Асфальтовый бетон и мировые тенденции его развития

асфальтобетон

Содержание

Многие десятилетия асфальтобетон остаётся самым применяемым в мире материалом для устройства покрытий дорог, потому что способен выдерживать высокие нагрузки, работать в условиях любого климата, недорого стоит и долго служит. К тому же, есть возможность вторично использовать демонтированный материал – а это уже прямая экономия. Рассмотрим, чем хорош современный асфальтобетон, и каковы мировые тенденции его развития.

асфальтобетон
От качества покрытия зависит безопасность передвижения

Что изменилось в сфере производства асфальтобетона

За два последних десятилетия процессы создания асфальтобетонов, как и технология асфальтирования дорог, изменились в корне. Новая система подбора состава смесей, предусматривающая более тщательный унифицированный подбор вяжущих и наполнителей для бетона, уже разработана и принята — очередь за внедрением более прогрессивных методов проектирования самих покрытий.

Сегодня используется несколько проектировочных программ, позволяющих точно рассчитать конструкцию дорожного покрытия в зависимости от конкретики эксплуатационных нагрузок. При их создании особо уделялось внимание данным для программного обеспечения, позволяющим адекватно оценивать нагрузки, без завышения или занижения требований к покрытию.

В последние годы в стране была внедрена система объемно-функционального проектирования, принятая во многих странах, но адаптированная к «особенностям национальной эксплуатации». Главная цель учёных заключается в поиске решений, которые позволят избавить асфальтобетонное покрытие от 4% имеющихся в нём пустот.

Щебёночно-мастичные асфальтобетоны

Прежде всего, необходимо совершенствовать свойства битумного вяжущего – особенно, для асфальтобетона ЩМА (щебёночно-мастичного асфальтобетона). Этот вид смеси разработан в 1960-е годы в Германии, и её главной задачей было обеспечивать дорогам устойчивость к образованию колеи.

Вяжущей основой здесь являлся модифицированный битум, а долговечность покрытий достигалась за счёт применения прерывистого гранулометрического состава наполнителя. Особенность заключается в том, что мелкие камни заполняют пространство между крупными фракциями, образуя внутри бетонного массива прочный скелет, очень отличающийся от структуры обычного асфальтобетона.

Щебёночно-мастичные асфальтобетоны
Разница в гранулометрическом составе

Примечание: Прочность покрытия ЩМА получается более высокой, поэтому сферой его применения стали не только городские улицы и автомагистрали, но и взлётно-посадочные полосы аэродромов. Из таких смесей обычно формируют базовый, самый толстый слой дороги, нанося сверху более гладкое и тонкое мелкозернистое покрытие.

Что такое дренирующий асфальтобетон

Свойства асфальтобетона всегда продиктованы эксплуатационными нагрузками, и далеко не всегда главной характеристикой должна быть высокая прочность. Для дорог и площадок с низкой интенсивностью движения учёные предлагают пористый асфальтобетон, способный дренировать воду по аналогии с щебневым покрытием — хоть и не так активно.

  • В принципе, тема создания такого бетона муссируется уже лет сорок, но действительный интерес к нему в последнее время возник не только из-за глобального изменения климата, но и благодаря новым нормативам. В дренирующем асфальтобетоне высокий процент открытых пор, поэтому вода проходит сквозь покрытие, не застаиваясь на поверхности.
  • Соответственно, щебневая подушка под ним должна иметь такую толщину, чтобы уровень воды всегда находился ниже верха дороги (обычно варьируется в пределах 45-90 см). Это обеспечивает быстрый отвод воды с поверхности, а в дождливую погоду ещё и улучшает сцепление шин автомобиля с дорожным покрытием.
  • Если нет воды, то нет брызг и тумана, значительно улучшается видимость, что очень важно для дорог с многополосным движением. К тому же, асфальт с пористой структурой поглощает шум, возникающий от контакта покрышек с дорогой, что не могут не оценить ни городские жители, ни водители (шум в салоне автомобиля на такой дороге ниже на 3-4 децибела).
пористый асфальтобетон
Примерная схема пористого асфальтобетона

Пористость покрытию обеспечивается за счёт высокого (до 90%) содержания щебня, причём мелких фракций здесь нет в отличие от ЩМА. За счёт меньшего процента связующего материала, заполнитель формирует жёсткий скелет дороги, что и уберегает её от образования колеи.

