В статье приведен обзор эксплуатационных сроков по деформационным швам, регламентированных в российских и зарубежных нормативно-методических документах. В свете руководящих документов Минпромторга России рассмотрен вопрос нормирования сроков службы битумно-полимерных герметиков в конструкции деформационных швов аэродромных покрытий на основе проведенного с участием авторов анкетирования технических специалистов аэропортовых служб России и СНГ. Цель анкетирования – обеспечение своевременного ремонта деформационных швов и периодичности выделения денежных средств для этой цели. Классифицированы проектный, эксплуатационный и гарантийный сроки службы герметиков.
The article provides an overview of the operational deadlines for deformation joints, regulated in Russian and foreign regulatory and methodological documents. In the light of the guidance documents of the Ministry of Industry and Trade of the Russian Federation, the issue of rationing the service life of bitumen-polymer sealants in the construction of deformation joints of airfield coatings was considered on the basis of a survey conducted with the participation of the authors of technical specialists of airport services in Russia and the CIS in order to ensure timely repair and the frequency of allocation of funds for this purpose. The design, operational and warranty life of sealants are classified.

УДК 625.717.2:614.8.027.1

В.Д. АНДРОНОВ, канд. техн. наук,первый заместитель генерального директора АО «ИРМАСТ-ИНЖИНИРИНГ», В.А. МАКАГОНОВ, доктор техн. наук, профессор, заслуженный деятель науки РФ, почётный строитель России, сопредседатель аэродромного научно-экспертного совета Ассоциации «Аэропорт ГА».

Ключевые слова: аэродромные покрытия, битумно-полимерные герметики, межремонтный срок, срок службы
Keywords: airfield coatings, bitumen-polymer sealants, inter-repair period, service life

Введение

Битумно-полимерные герметики в настоящее время являются наиболее распространенным материалом, применяемым для заполнения деформационных швов при строительстве и ремонте аэродромных и дорожных покрытий. Основной задачей герметизирующей конструкции является защита от попадания влаги, образующейся на поверхности при выпадении осадков, в нижележащие слои основания.

При эксплуатации покрытия конструкции деформационных швов воспринимают как вертикальные перемещения под воздействием транспортных нагрузок, так и горизонтальные, возникающие в процессе сжатия и расширения материала покрытия при изменении температуры окружающей среды. Таким образом, для сохранения целостности герметизации шва, применяемый материал должен обладать деформационной устойчивостью, обеспечивающей надежную работу герметика без потери адгезионного контакта со стенками камеры деформационного шва, в условиях эксплуатации под воздействием погодно-климатических (температуры, влажности, ультрафиолетового излучения) и других внешних факторов.

Помимо погодно-климатических факторов, влияющих на целостность герметизирующей конструкции в деформационных швах дорожных и аэродромных покрытий, по мнению Попова В.А. [1] зачастую имеют место допускаемые нарушения в технологии герметизации, а именно: отсутствие очистки и просушивания камеры шва, отсутствие грунтовки (праймирования) стенок камеры шва, заполнение камеры шва выше уровня нижней кромки фаски, заполнение камеры шва в холодное время года без учета расширения паза шва в летний период, отсутствие фаски на кромках шва, недостаточный прогрев герметика, перегрев герметика либо его повторный нагрев, который способствует ухудшению его физико-механических свойств и преждевременному старению, а также неверный выбор герметизирующего материала, не подходящего для условий эксплуатации.

По мнению Попова В.А. [1], установленные в ГОСТ 30740-2000 [2], который регламентирует методы испытаний битумно-полимерных герметиков, требования необходимо актуализировать с учетом существующих климатических условий, возросших эксплуатационных нагрузок, определения параметров адгезионной прочности и температуры размягчения. В соответствии с Межгосударственным стандартом ГОСТ 30740-2000 [2] выносливость герметиков должна составлять не менее 30 000 циклов деформаций, испытываемых герметиком при вертикальном перемещении плит покрытия друг относительно друга. В зарубежной практике применяют методики для оценки функциональных свойств герметиков, моделирующие работу деформационного шва приложением нагрузки в виде ступенчатого растяжения, или растяжения на высоких скоростях нагружения, а также рассматриваются различные вариации проведения циклических испытаний. Автор [3] также предлагает оценивать работу герметика с учетом накопления усталостных деформаций с применением циклических воздействий растяжения-сжатия образца шва. Однако этот показатель достаточно сложно оценивать при эксплуатации и регламентировать. В связи с этим важно установить межремонтные сроки по швам, которые должны учитываться при назначении ремонтных работ и планировании финансовых средств для этой цели.

