Ремонт дорог теплыми и литыми асфальтобетонами: опыт российских дорожников

Теплый асфальтобетон – «зеленая» технология

Теплая асфальтобетонная смесь относится к «зеленой» (ресурсосберегающей) технологии – это такие технологии, производственные процессы и цепочки поставок которых являются экологически безвредными либо менее вредными по сравнению с традиционными способами производства.

По словам главного технолога АО «АБЗ-1» Сергея Шибалова, «зеленые» технологии позволяют решать несколько задач. Во-первых, способствуют устойчивому развитию, предотвращая истощение ресурсов. Во-вторых, позволяют производить продукцию, которая впоследствии может быть переработана, восстановлена или повторно использована. Третье – уменьшают загрязнение окружающей среды, повышая ресурсоэффективность производства. Четвертое – дают возможность применить инновации, которые позволяют заменить старые способы производства энергии, наносящие ущерб окружающей среде. Пятое – способствуют экономическому развитию, созданию новых технологий и товаров.

Теплую асфальтобетонную смесь (ТАБС) относят именно к «зеленой», поскольку ее применение позволяет снизить углеродный след продукта (дороги), что является основным драйвером технологии. Более низкие температуры смешивания и укладки сводят к минимуму выбросы дыма и запахов, а также создают лучшие условия для рабочих. Как показывают зарубежные исследования и опыт, как правило, количество выбросов снижается примерно на 50 % на каждое понижение на 12 градусов, таким образом, снижение температуры смеси на 25 градусов приводит к уменьшению выбросов дыма на 75 %.

Теплый асфальтобетон – это рационально подобранная смесь минеральных материалов (щебня, песка и минерального порошка) с применением теплых технологий (вспененное битумное вяжущее, водосодержащие добавки, химические добавки или органические добавки), приготовленная при температуре ниже температуры смешивания более, чем на 20 %.

По словам Сергея Шибалова, особенность укладки теплых смесей открывает ряд преимуществ, в числе которых снижение выбросов вредных газов, ускоренный запуск движения, снижение интенсивности запаха на улицах городов, повышение безопасности проведения дорожно-строительных работ (за счет снижения температуры укладки и уровня выбросов СО2), увеличение межремонтных сроков (за счет снижения старения вяжущего), продление строительного сезона, увеличение плеча доставки, повышение «подвижности» и удобоукладываемости смеси, увеличение времени эффективного уплотнения, достижение уплотнения меньшим количеством проходов.

Что касается нормативной документации: примерно с 2011 года были разработаны стандарты организации, по которым выпускали теплые смеси, в 2019-м начали работать ПНСТ 358 и ПНСТ 359, которые впоследствии перешли в ГОСТ Р 70396-2022 и ГОСТ Р 70397-2022 – эти документы вступили в силу с 1 января 2023 года.

Укладка теплых смесей: опыт АО «АБЗ-1»

Главный технолог АО «АБЗ-1» Сергей Шибалов затронул тему технологических особенностей выпуска теплых смесей. По его словам, технология механического вспенивания вяжущего при производстве такой смеси заключается в том, что воду под высоким давлением подают в камеру прохождения битумного вяжущего. Важно, чтобы давление было выше, чем в битумной системе при сбросе битума с весового дозатора в смеситель: за счет этого происходит вспенивание. И тут необходимо учитывать несколько нюансов. Первое – для правильного планирования и выпуска теплых уплотняемых смесей по технологии механического вспенивания необходимо знать особенности АСУ, а также требования технологического регламента предприятия. Второе – следует заблаговременно проводить проверку узла вспенивания вяжущего перед выпуском теплой смеси. Третье – нужно учитывать интервал перехода от выпуска горячих смесей на теплые (на вспененном вяжущем), а также смены каменных материалов и особенности АСУ. Четвертое –профессионализм операторов. Пятое – нужно правильно производить смеси при положительных температурах окружающей среды.

Спикер рассказал об опыте применения теплых асфальтобетонных смесей компанией АО «АБЗ-1».

«Первые шаги, которые мы выполняли, – осуществили отгрузку трех смесей: горячей, теплой смеси с химической добавкой и теплой смеси на вспененном битуме. Температура выпуска по теплым смесям была ниже на 20-30 градусов. Также сторонней лабораторией были произведены замеры системно замеряемых вредных веществ, которые показали, что при выпуске теплых смесей данные выбросы были снижены на 50 и 80 %, соответственно, относительно горячей смеси. При этом воздушные пустоты в лаборатории при использовании теплых смесей получили такие же, как и по горячей смеси. Разница была незначительная»

Специалисты компании провели замеры по расходу энергоресурсов на АБЗ, который показал, что снижение расхода газа при выпуске теплых смесей при понижении температуры на 20 градусов составил 22 %.