Самые стойкие дорожные покрытия, или вечный асфальтобетон

Срок службы в 35 лет для дороги целая вечность – может, поэтому асфальтобетоны, способные обеспечить такую длительность эксплуатации, и назвали вечными. Они отличаются как составом используемой смеси, так и конструкцией самого покрытия.

Оно формируется из нескольких нижних прочных слоёв, и завершается верхним слоем повышенной гибкости, хорошо противостоящим растяжению при изгибе, и предотвращающим трещинообразование в базовой части.

Вечное дорожное покрытие разработано на основе композиций из нескольких видов каучука (низко- и высокомолекулярные), и способно не только служить столь долго, но и сделать кратчайшим тормозной путь машины в момент экстренной остановки. Остаётся только надеяться, что после его повсеместного внедрения (а придумали вечный асфальт в России), количество ДТП если и не уменьшится до нуля, то хоть снизится вполовину.

Создатели вечного асфальтобетона утверждают, что ямочный ремонт ему понадобится лет через тридцать. Его преимущество как раз и основано на новой вяжущей основе, сохраняющей эластичность на холоде, и не деформирующейся в жару. Она абсолютно устойчива к трещинообразованию – а значит, в трещины не будет проникать и замерзать вода, из-за чего асфальт и разрушается.

Чем омолаживают поверхность асфальта

Чтобы сохранить дорогу в хорошем состоянии, иногда достаточно просто обновить верхний слой, который из-за нагрузок и атмосферных воздействий интенсивно стареет, шелушится, покрывается сеткой трещин и выкрашивается. Отслеживание таких явлений и своевременное вмешательство позволяют замедлить разрушение покрытия, и соответственно, продляет срок его службы.

Для этой цели используют специальные пропитки (омолаживающие агенты), среди которых есть и варианты отечественного производства.

Подобные пропитки представляют собой микробитумополимерную однокомпонентную композицию. Будучи нанесённой на поверхность дороги, имеющей явные признаки старения, пропитка воздействует на органическое вяжущее асфальтобетона. Повышая его устойчивость к окислению, омолаживающий агент повышает упругость покрытия и восстанавливает его эластичность, значительно продлевает сроки проведения очередного ямочного ремонта.

пропитка асфальтобетона
Нанесение омолаживающей пропитки на асфальтобетон

Омолаживающий состав представляет собой вязкую коричнево-чёрную жидкость без комков и осадка. После нанесения на поверхность, агент вступает в контакт с воздухом, и при комфортной температуре +20 градусов, в течение примерно трёх часов, полимеризуется и затвердевает. Образующаяся плёнка имеет плотность порядка 1,7 г/см3, средняя глубина пропитки – 30 см. Расход зависит от конкретного состояния дороги, и может составлять как 400, так и 1200 г/м2.

Крошка RAP — асфальтобетонное вторсырьё

В процессе ремонта дорог их поверхностные слои приходится фрезеровать или вовсе снимать, в результате чего образуется асфальтовая крошка. Её перерабатывают в гранулят, получивший название RAP (от Reclaimed Аsphalt Pavement – переработанный асфальт). Крошка используется в производстве новых смесей, которые имеют и некоторые преимущества перед асфальтобетонами на обычном щебне:

  1. RAP содержит определённый процент старого битума, который утратил эластичность. Он обеспечивает хорошую жёсткость скелету покрытия, что сокращает процесс образования колеи в два-три раза.
  2. Благодаря той же жёсткости покрытие меньше прогибается и лучше сопротивляется трещинообразованию, что увеличивает предел разрушающей нагрузки на несколько циклов.
  3. Себестоимость асфальтобетона значительно понижается, что особенно актуально для регионов, в которых доставку песка и щебня приходится осуществлять на дальние расстояния. При больших объёмах выпуска асфальтобетона, добавка к смесям всего 20-25% RAP способна обеспечить солидную экономию.
  4. Вторичная переработка асфальтобетона экономит природные ресурсы, и не даёт никаких отходов, которые требовали бы утилизации.

