CC BY
29Высоцкая М.А., канд. техн. наук, доц., Чевтаева Е.В., аспирант, Ширяев А.О., студент
Белгородский государственный технологический университет им. В.Г. Шухова
ХОЛОДНЫЕ ТЕХНОЛОГИИ ДОРОЖНО-РЕМОНТНЫХ РАБОТ*
roruri@rambler.ru
Проблема ремонта автомобильных дорог с использованием холодных технологий на сегодняшний день остается актуальной. Особенно остро она встает в те периоды, когда применение стандартных методов ремонта становится невозможным. В работе рассмотрена проблема ремонта асфальтобетонного покрытия автомобильных дорог холодными ремонтными смесями разных производителей, изучены свойства образцов холодного асфальтобетона, а также выполнен сравнительный анализ показателей свойств образцов-кернов из покрытия с образцами, изготовленными в лабораторных условиях. Установлено, что при использовании холодных ремонтных смесей необходимо аккуратно подходить к их выбору.
Ключевые слова: холодный асфальтобетон, асфальтобетонное покрытие, автомобильная дорога, слеживаемость, водонасыщение.
Введение. На сегодняшний день в отрасли существует значительное количество разработок [1, 2], направленных на повышение качества покрытий автомобильных дорог. Однако, актуальной проблемой для дорожников остается ликвидация ям и выбоин на дорогах с асфальтобетонным покрытием в конце зимы и ранней весной, когда применение известных способов ликвидации дефектов покрытия, таких как обратная пропитка, засыпка крупным щебнем, а в ряде случаев и заделка кирпичом, не только малоэффективны, но и не безопасны для участников движения. Поэтому в последние годы для проведения зимнего и аварийного ямочного ремонта все шире используются холодные асфальтобетонные смеси, преимущества которых уже оценили дорожники по всему миру [3.. .7]. Этот материал открывает уникальные возможности перед предприятиями, которые специализируются на выпуске дорожно-строительной продукции и обслуживании дорог. В связи с перспективностью использования данного материала при выполнении ремонтных работ, на рынке Российской Федерации активно действует ряд производителей холодного асфальтобетона.
Не зависимо от способа приготовления и производителя холодных асфальтобетонных смесей, они должна быть удобообрабатываемы, «живучи», т.е. не комковаться и не слеживаться, оставаться длительное время рыхлыми и обладать надлежащей подвижностью. Особенностью холодного асфальта является то, что он может находиться в рыхлом состоянии длительное время в зависимости от условий и температуры хранения, а так же состава смеси. Преимущества холодных технологий заключаются в отсутствии необходимости делать предварительную подготовку перед их применением. Такие смеси с температурой не ниже +5°С возможно уклады-
вать при минусовой температуре окружающего воздуха. В зависимости от условий укладки смеси разделяются на два типа:
- тип I - для укладки при температуре окружающего воздуха выше +5 °С;
- тип II - для укладки при температуре окружающего воздуха от +5 °С до -25 °С [8].
Смеси разных типов отличаются составом органического вяжущего, его вязкостью или плотностью, которые определяют время струк-турообразования при различных температурах.
Если говорить о химическом составе холодного асфальта то его основа - модифицированная асфальтобетонная смесь с полимерными и многочисленными морозоустойчивыми добавками, а также различными пластификаторами, позволяющими осуществлять ямочный ремонт на влажном покрытии, а также в холодную погоду (при температуре от -25 °С до +49 °С). Своё второе рождение технологии приготовления холодных асфальтобетонных смесей получили благодаря новой технологии исследования вязкости полимеров.
Методология. Для того чтобы проанализировать холодные асфальтобетонные смеси и оценить эффективность их физико-механических свойств, были приняты образцы, следующих производителей:
• Образец №1 - производитель ЗАО «АБЗ МАГИСТРАЛЬ».
• Образец №2 - производитель ОАО «Асфальтобетонный завод №1».
