Какие этапы проходит битум до того, как попадет в дорожное покрытие, рассказали специалисты «Газпромнефть – Битумные материалы»
Производство вяжущих материалов – трудоемкий процесс, требующий четких нормативов, методов и качественных испытаний. О том, какие этапы проходит битум до того, как попадет в дорожное покрытие, а также о новом подходе к производству материала нам рассказали специалисты «Газпромнефть – Битумные материалы» и «АБЗ-1».
При создании и производстве вяжущих эксперты Научно-исследовательского центра (НИЦ) «Газпромнефть – Битумные материалы» ориентируются на передовые отечественные и зарубежные практики. Сейчас в дорожном строительстве в дополнение к ГОСТам активно применяются европейский подход к качеству (евроасфальт) и метод объемно-функционального проектирования (технология Superpave).
«У каждой из этих систем есть свои плюсы и минусы. Но, если говорить глобально, то внедрение этих методологий меняет философию: происходит переход от «контроля качества» к «обеспечению качества»
Методы прошлого века предполагают контроль качества, согласно нормативам, только после укладки, из-за чего маленькая ошибка приводила к полному снятию недавно уложенного покрытия и повторной укладке с новыми тестами. Сейчас в связи с ростом спроса на модифицированный битум и принятием новых ГОСТов в дорожной отрасли поменялся подход – не контроль качества, а его обеспечение.
«Еще в 2010 году общий объем потребления модифицированных вяжущих в РФ был не более 100 тыс. тонн в год, а сегодня в год потребляется порядка одного миллиона тонн. Это говорит об изменении подхода к качеству. Если говорить простым языком вяжущие – это связующие в составе асфальтобетона»
Модифицированные вяжущие, разработанные «Газпромнефть – Битумные материалы», за счет наличия полимера обладают большими эластичными свойствами, износостойкостью и термоустойчивостью. Продолжая исследовать вяжущие и их свойства, на предприятии разработали специальный материал, который позволяет «склеить» слои износа.
«Закрыть дорогу асфальтобетонным покрытием на всю ширину невозможно. И при укладке образуется так называемый холодный стык, который затруднительно уплотнить и загерметизировать, то есть провести гидроизоляцию. И, как правило, именно с этого места начинаются разрушения. Мы стремимся увеличить показатели долговечности покрытия и улучшить его эксплуатационные характеристики, поэтому совместно с нашими коллегами ищем и исследуем решения и технологии, чтобы это место усилить. Одним из таких решений стало применение специальных составов на основе битума на холодный стык в качестве «склеивающего» материала для двух полотен»
По словам специалиста, преимущество такого материала – возможность модификации и придание ему конкретных свойств, необходимых на объекте (хрупкость, вязкость, устойчивость к ультрафиолету).
Асфальтобетонный завод
На площадке находятся два завода, мощность каждого – 320 тонн в час. Это позволяет производить до 11 тыс. тонн асфальта в сутки. На одной из площадок находятся два стационарных кохера для изготовления литого асфальтобетона с перемешиванием и приготовлением. Также у завода есть раздельные горячие карманы. Он может одновременно делать смеси на двух разных породах.
У АБЗ-1 есть собственное производство вяжущих, рассчитанное на 1,2 тыс. тонн. Модифицированный битум выпускают здесь же, в емкостях вместительностью до 400 тонн. При максимальной загрузке, по словам специалиста, этого хватает до трех суток.
«В смену на производстве работает восемь человек благодаря полностью автоматическому управлению. Заводы работают круглосуточно. Весь рабочий состав предприятия – 60 человек»
В производстве завода порядка 100 рецептов асфальтобетонных смесей, которые подбираются в зависимости от заказчика, объекта и прочих факторов. Состав и количество фракций зависит от рецептуры. Функционал завода также позволяет отгружать несколько рецептов одновременно. Состав асфальта меняется в зависимости от поставленных материалов: вяжущих, минерального порошка, песка или щебня.
«Завод также оборудован системой вспенивания битума. Это новая технология. Грубо говоря, в битум можно добавить воду. При смешении битум вспенивается, что дает пластичность даже при температуре ниже 100 градусов. Это используется как раз для укладки в межсезонье. Без вспенивания битум может сохранять свои свойства только при 120-140 градусах. Однако эта технология пока не вышла в широкое применение»
Инновации начинаются с лаборатории
Асфальтобетонные смеси проходят проверку в лаборатории на базе «АБЗ-1» в Пушкине.
«Мы занимаемся контролем качества продукции. Ассортимент большой. Разработано и отработано более 14 тыс. рецептов и 500 номенклатур. Мы работаем с традиционными, литыми и асфальтобетонными смесями объемного проектирования и функционального проектирования. У нас выпускаются цветные и ароматизированные асфальтобетоны»
В лаборатории проверяют качество изготовленного материала на соответствие нормативной документации, а также требованиям заказчика и тестируют новые формулы. Контроль происходит следующим образом: в лабораторию поступает проба асфальтобетонной смеси, специалисты формируют образцы, определяют зерновой состав. После проводятся испытания, имитирующие условия работы асфальтобетона в покрытии: тестируется износостойкость покрытия при разных температурных условиях и разных нагрузок. Отбор образца происходит после изготовления смеси.