Крошка RAP давно и активно используется в США, странах Европы (здесь просто используют 15-20% добавки вторсырья), и в Японии, где крошкой заменяют до половины крупного заполнителя асфальтобетона. В России эту технологии тоже приняли на вооружение, поэтому в 2020 году появился соответствующий стандарт (ГОСТ Р 59118.1*2020), регламентирующий процесс переработки асфальтобетона для дорог общего назначения.

Пока RAP используется только в качестве 10-процентной добавки к асфальтобетонным смесям, и наилучший эффект эта технология даёт в южных регионах, где из-за летней жары пластическая деформация покрытий дорог составляет немалую проблему. Чтобы увеличить применение крошки хотя бы до 30%, нужно создавать эффективные добавки, восстанавливающие свойства битумного вяжущего, использовать омолаживающие агенты, о которых говорилось выше.

Обратите внимание: Более активно крошку применяют в России для упрочнения поверхности дорог, если планируется усиленное движение. Своего рода, это тоже способ омолаживания асфальтобетона. Его поверхность проливают жидкой битумной эмульсией, следом идёт машина, распределяющая крошку. После трамбовки, получается свежий прочный слой, позволяющий продлить срок службы дороги, не доводя до необходимости ямочного ремонта. Такую крошку можно использовать и для устройства новых покрытий — на дорогах и площадках с малыми нагрузками.

Впереди машина поливает дорогу битумом, а следом насыпается крошка

Тёплые асфальтобетоны

Много внимания сегодня уделяется и развитию технологии тёплых асфальтобетонов, которая за счёт повышенной температуры самой смеси, позволяет транспортировать и укладывать её при минусовой температуре окружающей среды. В таких бетонах предварительно подвергаются нагреву инертные материалы (песок, щебень), что экономит до 15% топлива, затрачиваемого для нагрева всей массы асфальтобетона.

Температура нагрева наполнителей не критична — не более +115…+135 градусов. В этих пределах окисления битума не происходит, а лёгкие фракции нефти не испаряются, поэтому и асфальтобетон, изготовленный по такой технологии, служит дольше.

Для тёплых асфальтобетонов разработано два стандарта соответствия:

  • для смесей со вспененным вяжущим;
  • для смесей с применением присадок.

Обновление нормативной документации — заключение

В последние годы появилась масса инновационных решений, и неудивительно, что нормативная база, касающаяся асфальтобетона, тоже перерабатывается. Некоторые стандарты отменены по той простой причине, что их рекомендации идут вразрез с требованиями к безопасности автодорог.

  • Впервые регламент на производство асфальтобетона был установлен почти 90 лет назад, в 1930-е годы. В 1960-е была принят новый документ, который затем использовался с незначительными дополнениями целых полвека, вплоть до десятых годов. А ведь за это время изменились требования и к свойствам асфальтобетона, и к его гранулометрическому составу, и даже к методам испытания образцов на сдвигоустойчивость.
  • В новой документации, называемой ПНСТ (Предварительный национальный стандарт Российской Федерации), все холодные дорожные асфальтобетоны делят на три категории: литые, плотные и ЩМА. Показатели для горячих смесей теперь устанавливаются в зависимости от климатических особенностей регионов – в том числе и остаточная прочность после взаимодействия с реагентами.
  • Для всех типов асфальтобетона и его местоположения в пироге дорожного покрытия, рекомендованы оптимальные значения толщины. Теперь ограничивается количество используемого в смесях песка, из-за которого смесь приобретает излишнюю подвижность, пересмотрен взгляд на иные важные нюансы.

Примечание: Новая документация в основном регламентирует возможности для проведения испытаний, исходя из конкретных эксплуатационных температур, свойственных данной местности.

Главное новшество заключается в том, что производитель асфальтобетона должен не следовать требованиям ГОСТ, а разработать и утвердить собственный рецепт. Именно он и станет для предприятия основополагающим документом, который придётся неукоснительно соблюдать в процессе производства.

Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
Добавить комментарий

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: