Ю.А. КОРЕШКОВ, начальник отдела финансового обеспечения, конкурсных процедур и контроля за подведомственными учреждениями Комитета города Москвы по ценовой политике в строительстве и государственной экспертизе проектов (Москомэкспертиза)
Ключевые слова: полимерное вяжущее, колейность, TechniSoil G-5, дорожная одежда, асфальтобетонное покрытие, полимербетонное покрытие
Keywords: polymeric binder, rutting, TechniSoil G-5, pavement, asphalt-concrete coating, polymer concrete coating
Постоянное увеличение нагрузок от транспортных средств, повышение интенсивности движения, сокращение сроков строительства не может не сказаться на потере качества дорожной одежды. Актуальной проблемой, среди прочих, остается колееобразование на асфальтобетонных покрытиях, связанное с нарушением их требуемого состояния.
Вполне очевидно, что наличие колеи на покрытии затрудняет движение автотранспорта, снижает уровень безопасности движения на дорогах, являясь причиной множества ДТП, и вынуждает делать постоянный ремонт таких дорог.
По данным Департамента ЖКХиБ г. Москвы, только устранение деформации покрытия городских дорог и улиц в виде колейности составляет более 53% от общего объема ремонтных работ. Обобщая опыт дорожного строительства, можно выделить следующие основные причины образования колеи на покрытии: увеличение интенсивности движения и нагрузки на ось автотранспорта при эксплуатации, не учтенное при проектировании конструкции дорожной одежды; проектирование составов асфальтобетонных смесей, не соответствующих условиям эксплуатации; не оптимальный выбор исходных материалов, в т.ч. вяжущих; нарушение технологии приготовления и укладки асфальтобетонных смесей.
Одним из путей исключения колеи на покрытии автомобильных дорог может стать применение инновационного вяжущего TechniSoil G-5.
TechniSoil G-5 – это полимерное вяжущее, которое при смешивании с инертными материалами (без использования битума) создает высокопрочный дорожно-строительный материал. Производителем полимерного вяжущего является ООО «Дороги будущего».
В 2015 году с участием автора было запроектировано и построено совместно с производителем полимерного вяжущего TechniSoil G-5 несколько экспериментальных участков на строящихся автомобильных дорогах с различной интенсивностью движения в различных климатических зонах и на участках ремонтных работ эксплуатирующихся дорог. Подбор материалов с использованием полимерного вяжущего TechniSoil G-5 и оценка физико-механических характеристик полученного полимербетона проводились в испытательных лабораториях АО «КаздорНИИ» и «КазНИиПИ «Дортранс» в Казахстане и в дорожно-строительной испытательной лаборатории Управления контроля качества и инновационных технологий СПб ГКУ «ЦКБ» в Санкт-Петербурге с участием автора.
За основу для сравнения полученных результатов были приняты требования ГОСТ 9128-2013 для плотных асфальтобетонов, т.к. по рецептуре, способу приготовления и укладки, за исключением температурного режима, полимербетон на основе полимерного вяжущего TechniSoil G-5 соответствует асфальтобетону типа Б.
Предварительные результаты, полученные при подборе составов полимербетонных смесей, показали, что прочность при температуре 20°С, 50°С и при длительном водонасыщении увеличивается примерно в 5 раз, средние значения – 16 МПа, 5 МПа и 10 МПа соответственно. В табл. 1 приведены средние значения показателей, полученные при подборах, в сравнении с требованиями ГОСТ 9128-2013.
