CC BY
19
Специальные машины и технологии
в н ДАВЫДОВ ПУТИ ПОВЫШЕНИЯ КАЧЕСТВА Сибирская автомобильно- и СНИЖЕНИЯ СЕБЕСТОИМОСТИ
дорожная академия (СибАДИ)
УДК 625 851 СТРОИТЕЛЬСТВА, РЕМОНТА И ЭКСПЛУАТАЦИИ АСФАЛЬТОБЕТОННЫХ ПОКРЫТИЙ В УСЛОВИЯХ г, ОМСКА И ОБЛАСТИ
В СТАТЬЕ ПРИВОДЯТСЯ ПРЕИМУЩЕСТВА НОВЫХ ТЕХНОЛОГИЙ АСФАЛЬТОБЕТОННЫХ ПОКРЫТИЙ ДОРОГ НАД ТРАДИЦИОННЫМИ И СРАВНИТЕЛЬНАЯ ДИНАМИКА ЗАТРАТ НА РЕМОНТ ДЛЯ СРОКА СЛУЖБЫ 15 ЛЕТ.
По инициативе губернатора и при его финансовой поддержке последний летний сезон отмечен возросшими объемами дорожно-ремонтных работ как в городе, так и в области. Это является несомненно положительным фактором, а точнее, просто вынужденным из-за накопившихся за последние годы значительных разрушений дорог с асфальтобетонными покрытиями. И все-таки объемы и темпы строительства и ввод новых автомобильных дорог в эксплуатацию с твердым покрытием из асфальтобетонной смеси пока неудовлетворительны. В чем же причины такого положения, кроме известных экономических? Для установления объективных причин попробуем подробней проанализировать применяемые в нашем регионе технологии строительства и ремонта дорог с асфальтобетонными покрытиями.
Традиционно для этих целей применяют как горячие асфальтобетонные смеси, так и теплые и холодные, которые подразделяются на песчаные, мелко- и крупнозернистые. Одним общим технологическим переделом, при устройстве покрытий с применением таких смесей, - необходимость их обязательного послойного уплотнения дорожными катками. Этот технологический процесс требует значительного количества топлива, времени, денежных средств и других ресурсов. А результат?... После строительства и ремонта асфальтобетонных покрытий из уплотняемых смесей наблюдается быстрое образование микро- и макротрещин, выбоин, колеи, а уже через 5-7 лет снова требуется капитальный ремонт, порой еще с большими затратами.
В городских условиях асфальтобетонные покрытия работают еще в более напряженных условиях, чем на областных дорогах. Это связано с повышенной интенсивностью и грузонапряженностью в результате частых остановок, разгонов тяжелого специализированного транспорта, что приводит к дополнительным нагрузкам на покрытие. При этом ремонт или усиление покрытия по обычным технологиям к желаемым результатам не приводят. Так, наблюдение за вновь построенными асфальтобетонными покрытиями показывают, что отраженные трещины начинают появляться уже спустя 1-2 года. Интенсивно их образование наблюдается на втором году эксплуатации, когда появляется до 30% трещин, а через три года 100%. Именно трещины - первопричина образования выбоин на до-
рогах. Поэтому каждой весной в Омске и пригороде возникают проблемы с транспортным обеспечением населения и предприятий из-за разбитых дорог
Повышение технологической дисциплины, интенсификация режимов уплотнения, применение полимеров, различных армирующих добавок, трещинопре-рывающих прослоек - все эти мероприятия замедляют процессы разрушения покрытий из укатываемых смесей, но кардинально ситуацию не меняют. Где же выход? Имеются ли альтернативные технологии устройства и ремонта таких покрытий?
Обширный анализ отечественного и зарубежного опыта убеждает, что такие технологии есть. Одна из них - вибролитьевая и литьевая технологии с использованием горячих литых смесей II и V типов. Другая - с использованием холодных литых смесей на основе битумных эмульсий, называемых литые эмульсионно-минеральные смеси (ЛЭМС) или слои износа, которые также не требуют уплотнения их катками. Рассмотрим каждую из них подробнее.