• Образец № 3 - производитель ООО «Авто-Альянс»
Так как холодные асфальтобетонные смеси довольно сложные для уплотнения, при постановке эксперимента было принято решение об укладке исследуемых смесей в покрытие и отборе кернов из него для изучения эффективности
работы смесей различных производителей. Для этого был выполнен ямочный ремонт асфальтобетонного покрытия.
Механическая прочность холодного асфальтобетона достигается главным образом значительным внутренним трением всей смеси. По мере уплотнения прочность композита нарастает, чему способствует повышение вязкости вяжущего в результате его окисления кислородом, который постепенно разрушает защитную пленку полимера на битумном вяжущем и испарение летучих фракций как битума, так и его разжи-жителя.
Общая последовательность ремонта выполнялась в строгом соответствии с рекомендация-
ми производителя. Смесь укатывалась гладко-вальцевым катком массой 10 т (8 проходов по следу). Из сформированного покрытия через 30 дней после укатки отбирались образцы-керны высотой и диаметром 10 см. В течение этого времени происходило доуплотнение материала под действием автотранспорта. Параллельно, в лабораторных условиях изготавливались контрольные образцы 7,5x7,5 см [9].
Основная часть. После ряда испытаний, были получены следующие результаты. В табл. 1 и на рис. 1...3 представлены свойства исследуемых образцов холодного асфальтобетона.
Показатели свойств образцов холодного асфальтобетона
Таблица 1
Показатели свойств
Условия проведения испытания образцы-керны из покрытия (I) стандартные образцы (II) Требования ГОСТ
№ серии образцов № серии образцов
1 2 3 1 2 3 I II
« О о ^ о £ и о н" до прогрева: сухих водонсыщенных 1,96 0,80 1,0 0,95 1,12 0,90 2,63 1,19 1,10 0,97 1,58 1,03 - 1,5 1,1
I * Ч о й а после прогрева: сухих водонасыщенных 1,23 1,18 0,73 0,45 1,30 1,17 1,85 1,70 0,85 0,70 1,87 1,61 - 1,8 1,6
Средняя плотность 2310 2228 2284 2378 2361 2361 - -
Холодный асфальтобетон непростой технологически, поэтому очевидно, что образцы, приготовленные в лаборатории, могут иметь несколько иные показатели свойств. И в первую 20
очередь, по показателям водонасыщения (рис. 1) и средней плотности по сравнению с композитом, уложенным в покрытие.
^ > Ш ф
1П
и о
го
X
о с!
О ей
5
Требования ГОСТ (верхний предел)
(нижний предел)
5,76 5,64 17,5 12,3 12,9 8,28
12 3
№ серии холодной смеси
Ряд1 Ряд2
Рис. 1. Водонасыщение образцов холодного асфальтобетона
0
Водонасыщение - важный показатель, который определяет долговечность работы холодного ремонтного материала. Так как укладка происходит в осенне-зимний период, характеризующийся избыточным переувлажнением и переходом температур через 0 °С, то сложно ожи-
дать высокой работоспособности покрытия при использовании смесей №2 и №3 (рис. 1).
При оценке свойств образцов-кернов можно сказать следующее: образцы №2 и №3, характеризуются высоким показателем водонасы-щения и низким показателем средней плотности. Наиболее эффективно в покрытии зарекомендо-
вала себя смесь №1, показатель водонасыщения которой соответствует требуемым величинам [10].
Коэффициент уплотнения, согласно [11] и в
соответствии
0,975
ос X 0,97
X ш 0,965
X 1- 0,96
о ^ 0,955
с > 0,95
1-X 0,945
ш 0,94
^ 0,935
т 0,93
о 0,925
0,97
тым у образцов-кернов №1 и №3. У образца №2 все показатели далеки от нормативных требований.
Особое внимание следует уделить показателю слеживаемости (рис. 3).
