13Применение асфальтогранулятов холодного фрезерования в щебеночно-мастичных асфальтобетонах для покрытий автомобильных дорог_
Веюков Евгений Валерианович
к.т.н., доцент кафедры «Строительных технологий и автомобильных дорог» Поволжского государственного технологического университета, [email protected]
Веюкова Анастасия Венедиктовна
магистрант Поволжского государственного технологического университета, Veukovа[email protected]
С повышением стоимостей асфальтобетонов появляется необходимость в разработке вопросов понижения их себестоимости без ухудшения их основных физико-механических характеристик. В статье выполнено обоснование возможности и необходимости использования отходов фрезерования покрытия автомобильных дорог - асфальтогранулятов. Предлагается их использование в качестве добавки в щебеночно-мастичные асфальтобетоны ЩМА для верхнего слоя покрытий улиц и автомобильных дорог. Анализ полученных данных показал, что введение в состав ЩМА асфальтогранулята до 16 % позволяет улучшить ряд свойств. Повышаются показатели прочности при температуре 20 °С и водостойкости. С увеличением содержания АГ в смеси снижается показатель прочности при температуре 50 °С характеризующий стойкость смеси асфальтобетона к колееобразованию и устойчивость к сдвиговым напряжениям, поэтому авторами рекомендовано внедрение в состав асфальтобетона АГ не более 16%. Установлена экономическая целесообразность использования ас-фальтогранулятов холодного фрезерования при производстве ЩМА для покрытий городских улиц и автомобильных дорог. Несомненным преимуществом таких смесей является их дешевизна по сравнению с новыми смесями.
Ключевые слова: щебеночно-мастичный асфальтобетон, ас-фальтогранулят, технология холодного фрезерования, снижение себестоимости асфальтобетонов.
Введение. В настоящее время в связи с развитием национального проекта «Безопасные и качественные дороги» проводят достаточно большой объем работ по ремонту, капитальному ремонту автомобильных дорог. При проведении таких работ хорошо себя зарекомендовала технология холодного фрезерования. Она применяется зачастую при исправлении параметров продольного профиля, выравнивания верха покрытия. В результате проведения работ по фрезерования получается материал - ас-фальтогранулят (АГ). Такой материал является ценным отходом и в нем содержатся все необходимые компоненты пригодные для проектирования новых смесей - щебня, песка, минерального порошка и битума. Поэтому направлять их только для использования в выравнивающих слоях дорожных одежд будет не совсем целесообразно [1].
Наряду с развитием национального проекта «Безопасные и качественные дороги» нашли развитие и новые технологии проектирования асфальтобетонных смесей, в связи с чем были внедрены новые нормативы, методики испытаний, переоснащены лаборатории и производственные базы предприятий дорожной отрасли. Появилась новая классификация асфальтобетонных смесей. Например, с июля 2023 года в связи с отменой действия ГОСТ 9128-2013 [2] уходят из применения асфальтобетоны типов А, Б, В и т.п. Однако с появлением новых смесей в дорожной отрасли остается известный своими высокими эксплуатационными характеристиками щебеночно-мастичный асфальтобетон (ЩМА). Данный материал в покрытиях, по мнению многих авторов [1, 3], по сравнению с классическими асфальтобетонами (АБ) долговечнее в 2-3 раза, обладает хорошей шероховатостью, повышенной сдвигоустойчивостью, меньшим трещинообразова-нием, большой шумопоглощаемостью и т.д.
В условиях Республики Марий Эл с учетом требований к проектированию ЩМА смесей при их проектировании приходится закладывать привозные материалы, которые являются дорогостоящими по сравнению с местными материалами, в связи с чем стоимость ЩМА становится выше остальных в 1,21,5 раза [4].
Таким образом, АГ по сути дела относится к местным ресурсам, способным снизить себестоимость ЩМА при сохранении его отличных эксплуатационных показателей.
(0 сч о сч
(О
Целью настоящей работы является установление возможности и рациональности применения асфальтогранулятов в составе щебеночно-мастичных смесей.
Задачи исследования: испытание свойств исходных материалов; проектирование смеси; формование и испытание образцов, анализ данных.
Проведение экспериментов и анализ результатов. Для экспериментальных исследований были взяты АГ холодного фрезерования покрытия Федеральной улицы Панфилова г. Йошкар-Ола. Их фракционный состав представлен в табл. 1.
Составы асфальтобетонных смесей представлены в таблицах 1 и 2.
Таблица 1
Размер фракций, мм 25...20 20.15 15.10 10.5 5.1,25 1,25. 0,16 0,16. 0,071 менее 0,071
Содержание в % от общей массы 7,5 4,1 4,7 15,6 24,1 26,2 2,1 1,1
Для установления содержания вяжущего применен метод выжигания. В массовом соотношении содержание битума составило 1,5-2,0%.
