СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИИ ПРИМЕНЕНИЯ И УКЛАДКИ АСФАЛЬТОБЕТОННЫХ СМЕСЕЙ С ДОБАВЛЕНИЕМ ГРАНУЛЯТА СТАРОГО АСФАЛЬТОБЕТОНА

IMPROVEMENT OF TECHNOLOGY OF APPLICATION AND LAYING OF ASPHALT MIXTURES WITH ADDITION OF GRANULATED OLD ASPHALT

Вопросы растущей интенсивности и нагрузок на ось, следовательно, увеличение скорости износа покрытия, а также использования старого асфальтобетона на сегодняшний день остаются актуальными. В статье рассмотрены достоинства и недостатки использования асфальтогранулята в новом покрытии из асфальтобетона. Также представлены некоторые пути повышение эксплуатационных качеств и улучшения удобоукладываемости асфальтобетонных смесей путем  рационального подбора состава смеси, добавления цемента, шлакового вяжущего, вспенивания вяжущего и добавления присадки.  Приведены результаты испытаний образцов из асфальтогранулобетона Рассмотрен зарубежный и отечественный опыт.

Ключевые слова: асфальтогранулят, асфальтобетонная смесь, холодный ресайклинг, удобоукладываемость, трещиностойкость

Asphalt-granulate, asphalt-concrete mixture, cold recycling, workability, fracture toughness

 В ходе эксплуатации, асфальтобетонное покрытие теряет свои транспортно-эксплуатационные свойства, что влияет на скорость, пропускную способность, а также безопасность дорожного движения и т.п.

Существует ряд требований к состоянию покрытия, изложенных в ГОСТ Р 50597-93 [1]. Покрытие проезжей части не должно иметь деформации превышающие следующие значения:

• длина – 15см;

• ширина – 60 см;

• глубина – 5 см.

Под деформациями понимаются просадки, выбоины и др. Деформации должны быть устранены в сроки, укачанные в таблице 2.

Таблица 1 – Требования к покрытиям и сроки ликвидации повреждений

В скобках указаны деформации для весеннего периода, сроки ликвидации указаны для строительного сезона, определяемого погодно-климатическими условиями, приведенными в СП 78.13330.2012.

Необходимо, чтобы покрытие соответствовало требованиям по ровности, указанными в таблице 3.

Таблица 2 – требования к ровности покрытия

Следует отметить, что несвоевременное восстановление покрытия может привести не только к снижению потребительских качеств дорог и улиц, но и к существенному удорожанию последующих мероприятий по ремонту.

На сегодняшний день, учитывая постоянно растущую интенсивность автомобильного движения, большого количества грузоперевозок автомобильным транспортом, автомобильные дороги испытывают большие нагрузки, следовательно увеличивается скорость их износа. Прежде всего, это влияет на покрытие автомобильных дорог.

Широко используемый метод ремонта покрытия, путем холодного фрезерования с последующей заменой снимаемого покрытия на новое, и утилизацией старого покрытия, недостаточно раскрывает эксплуатационный потенциал последнего. Во-первых, для создания нового покрытия требуется значительное количество ресурсов каменного материла, органического вяжущего и минерального порошка; во-вторых, гранулят старого покрытия используется в тех конструкциях автомобильной дороги, где могут быть использованы более доступные и менее дорогие материалы, как например щебень в слоях основания или на укреплении обочин. В то время гранулят старого асфальтобетона стоит использовать в слоях покрытия. Это позволит

- сократить расход ресурсов на производство асфальтобетонной смеси;

- сократить объем перевозок смеси с асфальтобетонного завода;

- снизить стоимость сырья;

- сократить выбросы CO2.[3]

В зависимости от типа добавляемого вяжущего, вводимого в гранулят при приготовлении асфальтогранулобетонных смесей, их подразделяют на следующие типы:

А - без добавления вяжущего;

Э - с добавлением битумной эмульсии;

В - с добавлением вспененного битума;

Б - с добавлением разогретого битума;

М - с добавлением минерального вяжущего (чаще всего цемента или извести);

К - с добавлением комплексного вяжущего (чаще всего битумной эмульсии и цемента) [4].