Вибролитьевая технология
В России эта технология была разработана около 30 лет тому назад и прошла широкую апробацию в Москве и Подмосковье и сравнительно недавно в Краснодаре, Ижевске, Ярославле, Липецке и других городах России (всего около тридцати). Технология основана на применении вязкопластичной асфальтобетонной смеси, компонентами которой являются мелкий щебень, песок, минеральный порошок и обычный дорожный битум.
Для ее приготовления не требуется каких-либо дорогостоящих добавок, дополнительного переоснащения асфальтобетонных заводов. Укладка асфальтобетонной смеси производится обычным асфальтоукладчиком, оснащенным вибротрамбующим брусом, и не требует последующего ее доуплотнения катками. Остывшая смесь становится водонепроницаемым монолитом. Первые 10-15 лет покрытия из виброасфальтобетона не требуют текущего ремонта.
В хорошую погоду смесь на объект может доставляться в кузове большегрузного автомобиля - самосвала, а в холодную погоду на дальние расстояния - многоцелевыми термосами - миксерами типа ОРД-Ю25М или ОРД-Ю26М вместимостью 10-12 тонн соответственно [1]
Рис. 1. Ямочный ремонт покрытия загородной дороги литой асфальтобетонной смесью, доставляемой термосом-миксером.
Это те же машины, которые используются при ямоч-ном ремонте покрытия литой асфальтобетонной сме-сью V типа (рис. 1).
Универсальные термосы - миксеры ОРД-Ю25 и ОРД-1028 разработаны АО «Ас-фальтехмаш» и выпускаются рядом заводов Москвы, Такие термосы могут перевозить и одновременно перемешивать с обогревом как вибролитые асфальтобетонные смеси, так и литые смеси, горячий битум, эмульсии, мастики и другие термопластичные материалы.
«Слабым местом» вибролитьевой технологии строительства асфальтобетонных покрытий до недавнего времени был ручной способ устройства по такому покрытию шероховатой поверхности. Теперь разработан новый способ устройства шероховатой поверхности. Суть этого способа в следующем [2]. По сформировавшемуся, но еще теплому покрытию из вибролитого асфальтобетона асфальтоукладчик распределяет очень горячую «открытую» (пористую) смесь толщиной 20 мм. Эта смесь должна удовлетворять следующим требованиям:
Пористость минерального остова %, не более - 24
Водонасыщение, в % по объему, не более -10
Размер зерен щебня, мм: минимальный - 3
максимальный -15
Горячая смесь, контактируя с теплым покрытием, плавит тонкую пленку асфальтового раствора на его поверхности. Следующая за распределением подкатка «открытой» смеси легким катком обеспечивает ее частичное погружение в покрытие. Движение транспорта осуществляется сразу после устройства шероховатой поверхности, без ограничения скорости автотранспорта.
Особо следует отметить, что устройство шероховатой поверхности на литом асфальтобетонном покрытии с использованием «открытой» смеси не единственный путь. Очень эффективна технология с использованием битумных эмульсий, не требующая подкатки легким катком (об этом ниже). Рассмотренная вибролитьевая технология преимущественно предназначена для строительства новых дорог с такими покрытиями.
Для ремонта асфальтобетонных покрытий эффективна литьевая технология с использованием литых смесей без уплотнения. Для выпуска литой асфальтобетонной смеси используются местные материалы, битум и обычная асфальтосмесительная установка производительностью не менее 25 тонн/час. Приготовленная литая смесь загружается в термос - миксер, представляющий собой теплоизолированную емкость, установленную на шасси грузового автомобиля.
Емкость оснащена мешалкой реверсивного действия для перемешивания смеси, которая обогревается с помощью двух жидкотопливных подогревателей для компенсации тепловых потерь при транспортирова-нии смеси до места проведения ремонтных работ.
Ремонт дорожных покрытий литой асфальтобетонной смесью может производиться на участках до 100 м2. При этом обработка краев и дна карты битумом не требуется, а укладка смеси допускается как на влажную поверхность, так и при температуре окружающей среды до - 10 "С. Транспортировка смеси на короткие расстояния (до 30 км), в теплую и сухую погоду может осуществляться обычными отентованны-ми автомобилями - самосвалами. Однако во избежание чрезмерного остывания смеси рекомендуется осуществлять ее транспортировку в термосах - миксерах.