«Также был проведен эксперимент в части выпуска смеси и снижено время мокрого перемешивания – это снижение на сегодняшний день нами было достигнуто в 10 %. На объекте, соответственно, температура начала уплотнения также была в среднем снижена на 20 градусов, температура окончания уплотнения, соответственно, на 20-25, и заканчивалась при температуре 60-65. Воздушные пустоты у нас получились в пределах требования ГОСТ Р 58401.5. Также нами была произведена оценка возможностей количества снижения проходов уплотняющей техники: она местами достигала 10 %»

После этого специалисты провели мониторинг пилотных участков, где было устроено покрытие из теплых и горячих смесей. Результат показал схожие показатели по замерам колеи покрытия, независимо от типа покрытия.

Сергей Шибалов сообщил, что совместно с Дирекцией транспортного строительства Санкт-Петербурга был проведен эксперимент по устройству нижнего и верхнего слоев покрытия из теплых асфальтобетонных смесей на одном из дорожных объектов города. Речь идет о 2-километровом участке проспекта Римского-Корсакова, где нижний слой устроили из теплой смеси SP-16T, верхний – из теплой смеси ЩМА-16. Спикер уточнил, что в работе использовалась та же техника, что и при укладке горячих смесей: перегружатель, асфальтоукладчик и комплекс уплотняющей техники. Ежедневно велся операционный контроль по степени уплотнения неразрушающим способом.

«Таким образом, на этапе производства при расходе 2 % воды от содержания вяжущего и снижения температуры выпуска на 20 градусов, соответственно, мы получили такой результат: показатель снижения максимальной концентрации системно заменяемых вредных веществ достигал 80 %. На 22 % был снижен расход газа для нагрева каменного материала и на 10 % снижено время мокрого перемешивания. Соответственно, увеличена производительность асфальтосмесительной установки. При этом в лаборатории мы получили воздушные пустоты в соответствии с утвержденным рецептом, средняя колея глубины при этом также соответствовала требованиям настоящего стандарта. На объекте: температура начала уплотнения ЩМА-16 составила 135 градусов, окончания – 60 градусов, при этом мы получили пустоты – 4,6 %, что соответствует требованиям ГОСТ. Теплая смесь SP-16: температура начала уплотнения составила 130 градусов, окончания – 50 градусов. При этом пустоты составили 5,3 %, что также соответствует ГОСТу. Подтвердилась возможность снижения проходов уплотняющей техники до 10 %»

Таким образом, специалисты пришли к выводу, что теплые смеси, выпущенные по технологии «вспенивания вяжущего» (при транспортировке до объекта не более двух часов) позволяют снизить температурную сегрегацию, выбросы дыма и запаха (что актуально в городской среде), уменьшить старение битумного вяжущего, повысить удобоукладываемость смеси (особенно при ручной укладке), увеличить долговечность покрытия, сэкономить энергоресурсы как на производстве, так и на объекте в результате меньшего количества проходов уплотняющей техники.

Ремонт и строительство мостов с использованием литого асфальтобетона: опыт «АВТОБАНа»

Начальник управления технологии и качества АО «ДСК «АВТОБАН» Андрей Евдошенко рассказал о преимуществах использования технологии использования литых асфальтобетонных смесей, а также о проблемах, с которыми компания сталкивается как генеральный подрядчик при реализации инфраструктурных объектов.

Он отметил, что сегодня дорожное строительство развивается в условиях жестких временных ограничений. Сроки реализации проектов сокращаются, требования к качеству – растут, а климатические условия добавляют сложности. На первый взгляд, ускорение строительства может показаться логичным шагом для повышения эффективности, но, если сокращать сроки без учета технологий и качества, это неизбежно ведет к увеличению количества дефектов и необходимых «переделок», к дополнительным расходам и снижению рентабельности. При этом важно понимать, что ускорение строительства возможно только за счет поиска и внедрения новых технологических решений, которые позволяют не просто укладываться в график, но и обеспечивают долговечность и надежность дорожных конструкций.

«В последние годы мы наблюдаем, как становится все более популярной напыляемая гидроизоляция – данное решение имеет ряд неоспоримых преимуществ, но есть и нюансы. Во-первых, такие покрытия очень чувствительны к технологии нанесения и качеству подготовки материалов непосредственно перед нанесением. Малейшие ошибки при подготовке материала и задержки нанесения данной гидроизоляции приводят к тому, что гидроизоляция происходит неравномерно. В результате время нанесения кварцевого песка невозможно подобрать, что приводит к отсутствию сцепления в случае, если мы говорим про уплотняемые асфальтобетоны»

Также к нюансам использования напыляемой гидроизоляции можно отнести низкое качество ручных работ при укладке уплотняемых смесей в труднодоступных зонах, проблемы соблюдения высотных отметок и ровности мостовых конструкций, несовершенство старых конструкций с защитным слоем бетона поверх гидроизоляции.