В качестве материалов использовались следующие: щебень из изверженных пород широкой фракции (свыше 4,0 до 8 мм; свыше 8 до 16 мм, 16 до 22,4 мм), полученный путем дробления щебня Ба-женовского месторождения хризотил-асбеста фракции св. 20 до 40 мм М 1400 ПАО «Ураласбест», соответствующих требованиям ГОСТ 32703-2014; песок дробленый, полученный дробления фракции св. 20 до 40 мм М 1400 ПАО «Ураласбест», соответствует ГОСТ 32730-2014, минеральный порошок неактивированный МП-2 ООО поставщик - «Компания «Строй-Мастер», соответствует ГОСТ 32761-2014, битум БНД 70/100 производитель: АО «Сызранский нефтеперерабатывающий завод», соответствует ГОСТ 33133-2014. Физико-механические свойства битума приведены в табл. 2.
Таблица 2
Наименование показателей Требования ГОСТ 33133-2014 Фактические значения
Глубина проникания иглы 0,1 мм при 25 0С 71-100 80
Глубина проникания иглы 0,1 мм при 0 0С,не менее 21 25
Температура размягчения по кольцу и шару, 0С не ниже 47 48,6
Растяжимость, при 25 0С, см не менее - более 100
Растяжимость, при 0 0С, см не менее 3,7 6,8
Температура хрупкости, 0С, не выше -18 -22
Изменение массы образца после старения, %, не более 0,6 0,06
Изменение температуры размягчения после старения, оС, не более 7 6,0
Состав щебеночно-мастичной асфальтобетонной смеси был подобран и проверен на соответствие требованиям ГОСТ Р 58406.1-2020 [5] (рисунок 1).
100,0
100,0 £ 90=010р
Я 80,0
* 70,0 а*
¡3 60,0
7- 50,0 аз
8,10,0
2 30,0
I 20,0 I 100
100,0—г 100,0—г
.0
NN
,0
=0
23
з: иЗУ-Г^"1
23 ,0
45,0 31,5 22,4 16,0 11,2 4,0 2,0 0,063
Размер зерен минерального материала, мм
Рисунок 1. - График зернового состава щебеночно-мастичной асфальтобетонной смеси ЩМА-16
Для установления основных физико-механических характеристик изготовлены и испытаны стандартные цилиндрические образцы ЩМА размером 71,4х71,4 мм по методике ГОСТ 12801-98 [6]. Составы испытуемых образцов в таблице 3. Результаты испытаний по стандартным методикам приведены в таблице 4.
Таблица 3
Наименование заполнителей № составов
1 (0%) 2 (4%) 3 (8%) 4 (12%) 5 (16%) 6 (20%)
Щебень фр. 8 - 16 М1400 60,5 58,1 55,7 53,2 50,8 48,4
Щебень фр. 4 - 8 М1400 16,5 16,5 16,5 16,5 16,5 16,5
Песок дробленый из щебня М1400 15 15 15 15 15 15
Минеральный порошок неактивированный МП-2 8 8 8 8 8 8
Асфальто-гранулят 0 2,4 4,8 7,3 9,7 12,1
Битум БНД 70/100 6,2 6,2 6,2 6,2 6,2 6,2
Стабилизирующая добавка 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5
Всего 106,7 106,7 106,7 106,7 106,7 106,7
Таблица 4
Физико-механические показатели образцов ЩМА с добавками АГ
№ состава Водона- Предел прочности при Коэффици-
сыщение сжатии, МПа ент водо-
0.+ 2О°С ^вод ^. + 50 С исж стойкости
1 (0% АГ) 2,60 6,40 5,82 1,62 0,91
2 (4% АГ) 2,52 6,22 5,60 1,52 0,90
3 (8% АГ) 2,12 6,85 6,37 1,40 0,93
4 (12% АГ) 2,00 7,04 6,62 1,43 0,94
5 (16% АГ) 2,45 7,65 7,19 1,51 0,94
6 (20% АГ) 2,71 7,33 6,67 1,52 0,91
Требования ГОСТ 1,0-4,0 2,20 - не менее 0,65 не менее 0,85
31015-2002
[7]
Анализ полученных данных показывает, что введение в состав ЩМА асфальтогранулята до 16 % позволяет улучшить ряд свойств. Как видно повышаются показатели прочности при температуре 20 °С и водостойкости. Однако с увеличением содержания АГ в смеси снижается показатель прочности при температуре 50 °С характеризующий стойкость
О
о
X
о г
5 *
0)
с т ■о
о
5
т
О
а
Г
о т
го а
смеси асфальтобетона к колееобразованию и устойчивость к сдвиговым напряжениям.
Общие выводы. В результате анализа и проведенных исследований установлена экономическая целесообразность использования асфальтограну-лятов холодного фрезерования при производстве ЩМА для покрытий городских улиц и автомобильных дорог. Основным недостатком внедрения такой технологии является неоднородность асфальтогра-нулята, как по зерновому составу, так и по содержанию вяжущего, поэтому в дальнейшем следует разработать рекомендации по внедрению таких материалов. Несомненным преимуществом таких смесей является их дешевизна по сравнению с новыми смесями.