Литая асфальтобетонная смесь в момент ее укладки имеет температуру 200 °С и обладает высокой подвижностью, поэтому она подогревает, высушивает, нивелирует края и дно ремонтируемого участка дороги. В результате без использования катков достигается прочное сцепление старого и нового слоя асфальтобетона, а также ровная поверхность дорожного покрытия. Для обеспечения необходимой шероховатости отремонтированного участка дороги на поверхности распределяется мелкий щебень. После охлаждения слой литого асфальтобетона характеризуется повышенной водонепроницаемостью, износостойкостью, устойчивостью к деформациям и не нуждается в текущем ремонте в течение 10 лет. Также установлена эффективность использования литого асфальтобетона для гидроизоляции мостов и путепроводов автомобильных дорог в различных климатических условиях. Новый способ ремонта дорожных покрытий с применением литой асфальтобетонной смеси позволяет снизить себестоимость работ на 30-50%, повысить производительность труда на 150-200% и уменьшить эксплуатационные расходы на 60-80%.
Тонкослойные слои износа (ЛЭМС)
Перейдем к рассмотрению второй технологии, которая также базируется на литых смесях, но холодных с использованием катионных битумных эмульсий для устройства тонкослойных покрытий из литых эмульсионно-минеральных смесей (ЛЭМС, зарубежный термин «Слар-ри-Сил»), Технологии устройства тонкослойных холодных покрытий из ЛЭМС особенно широко внедрены за рубежом. Объем работ, выполненных по этой технологии, с каждым годом увеличивается. Так, в 1982 году в мире по этому способу было уложено 225,4 млн. м2, в 2000 году свыше 300 млн. м2 покрытия.
В нашей стране наиболее удачно эта технология была внедрена нашими соседями в городе Сургуте. С 1987 года было уложено свыше 2 млн. м2 покрытий городских дорог. Интенсивное внедрение наблюдается и в ряде других городов России, в частности, в городе Воронеже. В чем же особенность технологии «Сларри-Сил» или ЛЭМС?
«Сларри-Сил» - технология восстановления и предупреждения разрушения покрытий дорог, когда на поверхность существующего покрытия дороги наносится слой смеси из мелкозернистого каменного материала фракции от 3-11 мм., катионной битумной эмульсии, воды, минерального наполнителя и контролирующей добавки.
На сегодняшний день эта самая автоматизированная технология ремонта дорог, так как весь процесс дозирования, смешивания и укладки осуществляется одной полностью автоматизированной машиной. На минимальной скорости производительность машин, используемых, например, в Сургуте, составляет 80 м2 в
Приемлемое состояние покрытая
нация возможна при интенсивном ямочном ремонте
Движение авторанспорта затруднено
| £ (О г~-
Ш т
8 I а« •8 I
Примечание: х1 - относилная стоимость ремонта по технологии "Сларри - Си^
—| —~ х2 - относительная стоимость ремонта по традиционной технологии, с ислолэованием уплотняемой асфагътобетонной смеси
' трЭД^Й®1*®? тедаология, с использованием уплотняемой горячей асфагътобетонной смеси - *>>х1 В 5 раз
■ технология покрытия иэЛЭМС игм "Сларри-Си^ " ~
Рис. 2. Сравнительная динамика эксплуатации асфальтобетонного покрытия дорог и затрат на ремонт по технологии "Сларри-Сил" и традиционной технологии
для нормативного срока службы 15 лет.
•л
штмиошшпш твятам
т (п) лшип (гтига щлоно %
минуту. Толщина наносимого покрытия может изменяться от 2 до 15 мм и укладывается оно одним или несколькими слоями. Поверхность такого покрытия подобна мелкозернистому асфальтобетону с шероховатой поверхностью и высоким коэффициентом сцепления. Очень важная особенность такой технологии - не требуется дополнительного уплотнения смеси дорожными катками [3].
ЛЭМС или «Сларри-Сил» идеальный материал для ремонта поверхностей покрытий, имеющих трещины и микротрещины, возникающие за счет старения битума. В городских условиях ремонта дорог при такой технологии не требуется поднятия колодцев, дождеприемников и бордюрных камней.
