ВАД» Денис Колесник.
В частности, по этой системе был запроектирован состав смеси для трассы «Таврида» в Республике Крым. «Мы самостоятельно подобрали асфальтобетонную смесь для трассы «Таврида», основываясь на своем собственном опыте, но все-таки решили подстраховаться и отправили зерновые составы материалов в США в институт MARC (Центр изучения модифицированного битума и асфальта - прим. ред.). Хуссейн Бахия (один из разработчиков системы «Суперпейв», профессор Университета Висконсин в США и директор исследовательского центра MARC) с коллегами дал нам рекомендации по зерновому составу. Один из его рекомендованных составов полностью совпал с нашим, различия были незначительные - 1-2 %. То есть в принципе это говорит о том, что мы правильно освоили данную методику и правильно подобрали состав асфальтобетонной смеси», - рассказал Денис Колесник.
Он отметил, что для правильного подбора состава асфальтобетонных смесей понадобилось специальное оборудование: комплект сит с квадратными ячейками, вискозиметр Брукфильда для определения оптимальных температур приготовления и уплотнения смеси, гиратор, вакуумный пикнометр, приспособление для испытания асфальтобетонных образцов и прибор для определения устойчивости к колееобразованию. Всё это было необходимо для того, чтобы подобрать правильный состав смеси для трассы «Таврида».
«В нашем случае битумное вяжущее для производства асфальтобетонной смеси на трассе «Таврида» отгружается с терминала, у которого есть полностью оборудованная лаборатория, которая проводит испытания материалов», - добавил руководитель группы исследования строительных материалов АО «ВАД».
Также он отметил, что на заключительном этапе необходимо провести проверку свойств подобранного асфальтобетона, а именно - определить водостойкость и колееустойчивость в соответствии с документом ПНСТ 181-2016. После всех проведенных проверок составляется итоговый договор со всеми показателями, куда входит ряд характеристик.
«Если сейчас разработан ГОСТ «Правила приемки асфальтобетонных смесей», то на тот момент, это был 2017 год, для решения этих вопросов нами был разработан регламент по контролю качества устройства слоев дорожной одежды из асфальтобетона и щебеночно-мастичных асфальтобетонов, запроектированных по методологии «Суперпейв». Все требования данного регламента находятся в рамках стандарта и методических рекомендаций», - рассказал Денис Колесник.
Стабильность качества выпускаемой асфальтобетонной смеси обеспечивается содержанием воздушных пустот, количеством пыли и минерального порошка, зерновым составом по ситам, содержанием вяжущего и полным соблюдением рецепта асфальтобетонной смеси. По словам Дениса Колесника, высокая устойчивость к колееобразованию, к воздействию влаги асфальтобетонных смесей «Суперпейв» повысит срок эксплуатации дороги «Таврида» в Крыму.
«Для корректного определения зернового состава асфальтобетонных смесей необходимо выжечь и испытать порядка 4 кг асфальтобетонных смесей. Таким вот, возможно, не самым простым способом обеспечивается стабильность выпускаемой асфальтобетонной смеси. Проведенные испытания позволяют ожидать и прогнозировать высокий срок службы конструктивных слоев дорожной одежды из асфальтобетона «Суперпейв» на трассе «Таврида», - подытожил он.
Дренирующий асфальтобетон на трассе М-4 «Дон» в Краснодарском крае
Дренирующий асфальтобетон - это покрытие, которое имеет особый верхний слой, обеспечивающий быстрый отвод воды с поверхности дороги. Использование этой технологии, во-первых, исключает появление пленки воды на поверхности трассы, а значит сводит к нулю потерю управления транспортными средствами. Также технология не позволяет проникать воде в нижние слои основания, что исключает снижение прочности всей конструкции. Во-вторых, такое покрытие обладает шероховатой поверхностью с коэффициентом сцепления выше 30 %. Третье преимущество - повышенная сдвигоустойчивость и сниженные деформационные характеристики. Кроме того, на дорогах с дренирующим покрытием отмечается высокая степень звукопоглощения, а также улучшается видимость в условиях дождя, в частности, отмечается отсутствие бликов в ночное время и отсутствие образования водяного облака пыли и грязи от впередиидущих машин.