Таблица 1
| Показатель | Полимербетонная смесь TechniSoil G5 | Требуемые значения по ГОСТ 9128-2013 для плотного а/б тип Б I марки |
| Предел прочности при сжатии при 0°С, МПа | 10,0 | не более 12,0 |
| Предел прочности при изгибе, МПа | 3,5 | — |
| Трещиностойкость по пределу прочности на растяжение при расколе при 0°С, МПа | 6,0 | — не менее 3,0 не более 6,5 |
| Водонасыщение по объему, % | 5,0 | 2-5 |
| Сдвигоустойчивость по коэффициенту внутреннего трения, tg y | 0,88 | — не менее 0,81 |
| Сдвигоустойчивость сцеплению при сдвиге при 50°С, МПа | 1,31 | не менее 0,35 |
| Коэффициент водостойкости | 0,90 | 0,81 |
| Набухание после длительного водонасыщения, % | 0,8 | 0,91 |
| Выносливость (количество циклов до появления трещин) | 93 млн при 72 км/ч; 68 млн при 16 км/ч | |
| Морозостойкость | F25 |
Кроме того, анализ полученных результатов и испытания образцов материала показали, что после 8 тысяч проходов металлического колеса с резиновой накладкой глубина колеи не превышала 0,5 мм на образцах, изготовленных из фрезерованного асфальтобетона и полимерного вяжущего TechniSoil G-5, величина допуска при оценке ровности по СП 34.13330 и СП 78.13330 – 4 мм.
Первый участок, выполненный в июне 2015 года АО «Гражданское», находится на Пулковском шоссе в г. Санкт-Петербург. До начала производства работ на покрытии из асфальтобетона имела место колея глубиной до 70 мм. Состав работ включал предварительное фрезерование асфальтобетона, дробление в передвижной дробильно-сортировочной установке и сортировку полученного асфальтогранулята до грансостава, соответствующего асфальтобетонной смеси типа Б, приготовление полимербетонной смеси в передвижной смесительной установке «Муха», укладку смеси асфальтоукладчиком, уплотнение. Непременным условием для приготовления и укладки полимербетонной смеси является отсутствие влаги. Относительная влажность инертных материалов не должна превышать 5%. Процесс полимеризации происходит в течение 3 часов. После чего возможно было открытие движения по слою с ограничением скорости до 30 км/ч и исключением резкого торможения. Проектный набор прочности происходит через 72 часа, после чего было открыто движение без ограничения.
В октябре того же года из покрытия опытного участка были отобраны керны и проведены испытания по определению величины предела прочности, водостойкости и величины сцепления покрытия. Никаких изменений по сравнению с результатами испытаний, полученных при подборах и укладке слоя, не выявлено. Среднее значение коэффициента сцепления получено равным 0,45, который в соответствии с требованиями п. 3.1.4. ГОСТ Р 50597-93 [4] должен быть не ниже 0,3, что говорит о хороших транспортно-эксплуатационных свойствах полимербетонного покрытия.
В июне 2016 года Санкт-Петербургской испытательной лабораторией «ЛаСтМа» на опытном участке проведены испытания по определению модуля деформации (упругости) покрытия. Для сравнения испытания проводились на двух смежных участках: с полимербетонным покрытием TechniSoil G-5 и с покрытием из ЩМА-20, устроенных в одно и то же время. По заключению лаборатории, на обоих участках модуль упругости соответствует требованиям п. 3.26 табл. 3.4 ОДН 218.046-01 для автомобильных дорог I категории и составил 305 МПа и 297 МПа соответственно.
Второй участок был построен ТОО «ЮгДорСтрой» в июле 2015 года в степном районе Южно-Казахстанской области Казахстана на автомобильной дороге IV технической категории с интенсивностью движения до 1500 автомобилей в сутки. Смесь для дорожной одежды готовилась в стационарной асфальтобетонной установке из инертных материалов, заготовленных для производства асфальтобетона. За основу был принят рецепт на приготовление асфальтобетонной смеси II марки тип Б, разработанный и утвержденный строительной лабораторией ТОО «ЮгДорСтрой». Изменение в рецепт было внесено автором в части применения вяжущего. По утвержденному рецепту количество битума было 6,5%, количество полимерного вяжущего в соответствии с выполненным подбором было принято 4,5%. В качестве инертных материалов использовался щебень из гравия М1000, песок из отсева дробления и активированный минеральный порошок марки МП – 4%. Дальность транспортировки смеси составила около двух километров. Для укладки использовалась традиционная асфальтоукладочная техника. Укладка смеси производилась на участке с фрезерованным асфальтобетонным покрытием, подлежащем ремонту по проекту, с устройством выравнивающего слоя из пористого асфальтобетона толщиной 8 см и верхнего слоя покрытия из плотного асфальтобетона толщиной 4 см.