Благодарности. Авторы статьи выражают искреннюю благодарность д.т.н., профессору Сали-хову М.Г. за руководство над исследованиями.
Литература
1. Салихов М. Г., Буданов Н. П., Вайнштейн В. М., Вайнштейн Е. В. Разработка стандарта предприятия по использованию асфальтогранулята холодного фрезерования // Сборник научных трудов. Повышение долговечности транспортных сооружений и безопасности движения: Всеросс. НПК. - Казань, КазГАСУ, 2005. - С. 217-219.
2. ГОСТ 9128-2013. Смеси асфальтобетонные, полимерасфальтобетонные, асфальтобетон, поли-мерасфальтобетон для автомобильных дорог и аэродромов. Технические условия - М.: Стандар-тинформ, 2014.
3. Кирюхин Г. Н., Смирнов Е. А. Строительство дорожных и аэродромных покрытий из щебеночно-мастичных асфальтобетонных смесей / Автомобильные дороги и мосты: Обзорная информация. -М.: Информавтодор, 2003 - Вып. 2. - 96 с.
4. Информационно-аналитический бюллетень РМЭ I квартал 2023 г. - Йошкар-Ола: ГБУ РМЭ Центр по ценообразованию в строительстве и жилищно-коммунальном комплексе, 2023.
5. ГОСТ Р 58401.1-2019. Дороги автомобильные общего пользования. Смеси асфальтобетонные дорожные и асфальтобетон. Система объемно-функционального проектирования. Технические требования. - М.: Стандартинформ, 2019. - 14 с.
6. ГОСТ 12801-98. Материалы на основе органических вяжущих для дорожного и аэродромного строительства. Методы испытаний / Введен в действие Постановлением Госстроя России 24.11.1998 г., №16 с 01.01.1998 г. - М.: ГУП ЦПП, 1999. - 39 с.
7. ГОСТ 31015-2002. Смеси асфальтобетонные и асфальтобетон щебеночно-мастичные. Технические условия. - М.: Стандартинформ, 2002. - 14 с.
The use of cold-milled asphalt granulates in crushed-stone-mastic asphalt concrete for road pavements
Veyukov E.V., Veyukova A.V.,
Volga State Technological University
With an increase in the cost of asphalt concrete, there is a need to develop issues to reduce their cost without deteriorating their basic physical and mechanical characteristics. The article substantiates the possibility and necessity of using road surface milling waste - asphalt granulates. It is proposed to use them as an additive in crushed-stone-mastic asphalt concrete SMA for the top layer of pavements of streets and highways. The analysis of the obtained data showed that the introduction of up to 16% asphalt granulate into the composition of the SMA makes it possible to improve a number of properties. Increased strength at 20 °C and water resistance. With an increase in the content of AG in the mixture, the strength index at a temperature of 50 °C decreases, which characterizes the resistance of the asphalt concrete mixture to rutting and resistance to shear stresses, therefore, the authors recommended the introduction of AG into the composition of asphalt concrete no more than 16%. The economic feasibility of using cold-milled asphalt granulates in the production of SMA for pavements of city streets and highways have been established. The undoubted advantage of such mixtures is their low cost compared to new mixtures.
Keywords: crushed stone-mastic asphalt concrete, asphalt granulate, cold milling technology, cost reduction of asphalt concrete.
References
1. Salikhov M. G., Budanov N. P., Vainshtein V. M., Weinshtein E. V. Development of an enterprise standard for the use of cold milling asphalt granulate // Collection of scientific papers. Improving the durability of transport facilities and traffic safety: Vseross. NPK. - Kazan, KazGASU, 2005. - Pp. 217-219.
2. GOST 9128-2013. Mixes of asphalt concrete, polymer asphalt concrete, asphalt concrete, polymer asphalt concrete for highways and airfields. Specifications - M.: Standartinform, 2014.
3. Kiryukhin G. N., Smirnov E. A. Construction of road and airfield pavements from crushed stone-mastic asphalt concrete mixtures / Automobile roads and bridges: Review information. - M.: Informavtodor, 2003 - Issue. 2. - 9 6 p.
4. Information and analytical bulletin of the RME I quarter of 2023 - Yoshkar-Ola: GBU RME Center for pricing in construction and housing and communal services, 2023.
5. GOST R 58401.1-2019. Public automobile roads. Mixes asphalt concrete road and asphalt concrete. Volumetric-functional design system. Technical requirements. - M.: Standartinform, 2019. - 14 p.
6. GOST 12801-98. Materials based on organic binders for road and airfield construction. Test methods / Put into effect by the Decree of the Gosstroy of Russia on 11/24/1998, No. 16 from 01/01/1998 - M .: GUP TsPP, 1999. - 39 p.
7. GOST 31015-2002. Asphalt-concrete mixtures and crushed stone-mastic asphalt concrete. Specifications. - M.: Standartinform, 2002. - 14 p.
(0 СЧ
о
СЧ (О