Для нашего климата, который характеризуется большой амплитудой перепада температур, важнейшим мероприятием является подбор оптимального состава асфальтогранулобетонной смеси. Известно, что асфальтогранлобетон имеет большой модуль упругости 400±40 МПа, чем, например, пористый асфальтобетон  382±12 МПа [5]. Вызвано это высокой прочностью самого асфальтогранулята. Опыт использования восстановленного покрытия из асфальтогранулобетона показывает, что при добавлении в него минимального количества органического вяжущего, покрытие имеет большой модуль упругости, но низкую трещиностойкость, при попытке увеличить трещиностойкость, теряем в прочности покрытия. Следует иметь в виду, что в асфальтогрануляте связи каменного материала с вяжущим очень сильны и для дальнейшего его использования требуется большой нагрев, иначе асфальтогранулят в покрытии будет в качестве «черного щебня». Также использование асфальтогранулобетона затруднено сложностью его укладки и уплотнения. Для решения этих задачи разработана присадка SylvaroadTM RP 1000, производства Аризона Хемикал (США), которая активно предлагается для использования и у нас в стране. Она улучшает текучесть связующей составляющей асфальтогранулята, следовательно усиливается связи с новым материалом бетона. Результаты  испытаний показали [3], что на 1 тонну смеси, которая содержит 40% асфальтогранулята, требуется 1-2 кг присадки, чтобы свойства битума в асфальтогранулобетоне соответствовали ГОСТ 22245-90.

Улучшение свойств асфальтогранулобетона достигается путем введения цемента в количестве 3-6% от массы гранулята. Использование вяжущего, содержащего битум и цемент, позволяет повысить прочность и сдвигоустойчивость асфальтобетона. В результате проведенных испытаний [5], было получено оптимальное водоцементное отношение 0,4 – 0,5, с учетом расхода 5 % цемента от массы гранулята. Испытания проводились с образцами, состав которых указан в таблице 3.

Таблица 3 – состав асфальтогранулобетонных смесей

Определено, что состав №1, тип К, теряет массу образцов в течении семи суток, повышая прочность за счет вязкости битума, затем прочность увеличивается за счет твердения шлакового вяжущего.

В составе № 2, набор прочности происходит  в первые 14 суток, затем он менее существенен.

Рисунок 1 – График зависимости времени твердения и твердения воздуха на потерю массы образца 1.

Рисунок 2 - График зависимости потери массы образца 1 от времени твердения.

Рисунок 4 – График зависимости прочности образца 2 от времени твердения при температурах 1 - 20⁰С; 2 - 30⁰С.

Также были проведены испытания асфальтогранулобетона, с составами укзанными в таблице 4.

Таблица 4 – Составы смесей асфальтогранулобетонов

Таблица 5 – Показатели деформации образцов

Следует сделать предположить, что смеси с асфальтогранулятом, содержащие в составе цемент менее трещиностоек и обладает меньшей деформативностью, чем смеси содержащие  медленнотвердеющие минеральные вяжущие.

1. ГОСТ Р 50597-93 Автомобильные дороги и улицы. Требования к эксплуатационному состоянию, допустимому по условиям обеспечения безопасности дорожного движения. М.: Госстандарт России, 2013. 11 с.

2. СП 78.13330.2012 Автомобильные дороги. Актуализированная редакция СНиП 3.06.03-85. М.: Минрегион России, 2013.

3. Использование гранулята старого асфальтобетона в дорожном строительстве: практические аспекты и получаемая польза. URL: http://www.avtodorogi-magazine.ru/item/324-ispolzovanie-granulyata.html (дата обращения: 14.05.2017).

4. Методические рекомендации по восстановлению асфальтобетонных покрытий и оснований автомобильных дорог способами холодной регенерации. М.: Росавтодор, 2002, 56 с.

Автор: Никита Иванов (Nikata Ivanov)