После завершения работ через трое суток специалистами испытательной лаборатории АО «КаздорНИИ» совместно с автором были отобраны керны из покрытия опытного участка и проведены лабораторные испытания. Результаты испытаний приведены в табл. 2.
Таблица 2
| № п/п | Наименование показателей | Норма по СТ РК 1225-2013 | Фактические результаты |
| 1 | Средняя плотность, г/см2 | не норм. | 2,39 |
| 2 | Водонасыщение по объему, % | св. 1,0 до 2,5 | 3,9 |
| 3 | Предел прочности при сжатии 20°С, МПа | не менее 2,0 | 25,0 |
| 4 | Предел прочности при изгибе, МПа | не нормируется | 12,0 |
| 5 | Трещиностойкость по пределу прочности на растяжение при расколе при 0°С | не менее 3,5 не более 6,0 | 6,0 |
| 6 | Глубина образования колеи, мм | не более 3,0 | 0,18 |
Еще два участка были построены в Ивановской области при ремонте сельской дороги и строительстве площадки. Результаты мониторинга этих участков были аналогичными и подтвердили получение высоких показателей физико-механических свойств покрытия из предлагаемого материала и уложенного по предлагаемой технологии.
Большой плюс нового строительного материала – это его экологичность. Даже при нагревании он остается абсолютно инертным и не выделяет никаких вредных веществ для окружающей среды. По результатам внедрения данной технологии на нескольких объектах специалистами кафедры «Автомобильные дороги, аэродромы, основания и фундаменты» ИПСС МИИТ совместно со специалистами ООО «Дороги будущего» разработан Стандарт организации.
Недостатком этого вяжущего является начало полимеризации в короткое время. От времени приготовления до укладки должно пройти не более 40-50 минут в зависимости от температуры окружающего воздуха. При транспортировке смеси более трех километров практически невозможно уложиться в это время. Поэтому для приготовления смеси необходимо использовать передвижные смесительные установки или специальный отряд машин, который включат в себя фрезу, дробильно-сортировочную и смесительную установки, что вполне выполнимо при современном уровне развития строительной техники. Такая техника выпускается, например, компанией Roadtec. В настоящее время компания TechniSoil Industrial (США), которая является патентодержателем описанной технологии, располагает таким комплексом и производит работы по ремонту и устройству слоев из полимербетона на основе TechniSoil G-5 в различных штатах Америки.
Кроме того, хотя производство полимерного вяжущего и запущено в России, основной компонент – изоцианат – поставляется из-за рубежа. В настоящее время предлагаемая технология может быть экономически эффективна для восстановления существующих покрытий из материалов старого асфальтобетона. Стоимость ремонта в таком случае (при импортном материале) выравнивается за счет оптимизации технологического процесса. При этом из технологического процесса исключается транспортировка строительных материалов к месту производства работ (как это необходимо при горячей регенерации старого асфальтобетона или восстановлении изношенных слоев). Все процессы выполняются специализированной техникой за один проход. Производительность восстановления покрытия одним комплексом составляет 3 километра в смену, в то время как при традиционной укладке асфальтобетона – 1 километр. Это позволяет уменьшить минимальные сроки восстановления асфальтобетонных покрытий автомобильных дорог.
Изложенное свидетельствует о преимуществе инновационного экологичного материала TechniSoil G-5, который позволяет эффективно повысить качество конструктивных слоев дорожной одежды как при строительстве новых дорог, так и при ремонте существующих, увеличив межремонтные сроки.
Библиографический список
1. Методика оценки эксплуатационного состояния дорог по глубине колеи, Минтранс России, 2002.
2. ОДМ 218.046-01. Проектирование нежестких дорожных одежд.
3. ГОСТ Р 50597-93. Автомобильные дороги и улицы. Требования к эксплуатационному состоянию, допустимому по условиям обеспечения безопасности дорожного движения.
4. Стандарт организации «Устройство полимербетонных покрытий и восстановление асфальтобетонных покрытий автомобильных дорог с применением полимерного вяжущего TechniSoil G-5». ООО «Дороги будущего», 2015.
5. Акты о строительстве опытных участков.