«Понимая проблемы и учитывая риски, АО «ДСК «АВТОБАН» уже на протяжении четырех лет на всех своих объектах строительства в качестве нижнего слоя покрытия ездового полотна закладывает литые асфальтобетонные смеси. Мы накопили значительный опыт. <…> За четыре года нами было сдано 247 искусственных сооружений, их общая площадь составила порядка 479 тыс. квадратных метров. Среди 247 сооружений есть четыре внеклассных моста: через реки Ока и Сура на четвертом и шестом этапах трассы М-12 «Восток», через реку Сарана на дороге «Дюртюли – Ачит», Волжский мост на обходе Тольятти в Самарской области»

Можно выделить несколько преимуществ литого асфальтобетона (ЛА) при строительстве и ремонте мостовых сооружений. Первое – универсальность и совместимость с гидроизоляцией. Он надежно сцепляется с различными типами гидроизоляции (битумными, полимерными, напыляемыми, рулонными), что снижает риск отслаивания и разрушения слоев. Второе – при использовании ЛА риски «переделок» минимальны, такой асфальтобетон менее критичен к погодным условиям при укладке и исключает проблемы с недостаточным уплотнением или расслоением: это делает его более предсказуемым к производственному процессу, сокращая риски переделок. Третий плюс – ЛА лучше выдерживает температурные расширения и сжатия основания, также он более устойчив к низкотемпературному растрескиванию. Четвертое преимущество: благодаря низкой пористости и монолитной структуре литой асфальтобетон выполняет роль второго гидроизоляционного слоя: он защищает основание от влаги, реагентов и механических повреждений, дублируя и усиливая основной гидроизоляционный барьер. Еще один плюс – состояние горячего литого асфальтобетона позволяет легко укладывать его на сложных участках, например, в зонах цоколей, тротуарах и других стесненных участках сооружения. Кроме того, к преимуществам ЛА можно отнести скорость работ.

«Несмотря на значительно меньшую скорость производства работ по сравнению с классическим уплотняемыми асфальтобетонами в связке с напыляемой гидроизоляцией скорость устройства ездового полотна возрастает значительно. К примеру, при производстве работ на мосту через реку Сарана в октябре 2024 года мы за девять дней закрыли гидроизоляцию литой смесью и щебеночно-мастичным асфальтобетоном. Протяженность моста – 600 метров. При этом мы не нагоняли бригады, не изгоняли технику, а работали стандартным набором: был один асфальтоукладчик для литых смесей, широкозахватный асфальтоукладчик для ЩМА и стандартный набор у мостовиков для нанесения гидроизоляции»

Андрей Евдошенко заявил, что литой асфальтобетон заслуживает гораздо большего применения на объектах. По его словам, использование ЛА в дорожной одежде также имеет ряд преимуществ и позволит повысить долговечность автомобильных дорог. Но, учитывая стоимость литых асфальтобетонных смесей, эта технология не рассматривается для использования при укладке дорожных одежд.

«В целом, говоря про литые смеси как материал, к сожалению, в России они недооценены. Но из-за своей высокой цены они не могут быть рекомендованы в качестве конструктивного слоя дорожной одежды, поэтому в настоящее время самая оптимальная область применения – только в нижнем слое покрытия ездового полотна искусственных сооружений и зоны тротуаров, именно как покрытие на мостах»

Проблемы использования литых асфальтобетонов

Представитель АО «ДСК «АВТОБАН» в ходе конференции поделился проблемами, с которыми компания столкнулась при применении технологии литого асфальтобетона.

Так, до сих пор проектировщики мостов и путепроводов продолжают ориентироваться на традиционные асфальтобетонные смеси, игнорируя преимущества литых. Это приводит к тому, что конструкции покрытия зависят не от оптимального сочетания гидроизоляции и асфальтобетона, а от индивидуальных предпочтений проектировщиков.

Различные типы гидроизоляционных материалов, применяемых на искусственных сооружениях, требуют специфических решений и по асфальтобетонному покрытию. Однако в проектной практике отсутствует четкая методология подборки уплотняемых асфальтобетонов в зависимости от типа гидроизоляции. Это создает риск несовместимости материалов и снижает долговечность дорожного покрытия.