«Отличие от старых стандартов в том, что мы берем образец не после укладки, а до. Так мы обеспечиваем качество, а не контролируем его. Раньше клиенту было трудно настроить режимы уплотнения. Мы ему давали цифры, на которые он мог ориентироваться только через сутки после укладки. Соответственно, мы имели такие проблемы как недоуплотнение асфальтобетона или переуплотнения. Сегодня, пока машина едет до укладки, мы уже определяем несколько очень важных показателей. Например, максимальную плотность. Когда машина прибудет на объект, мы уже направляем показатели клиенту. Он убеждается, что данные соответствуют и применяет определенные режимы уплотнения, которые были им отработаны до начала укладки. Так, еще на старте укладки, понимая, что он не нарушит системные требования, заказчик получит качественное покрытие»
Собственные испытания как вяжущих до введения в производство, так и самих асфальтобетонных смесей также проводит НИЦ «Газпромнефть – Битумные материалы». Специалисты подбирают рецептуру битумов: оценивают качество вяжущих материалов – битума, полимерно-битумного вяжущего (ПБВ), эмульсии, разрабатывают рекомендации по применению и хранению вяжущих, а также создают вяжущие с учетом климатических особенностей. Кроме того, специалисты занимаются подбором бутомопроизводных материалов и техническим сопровождением процесса применения продуктов.
Оборудование лаборатории вяжущих в НИЦ позволяет анализировать химическую структуру битума и детально разбираться в его свойствах. В асфальтобетонной лаборатории НИЦ проводятся испытания покрытий в различных условиях эксплуатации. Например, в распоряжении исследователей находится единственный в России прибор, имитирующий разворот на асфальтобетонном покрытии и проверяющий его на износ от подобного воздействия.
Автоматизированный модуль для стыков
Как было сказано ранее, чтобы закрыть дорогу на всю ширину, необходимо применить холодный стык. Ранее его уплотняли вручную, что требовало много времени. В «Газпромнефть – Битумные материалы» в 2022 году разработали автоматизированный модуль подачи жидкой ленты для герметизации дорожного полотна. Модуль устанавливается непосредственно на асфальтоукладчик. Устройство состоит из рамы и бункера, куда заливается продукт. На бункере установлен вибромотор для лучшего стекания, частотный преобразователь для изменения частоты вращения и изменения подачи, а также пульт управления.
«Одного ведра материала хватает на 100 метров укладки. Соответственно в бак можно залить порядка 3-4 ведер и обеспечить до трех часов беспрерывной работы до следующей заливки»
Для начала работы с помощью данной технологии необходимо установить модуль на асфальтоукладчик, форсунку, подключить «вилку» в розетку на укладчике, настроить подачу и приступать к работе. Устройство легко настраивается и подключается, достаточно 1 мастер-класса для начала работ с ним. Подача регулируется с помощью пульта управления. Оператор нажимает старт и следит за тем, чтобы расход был оптимальный. В случае непредвиденных ситуаций скорость подачи можно отрегулировать в любой момент.
«При внедрении на рынок новых устройств и оборудования мы исходим из следующих целей: прежде всего, это повышение качества укладки дорожного полотна, повышение культуры производства, снижение времени на технологический процесс дорожных работ, повышение удобства работы и увеличение производительности труда»
Так, ленту наносили с помощью автоматизированного модуля в ходе ремонта Ивановской улицы в Невском районе Санкт-Петербурга. Асфальт на участке уложен по методу объемного проектирования.
«Подобная технология по новому стандарту применяется всего три года. Еще пока рано делать выводы, сейчас только накапливается база. Но лабораторные испытания демонстрировали существенное повышение износостойкости асфальта»
В этом году с помощью устройства «Газпромнефть – Битумные материалы» впервые герметизировали холодный стык на Литейном проспекте в Петербурге, а смеси по методу объемного проектирования производились для ремонта Московского шоссе, улицы Седова и Ивановской улицы в Северной столице. Также ремонт с помощью технологий «Газпромнефть – Битумные материалы» проведут на участке проспекта Обуховской обороны.
Планы и разработки
«Мы видим, насколько битум уникальный продукт, насколько он не исследован до конца, и сколько всего с ним еще можно сделать. За последние несколько лет количество наших материалов расширилось. Мы используем их для разных отраслей от коттеджного строительства до применения на взлетно-посадочных полосах»
Автоматизированный модуль подачи материала – не единственный инженерный продукт предприятия. Второй образец – машина для нанесения составов. Она служит, в том числе, для применения таких материалов, как цветной защитный состав или защитно-восстанавливающий состав. В планах – разработка новых инновационных механизированных комплексов с применением искусственного интеллекта и машинного зрения.
Также специалисты предприятия разработали битумно-полимерную мастику «Брит» Торма Мост для деформационных швов на искусственных сооружениях и полимерную грунтовку. «Продукты по качественным характеристикам превышают поставляемые к нам аналоги из-за рубежа и позволяют эксплуатировать дорогу гораздо дольше нормативных сроков», - говорит начальник управления реализации проектов «Газпромнефть – Битумные материалы» Илья Кудряшов.
Еще одно решение «Газпромнефть – Битумные материалы» - это гидрофобизирующая проникающая пропитка, которая высыхает довольно быстро, за 15-45 минут, и допускает эксплуатацию покрытия сразу после высыхания. Состав используют на цементобетонных покрытиях для защиты бетона от воздействия атмосферных осадков и реагентов.
На дорогах в Татарстане, Новгородской, Рязанской и Ростовской областях протестирован другой продукт предприятия – гранулированные добавки для асфальтобетонных смесей. Применение материала показало снижение колеи на участках дорог.
Напомним, Президентом России Владимиром Путиным перед дорожниками страны поставлена задача – привести в нормативное состояние не менее 85 % автомобильных дорог опорной сети до конца 2027 года с применением современных материалов и техники преимущественно отечественного производства. Решить задачу позволяют усилия на всех уровнях и всех этапах дорожных работ, в том числе регулярные исследования, разработки, лабораторные испытания и внедрение инновационных решений в битумной отрасли.