Требования ГОСТ
0,94
1
2
0,96
3
№ серии холодной смеси Рис. 2. Коэффициент уплотнения холодного асфальтобетона в покрытии
14 12 10
Требования ГОСТ (не более)
№ серии холодной смеси
8
6
4
2
0
1
2
3
Рис. 3. Слеживаемость холодного асфальтобетона
Стоит отметить, что нельзя допускать жирных смесей с высоким содержанием вяжущего и малым содержанием пылеватых фракций. Такие смеси будут слеживаться и трудно обрабатываться, поэтому обязательным элементом, без которого не обойтись при производстве холодного асфальта, является добавка. Ее масса обычно достигает 25.35 % от общей массы битума. Добавка делает холодный асфальт более прочным, а также способствует длительному сохранению его полезных свойств, таких как высокий предел прочности на сжатие, водостойкость, низкое водонасыщение и малая слеживаемость.
Под слеживаемостью холодных асфальтобетонных смесей понимается их способность к самопроизвольному образованию сравнительно прочных связей между частицами или их агрегатами в процессе хранения и транспортирования. Наибольшее влияние на увеличение этого параметра оказывает как вязкость применяемых вяжущих, так и их содержание. При увеличении
процентного содержания вяжущего происходит резкое возрастание слеживаемости.
Так, анализируя рис. 3, можно сделать вывод о том, что, скорее всего, в серии образцов №2 и №3 не были выдержаны вязкость вяжущего и его содержание.
На основе проведенных исследований можно заключить: стандартные образцы серии №1, приготовленные и изученные в лабораторных условиях можно считать выдержавшими испытания по всем показателям. Образцы №2 и №3, также как, и образцы-керны из покрытия показали неудовлетворительные результаты.
Показатели водонасыщения сохраняют свою закономерность, с отклонениями в значениях, как при определении испытаний стандартных образцов, так и кернов из покрытия. При работе с образцами смесей №2 и №3 наблюдались: неоднородность проб и неполное покрытие зерен минеральной части вяжущим. Возможно, показатель водонасыщения снижен по
этим причинам. Образцы серии №1 были однородные и более технологичные.
Необходимо отметить закономерность -смеси, из которых готовились лабораторные образцы, и показали низкое качество, при укладке их в покрытие также зарекомендовали себя как не эффективные.
Выводы. Стоит отметить, что в последние годы вопросам экологичности строительных материалов уделяется все большее внимание. Поскольку для приготовления и укладки холодных битумных смесей требуются значительно меньшие температуры, по сравнению с традиционным асфальтом, то производство данных смесей для устройства автодорожных и аэродромных покрытий является более экологичным и экономичным [12, 13]. Более того, при соблюдении всех условий приготовления и хранения, их срок годности практически неограничен, перед укладкой нужно только удалить возникшую за время хранения корку [14]. Очевидно, что на качество смесей значительное влияние оказали используемые для их приготовления вяжущие и добавки. Так для приготовления смесей №1 в качестве вяжущего использовалась сложная композиция, состоящая из гелеобразующей добавки, битума, дизельного топлива и двух добавок: БАГ и БАП-ДС-3. Серия холодного асфальтобетона №2 содержала инновационную химическую добавку ЕУОТНЕЯМ Л, а состав № 3 включал в себя МАК-битум, который представляет вяжущее с добавкой, переводящей его в гелевое состояние. При этом, гранулометрический состав рассматриваемых смесей имел незначительные отличия. Таким образом, качество вяжущего, является определяющим фактором при приготовлении холодных асфальтобетонных смесей.
Смесь холодного асфальта предоставляет возможность ремонтировать дороги независимо от времени года, является эффективным и экономически выгодным средством для своевременного ремонта, имеющим широкую сферу применения, главной из которых является ремонт автомобильных дорог и территорий аэропортов и аэродромов [15,16]. Как видно из выполненных исследований холодного асфальтобетона, только одна смесь соответствует требованиям и может эффективно использоваться для дорожно-ремонтных работ. Поэтому использовать этот материал надо грамотно и аккуратно, точно так же, как и подходить к его выбору.