Область применения таких технологий: автомагистрали, дороги федерального и республиканского значения, аэродромы, городские и сельские дороги, парковые площадки, тротуары и т.п. Укладка ЛЭМС возможна как на сухое, так и на влажное покрытие. Отличительная особенность такой технопогии в возможности быстрого открытия движения по отремонтированной дороге. Время зависит от процесса распада эмульсии, погодных условий и составляет от 15 минут до 1 часа.
На рис. 2 представлена сравнительная динамика эксплуатации асфальтобетонного покрытия и затрат на его ремонт. Рассматриваются две технологии ремонта, традиционная и технология «Сларри-Сил». Первая кривая характеризует состояние асфальтобетонного покрытия в зависимости от срока службы (годы) и образование выбоин в процентах.
После четырех лет эксплуатации покрытия образуется 3,5% выбоин, что принимается за приемлемое состояние покрытия. По истечении еще одного года эксплуатации такого покрытия на нем образуется уже 7,5% выбоин. Дальнейшая его эксплуатация возможна только при интенсивном ямочном ремонте.
Еще менее чем через год эксплуатации покрытия на нем образуется 15% выбоин, и движение транспорта затруднено, т.е. требуется капитальный ремонт, относительная стоимость которого обозначена как х2. Вторая кривая аналогична первой.
Если не дожидаться образования выбоин 3,5%, спустя четыре года эксплуатации, а осуществить ремонт по технологии «Сларри-Сил» через три года, когда на поверхности покрытия образуются только отраженные трещины, эффективность такого ремонта очевидна. Обозначим относительную стоимость такого ремонта через х1. Если сравним затраты х1 и х2, то х1<х2 в 5 раз при отличном качестве покрытия дороги.
Технологию «Сларри-Сил» не рекомендуется использовать, когда выявлена недостаточная прочность основания дорожной одежды и если наблюдается значительное нарушение продольного и поперечного профиля.
Выше изложенные направления наиболее приоритетны в современных условиях и должны стать первоочередными при строительстве и ремонте автомобильных дорог с асфальтобетонными покрытиями. Ведутся переговоры по внедрению «Сларри-Сил» со шведской фирмой «АКЗО» готовой предоставить установку для производства эмульсий и оборудование для укладки таких слоев, а также соответствующих эмульгаторов.
По внедрению горячих литых и вибролитых смесей налажены устойчивые связи с генеральным директором ЗАО «Асфальттехмаш» и его сотрудниками. Внедрение таких направлений или одного из них упирается в вопросы финансирования.
Фирма «АКЗО НОБЕЛ» готова за свой счет принять соответствующих специалистов в Швеции для ознакомления на месте с новейшей автоматизированной технологией и оборудованием. Президент этой фирмы господин Пер Олюнд подтвердил приглашение письменно. С наше стороны для решения финансирования на оборудование новых технологий необходимо объединение усилий и твердая воля губернатора области, городской администрации, дорожного департамента, Омскавтодора, государственных и коммерческих банков, а также других заинтересованных ведомств. Без дополнительных денежных вливаний в дорожную отрасль области и города просто невозможно внедрение новых и эффективных технологий.
Только их внедрением можно положительно ответить на вопрос, поставленный в заголовке данной публикации. В конечном счете, все эти затраты быстро и с лихвой окупятся, с прибылью и с гарантиями строительства качественных и долговечных дорог, их безаварийной и надежной эксплуатации и ремонта.
Литература
1. М.С. Мелик-Багдасаров, К.А. Гиоев, С.М. Мелик-Багдасаров и др. Литой асфальтобетон и машины для строительства и ремонта асфальтобетонных покрытий // Строительные и дорожные машины .- 1996 - №7,-С. 17-24.
2. М.С. Мелик-Багдасаров. Вибролитевая технология-надежность и долговечность российских дорог // Техника для городского хозяйства.- 2001,- №1.- С.23-24.
3. ГИ. Поводырев. Устройство тонкослойных покрытий из литых эмульсионно-минеральных смесей // Наука и техника дорожной отрасли,- 2000.- №2 - С. 1516.
ДАВЫДОВ Вячеслав Николаевич, доктор технических наук, профессор кафедры производства строительных конструкций.