Однако у дренирующего асфальтобетона есть один недостаток - загрязнение пор в процессе эксплуатации, что снижает дренирующий эффект. Но это можно исправить при помощи специальной техники. «Данной технологии более 60 лет, она была разработана и внедрена в Соединенных Штатах Америки для повышения уровня безопасности за счет быстрого отвода воды с проезжей части. Данная технология применяется также в Японии, Италии, Германии, Нидерландах, Франции. В России массового применения на сегодняшний момент нет», - сказал директор по качеству и развитию производства ОАО «Ханты-Мансийскдорстрой» Евгений Кузнецов.
Он отметил, что технология производства включает в себя приготовление дренирующей смеси, загрузку самосвалов, измерение температурного режима смеси, транспортирование дренирующей смеси и загрузку в перегружатель с последующем перемещением в асфальтоукладчик, а также укладку смеси на всю ширину покрытия и проведение оценки свойств покрытия. Данная технология подходит как для устройства новых современных автодорог, так и для реконструкции существующих магистралей.
«Здесь есть свои ограничения. Есть ограничения использования дренирующего асфальтобетона на мостах. Основная причина - это то, что промораживание мостов идет снизу, поэтому возможно получение гололеда, так как вода не успеет вывестись из пор и замерзнет в структуре материала. Затем запрещено использование в тоннелях, это просто не целесообразно за счет отсутствия выполнения захода воды. Третье: [запрещено] устройство дренирующего асфальтобетона на участках с большими продольными уклонами более 40-50 промилле и четвертое - это городская сеть, а именно участки разворота, маневрирований, перекрестки, стоянки», - отметил Евгений Кузнецов.
В России дренирующий асфальтобетон был уложен на небольшом участке дороги М-4 «Дон» в Краснодарском крае. «Изучив международный опыт проектирования и устройства дренирующего асфальтобетона, по согласованию с Госкомпанией «Автодор» в 2012 году мы приступили к проектированию. <…> На тот момент мы выполняли работы для реконструкции трассы М-4 «Дон» участка с 1197-го км по 1240-й км. Протяженность участка была 43 км, при котором был выбран участок 2,5 км. <…> Участок был выбран так, чтобы можно было в одних и тех же условиях, постоянно стоя на разделительной полосе, справа уложить дренирующий асфальтобетон, а слева - ЩМА-15», - рассказал Кузнецов.
После утверждения специальных технических условий компания «Ханты-Мансийскдорстрой» приступила сначала к проектированию, а после окончания лабораторных работ - к выпуску смеси. Стоит отметить, что технология устройства дренирующего асфальтобетона ничем не отличается от устройства покрытия щебеночно-мастичного асфальтобетона. В итоге в 2013 году на правой стороне дороги М-4 «Дон» с 1201-го км по 1203-й км был уложен дренирующий асфальтобетон, на левой - ЩМА-15. После определения движущей способности по участку было запущено автомобильное движение. По словам Евгения Кузнецова, в одинаковых условиях эти два покрытия проявили себя по-разному. Так, во время дождя было зафиксировано, что на участке, где уложен ЩМА, появилась пленка воды, в это же время на участке с дренирующем покрытием наблюдалось сухое матовое покрытие. Он также отметил, что в момент запуска движения на участке с дренирующим покрытием особых отличий в снижении уровня шума зафиксировано не было.
Для дренирующего асфальтобетона требуются особые условия содержания. Так, в летний период для поддержания требуемой дренирующей способности необходимо проводить регулярную очистку покрытия от пыли и песка не реже одного раза в два месяца или после загрязнения, ямочный ремонт нужно начинать с линии «водораздела» покрытия, при этом боковые кромки устраиваются параллельно направлению водостока до самого края покрытия.
В зимний период при прогнозе образования зимней скользкости необходимо производить предварительную обработку покрытия антигололедными реагентами. При этом важно производить обработку не только проезжей части, но и асфальтобетонного покрытия остановочной полосы и укрепленной части обочины. При обработке рекомендуют использовать экологически безопасные жидкие противогололедные реагенты - растворы. При отсутствии жидких реагентов допускается применение чистого хлористого кальция, «Айсмелта», БИОДОРа и их аналогов. Применение песко-соляных смесей и фрикционных материалов на дорогах с дренирующим покрытием запрещено.
«В заключении хотели бы отметить, что данная технология интересна, дополнительных ресурсов относительно строительства не требует и действительно эффективна в решении вопросов повышения безопасности», - сказал Кузнецов.