*Работа выполнена в рамках государственного задания Министерства образования и науки РФ №1950 и Программы стратегического развития БГТУ им. В.Г. Шухова на 2012... 2016 годы.
БИБЛИГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
1. Лукаш Е. А., Кузнецов Д. А., Бабанин М.
B. Эффективные асфальтобетонные смеси с использованием модифицированных наполнителей // Вестник БГТУ им. В.Г. Шухова. 2013. №6.
C. 57-60.
2. Высоцкая М. А., Фёдоров М. Ю. Разработка наномодифицированного наполнителя для асфальтобетонных смесей // Вестник БГТУ им.
B.Г. Шухова. 2013. №6. С. 61-65.
3. Yu Zu-jun., J. Guizhou Uniu. «Холодные смеси» // Technology Nature Scince Education. 2007. №5. С. 89-91.
4. Ossola Marie-Francoise. «Низкотемпературные асфальтобетонные смеси» // Revlong general routes. 2006. №845. С. 14-16.
5. Onfield Jean-Noël. «Новый битум» // Route actual. 2008. № 172. 31 с.
6. Onfield Jean-Noël. «Холодная битумная смесь» // Route actual. 2011. № 196. 29 С.
7. Марышев Б. С., Кульжев В. П. Холодный МАК-асфальт // Строительные технологии и техника. 2006. №5. С. 92-93.
8. Сайт компании ИНДОРТЕХ. Холодный ресурс [Электронный ресурс]. URL: http://www.razmetka.biz/Холодный асфальт (дата обращения: 8.03.2015).
9. ГОСТ 12801-98. Материалы на основе органических вяжущих для дорожного и аэродромного строительства. Методы испытаний. Введ. 01.01.1999. М.: Госстандарт России: Изд-во стандартов 1998. 13 с.
10. ГОСТ 9128-2013. Смеси асфальтобетонные дорожные, аэродромные и асфальтобетон. Технические условия. Введ. 01.01.2011. М.: Госстандарт России: Изд-во стандартов 2011. 39 с.
11. СП78.13330.2012. Свод правил. Автомобильные дороги. Введ. 01.07.2013 г. М.: Минрегион России: Изд-во Росстандарт 2012.
12. Schweiz «Низкотемпературный асфальтобетон // Bauschtift Industrial. 2012. 44. №3.
C. 37-38.
13. Сайт группы компаний Мегавес. Холодный асфальт [Электронный ресурс]. URL: http://www.coldbitumen.ru (дата обращения: 01.02.2015).
14. Сайт компании ООО «ИНТЕРРА». Холодный асфальт Asphacold [Электронный ресурс]. URL: http://www.asphacold.ru/html/produkciya/asphacol d.php (дата обращения: 22.02.2015).
15. Al-Busaltan Shakir, Al Nagein Hassan, Atherton William, Sharples George. «Новые холодные битумные смеси» // Construction and Buildung Materials. 2012. №4. С. 243-250.
16. Сайт компании ООО «NovTecAs». Хо- http://www.novtecas.ru/producty/holodnyj-asfalt лодный асфальт - удобная укладка в любое вре- (дата обращения: 12.03.2015). мя года [Электронный ресурс]. URL:
Vysotskaya M.A., Chevtaeva E.V., Shiryaev A.O. COLD TECHNOLOGY OF ROAD REPAIRS
The problem of repair of roads using cold technology today remains relevant. She gets particularly acute in those periods when the application of standard methods of repair becomes impossible. The paper considers the problem of repair of asphalt covering of roads cold repair compounds _ from different manufacturers, the study of properties of samples of cold asphalt mixtures and a comparative analysis of performance properties of samples of cores from the coating to the samples made in the laboratory. Found that when using a cold mortar must be carefully about their choices.
Key words: cold asphalt, asphalt pavement, road, caking, water saturation.