«Генеральный подрядчик в лице «ДСК «АВТОБАН», осознавая преимущества литых смесей, постоянно инициирует процесс пересогласования проектных решений. Это приводит к задержкам в реализации проектов, увеличению затрат на экспертизы согласования, а также дополнительным расходам на адаптацию технологий под условия конкретного объекта. При отсутствии регламентных решений подрядные организации могут столкнуться с сопротивлением со стороны заказчика и проектировщиков, которые предпочитают традиционные материалы»

По его словам, для устранения существующих барьеров требуется разработка унифицированных типовых решений и нормативных требований к применению литых асфальтобетонных смесей в сочетании с различными видами гидроизоляции. Это позволит оптимизировать проектирование, сократить сроки реализации проекта, снизить риски переработки проектных документаций, обеспечить более надежные и долговечные покрытия.

Еще одна проблема, с которой столкнулась компания, – необходимость существенной доработки асфальтобетонных заводов, чтобы при выпуске ЛА они могли прослужить, как можно дольше.

В 2024 году, когда компания развивала собственное производство с литыми асфальтобетонными смесями, была обнаружена третья проблема – низкая технологичность кохеров отечественного производства. Сегодня немецкая техника недоступна для приобретения либо имеет очень высокую стоимость и долгий сроки поставки запчастей.

В России существуют отечественные кохеры, однако у них наблюдается ряд «болячек», которые приводят к проблемам и удорожанию работ. Так, в российских кохерах бочка расположена таким образом, что лоток для выгрузки смеси получается в два раза длиннее и имеет телескопическую конструкцию. Учитывая скорость набора вязкости литых асфальтобетонов, это усложняет подачу смеси, увеличивает время укладки, а еще требует постоянного присутствия рабочего, который очищает данный лоток. Литые асфальтобетонные смеси (особенно с высокой жесткостью) требуют мощных гидравлических приводов для эффективного перемешивания и выгрузки, однако на отечественных кохерах гидравлика недостаточно мощная, что приводит к работе с повышенной нагрузкой, а это напрямую сказывается на долговечности техники и приводит к дополнительным сложностям при укладке. Еще один нюанс – при применении литой смеси критически важно контролировать температуру. Компания «АВТОБАН» столкнулась с тем, что погрешность встроенных термометров в кохерах могла достигать 40 градусов. Кроме того, в отечественной технике отмечается плохая теплоизоляемость бочки, что сказывается на производстве работ в осеннее время года.

«Проводка была проложена на поверхности бочки в тех зонах, которые подвержены внешнему прогреву, она была без какой-либо защиты, поэтому, когда необходимо было прогревать штатной горелкой внешние поверхности, был риск спалить всю проводку. Кроме того, если говорить про электрику – постоянно ломались преобразователи тока»

По его словам, в отличие от немецких кохеров, где конструкция бочки позволяет примерно половине загруженной смеси сливаться самотеком, российские аналоги требуют практически сразу включать гидравлику, а поскольку она не имеет запаса и достаточно слабая, то гидравлика работает в режиме постоянной повышенной загрузки. Еще один нюанс, на который обратили внимание специалисты компании, – отсутствие возможности вручную открывать заслонки для выгрузки смеси. Это необходимо в тех случаях, когда смесь застыла, либо сломался механизм открытия заслонки.

«И, наверное, самое главное – крайне плохие горелки. Они постоянно самопроизвольно глохли и плохо перезапускались. Более того, в самом кохере не было установлено никаких датчиков, показывающих работу горелки. Если кохер стоит непосредственно перед разгрузкой – в целом работу горелки слышно, но, когда техника находится в движении, водитель не видит и не слышит, работает ли горелка. У нас неоднократно происходили такие ситуации, что горелка при движении затухала, а обнаружено это было только при прибытии»

Подводя итог, Андрей Евдошенко призвал отечественных производителей кохеров не игнорировать описанные проблемы, а участвовать в процессе их улучшения. В идеале – приехать на объект, где применяются кохеры, поучаствовать в процессе работ, получить обратную связь, что позволит быстрее и эффективнее доработать технику, которая сегодня крайне востребована в дорожной отрасли.

Добавим, конференция «Асфальтобетон» – ежегодное мероприятие, по итогам которого формируется резолюция с актуальными предложениями для развития дорожного-транспортного комплекса страны. В этом году конференция прошла 6 и 7 февраля. Представители крупнейших дорожно-строительных организаций и их коллеги из дорожного госсектора поделились своим практическим опытом и обсудили вопросы, касающиеся асфальтобетонов, современных требований к смесям в новых национальных стандартах, а также вопросы повышения качества на разных стадиях производства и укладки асфальтобетонных смесей. В частности, российские компании рассказали об опыте использования технологии холодного ресайклинга и высказали свои предложения по развитию практики применения данного метода.