Применение переработанного асфальтобетона на российских трассах
Одним из самых распространенных вторичных материалов, получаемых в результате фрезерования асфальтобетонного покрытия, является асфальтогранулят (крошка). Он широко используется во всем мире. «Мы с вами знаем, что в Европе и США это уже давно используется. Первое упоминание переработанного асфальтобетона встречается в 60-х годах, в России промышленное освоение начато в 80-х годах. А то, какая доля, какой процент сейчас используется, наверное, никто не скажет, потому что такой статистики нет», - сказала заместитель генерального директора ООО «СП Автобан» Надежда Савенкова.
Можно назвать несколько предпосылок применения РАП в России. Во-первых, это общемировая тенденция и положительный опыт применения, во-вторых, увеличение объема материалов, подлежащих утилизации, в-третьих, сохранение невозобновляемых ресурсов и снижение затрат на доставку материалов.
Надежда Савенкова отметила, что компания «СП Автобан» в 2019 году провела ремонт двух дорог с применением РАП. Так, отремонтировали участок трассы А-108 «Московское большое кольцо» в Московской области с 196-го км по 203-й км. Здесь выполнили устройство нижнего слоя покрытия из асфальтобетонной смеси SP-19 с применением 10 % и 20 % переработанного асфальтобетона (РАП) по ПНСТ 114-2016 толщиной 6 см. Верхнее покрытие устроили из ЩМА-12 с применением 10 % РАП по ПНСТ 127-2016 толщиной 4 см.
Второй объект - ремонт дороги М-1 «Беларусь» в Подмосковье на двух участках. Здесь нижний слой выполнен из асфальтобетона SP-19 с применением 20 % асфальтогранулята по ГОСТу Р 58401-1-2019 толщиной 6 см. Верхний слой выполнен из ЩМА-19 с применением 10 % РАП по ГОСТу Р 58401.2 - 2019 толщиной 5 см. Стоит отметить, первый участок находился в населенном пункте, и работы здесь провели за четыре дня, а второй участок - это скоростная трасса, здесь ремонт занял 60 дней.
«Мы выбирали в качестве переработанного асфальтобетона для устройства асфальтобетонных покрытий только верхние слои. Это щебеночно-мастичные смеси (ЩМА-20), которые были устроены с применением битумного вяжущего. <…> Прежде чем использовать асфальтогранулят, который мы с вами фрезеровали, безусловно, его необходимо подготовить. И подготовка нужна серьезная, чтобы его потом можно было максимально использовать, и чтобы гранулометрический состав РАПа был качественным», - добавила Надежда Савенкова.
Кроме того, она отметила, что важным моментом является сортировка и складирование асфальтогранулята. Для хранения продукта необходимо применять специальное грануляторно-сортировочное оборудование, иметь большие площади для складирования и хранения продукта, иметь навесы для защиты от попадания большого количества влаги. Также важно учитывать, что необходимо раздельное складирование асфальтогранулята с верхних и нижних слоев дорожной одежды.
Укладка асфальтобетонного покрытия с применением технологии холодного ресайклинга
Еще одна современная технология, которая применяется в России, - это холодный ресайклинг, задачей которого является восстановление верхнего слоя дорожной одежды с использованием материала, полученного от разборки старого покрытия. Благодаря этой технологии появилась возможность оперативно производить ремонт дорог с различными повреждениями, существенно сокращая сроки работ. «Еще одно преимущество: значительное сокращение затрат на ремонт разрушенных асфальтовых покрытий за счет использования каменных материалов и вяжущего, присутствующих в существующем дорожном покрытии, а, следовательно, это экономия на стоимости закупки новых материалов для ремонта и экономия на стоимости доставки новых материалов на место производства работ», - сказал начальник лаборатории ООО «Технострой» Андрей Сотников.
Специалисты отмечают высокие прочностные характеристики восстановленного слоя в результате холодного ресайклинга, что позволяет сэкономить на толщине асфальтобетонного покрытия.
Компания «Технострой» с 2010 по 2019 годы провела ремонт и капитальный ремонт с применением технологии холодного ресайклинга на российских дорогах общей протяженностью 501,94 км. К примеру, по данной технологии в 2018 был проведен капремонт трассы М-9 «Балтия» в Псковской области с 419-го км по 450-й км, а в 2019 году выполнен капремонт дороги А-240 «Брянск - Новозыбков - граница с Республикой Белоруссия» в Брянской области со 123-го км по 138-км.
Как отметил Андрей Сотников, в результате получается асфальтобетонное покрытие с длительным сроком службы за счет восстановления монолитности пакета асфальтобетонных слоев дорожной одежды, устранения трещин в старом покрытии и как следствие исключение появления отраженных трещин в укладываемых покрытиях.
Обустройство нижнего слоя из асфальтогранулобетонной смеси, выполненного методом холодного ресайклинга не уступает прочностным показателям нижних слоев покрытия дорожной одежды выполненных традиционными методами. Кроме этого, данная технология позволяет исполнять два вида работ - фрезерование и ресайклинг - одной машиной в отличие от других технологий, где необходимо иметь две разные машины.
Опыт применения различных асфальтобетонных смесей в Санкт-Петербурге
С учетом климатических условий и повышенной нагрузки для строительства, ремонта и капитального ремонта дорог в Санкт-Петербурге применяются разные виды асфальтобетона.
«Все мы знаем, что город у нас достаточно сложный. Позавчера светило солнце, и было сухо, вчера выпал снег, сегодня он уже начал таять. Также на магистрали идут сверхнормативные нагрузки, на каких-то магистралях - движение с превышением скорости. <…> Для нашего города особо значимая проблема - это колея износа, возникающая в зимний период от шиповой резины. <…> Дорожное сообщество Санкт-Петербурга в лице дирекции центра комплексного благоустройства и производители асфальтобетонных смесей провело огромную работу по выбору типа асфальтобетонных покрытий, <…> было проведено большое количество исследований как самого щебня, так и асфальтобетона. Испытания также касались и битумного вяжущего», - рассказал начальник управления контроля качества и внедрения инноваций СПБ ГКУ «Дирекция транспортного строительства» Андрей Демин.
По результатам проведенных работ было установлено, что наиболее оптимальным вариантом для верхних слоев покрытия асфальтобетона в Петербурге является покрытие из смеси ЩМА-20 с полимерно-битумным вяжущим. Гранитный щебень в ходе проведенных испытаний был исключен из состава. Так, модифицированные составы, а именно смеси типа А на модифицированном вяжущем применялись при укладке нижнего слоя дороги на Невском проспекте. Такая же смесь только на полимерно-битумном вяжущем применяется при строительстве обхода Красного села.
«Мы применяем все типы асфальтобетона, в том числе и литой асфальтобетон, например, на Западном скоростном диаметре. <…> Для Санкт-Петербурга при строительстве мостов применение такой связки как гидроизоляция и литой асфальтобетон уже не вызывает никаких сомнений. И все мосты у нас сделаны таким образом: гидроизоляция, литая смесь 4 см, либо 5 см в зависимости от расчетов, а сверху - 5 см ЩМА-20», - отметил Андрей Демин.
Читайте также: Superpave в Петербурге: на городской дороге впервые укладывают «суперасфальт»
При пониженных температурах воздуха, обычно в осенний период, в городе применяют теплые асфальтобетонные смеси. Также имеется практика применения цветных асфальтобетонных смесей: из этого материала выполнен переходный мостик через канал в Царском селе, площадки вокруг Царскосельского моста. Кроме того, цветной асфальтобетон укладывается на дворовых и промышленных территориях, пешеходных тротуарах и велодорожках.
Большое внимание уделяется экологии: в городе активно применяют асфальтогрануляты и резиновую крошку. В качестве примера успешного применения асфальтогранулята Андрей Демин выделил два объекта. Первый - это улица Садовая, ремонт которой был проведен в 2018 году. Здесь было добавлено 10 % РАПа в нижний слой и 20 % в верхний слой. Второй объект - улица Бестужевская, которую в 2019 году привели в нормативное состояние по методу холодной стабилизации, добавив в состав верхнего слоя 50 % асфальтобетонной крошки, а нижний слой выполнили полностью из 100 % РАПа.
Стоит отметить, что в 2016 году в Санкт-Петербурге с использованием резиновой крошки было отремонтировано пять участков дорог общей площадью 46 тыс. кв. метров, а в 2017 году - один участок площадью около 15 тыс. кв. метров.
Как показывает практика, для строительства ремонта и капитального ремонта дорог в России используют различные технологии производства асфальтобетона. Какие-то технологии применяются активно, какие-то - нет. Однако, эта отрасль постоянно развивается, специалисты продолжают проводить исследования и эксперименты с целью улучшения характеристик и качества продукта, а также определения оптимальных составов асфальтобетонных смесей для российских дорог.
Виктория Брылёва
Фото: «ДорИнфо»;
предоставлены организаторами конференции «Асфальтобетон 2020»