В дорожной отрасли для мостовых деформационных швов, воспринимающих, как и на аэродромах, горизонтальные и вертикальные перемещения, пунктом 8.2.2.1 ОДМ 218.2.025-2012 [4] рекомендуется заменять мастику шва в тех случаях, когда «заполняющий материал выкрошился или имеются зазоры между ним и вертикальными стенками асфальтобетонного покрытия (как правило, один раз в 5-8 лет)».

В 2020 году в ГОСТ Р 58 862-2020 [5] установлена периодичность проведения работ (оказания услуг) на автомобильных дорогах, которая характеризуется показателем отношения годового объема работ (услуг) по содержанию элемента автомобильной дороги к количеству этого элемента, который может быть выражен в виде целого числа, процента или объема работ, установленного на измеритель элемента. Так, в таблице 4 «восстановление деформационных швов цементобетонного покрытия – 20% от длины швов», т.е. за пять лет должно производиться полное обновление герметизирующей конструкции во всех швах.

Декларируемая в [5] ежегодная замена 20% длины швов представляется нам не совсем правильной, так как существует соблазн принудительно менять герметизирующую конструкцию даже в эксплуатационно пригодных швах, невзирая на их техническое состояние, что зачастую происходит у нас при замене бордюров на городских дорогах.

Зарубежный стандарт директивного характера ФРГ [6] регламентирует «срок давности» в отношении предъявления претензий по качеству для методов строительства, связанных с текущим содержанием и ремонтом дорожных покрытий, который в соответствии с таблицами 25 и 26 [6], установлен в два года для ремонта заполнителей швов при текущем содержании и также два года для замены шовных заполнителей при ремонте покрытий. Руководство [7] устанавливает «гарантийный срок для масс заделки стыков, поддающихся обработке в горячем или холодном виде», который составляет 2 года.

В гражданской авиации Канады с близким к России климатом мероприятия по ремонту деформационных швов привязаны к предельным значениям показателей разрушения покрытий [8], например, для разрушения герметиков швов: менее 10% от их длины – незначительное, 10-25% – умеренное, 25-50% – сильное, более 50% – экстремальное.

В гражданской авиации России пунктом 5.1.28 действовавшего ранее Руководства по эксплуатации гражданских аэродромов РФ [9] указано, что «Восстановление герметичности швов выполняется систематически путем замены вышедшего из строя заполнителя новым материалом». В пункте 4.12 Национального стандарта РФ [10] указано, что «в целях поддержания эксплуатационной готовности, … продления срока службы аэродромных покрытий, выполнение ремонтных работ следует проводить по мере появления дефектов и в полном объеме, не допуская их накопления».

Эксплуатационные требования по заводским аэродромам экспериментальной авиации России, работающим в более сложных режимах по нагрузке нежели гражданские аэропорты, изложены в Руководстве по эксплуатационному содержанию аэродромов экспериментальной авиации [11], утвержденном Приказом Минпромторга №1215 от 30.12.2009 г., в соответствии с пунктом 6.5.7.5 которого «в сертификате [на материалы] должны быть отражены:

– гарантийные сроки эксплуатации при условии полного соблюдения разработанных для данного материала правил его хранения и технологии применения».

Однако поставщики материалов слабо отслеживают эксплуатационные сроки и в основном сосредоточены на рекламациях заказчиков по качеству той или иной партии материала. Планомерная и аналитическая работа по фактическим срокам службы материалов на основе обратной связи с потребителями продукции практически отсутствует. Между тем предприятиям гражданской и экспериментальной авиации необходима указанная информация для планирования работ по периодическому обновлению герметиков в швах с целью исключения проникновения поверхностных вод и осадков в конструкцию покрытия, последующих размывов основания и отколов кромок плит, что является недопустимым дефектом на аэродромах.

Результаты исследования сроков службы битумно-полимерных герметиков методом экспертных оценок

Авторы статьи постарались восполнить этот пробел путем проведенного в сентябре-октябре 2024 года под эгидой Ассоциации «Аэропорт ГА» анкетирования технических специалистов аэродромных служб 37 аэропортов России и СНГ (Беларусь, Кыргызстан). Были собраны данные по состоянию битумно-полимерных герметиков, залитых в деформационные швы ИВПП, рулежных дорожек и мест стоянок перронов аэропортов (41 элемент аэродромов) в различных дорожно-климатических зонах: от северных – Норильск (Алыкель), Мурманск, до южных – Манас (Бишкек), от восточных – Петропавловск-Камчатский (Елизово), Владивосток (Кневичи), до западных – Минск-2. Данные предоставили такие крупные аэропорты, как Шереметьево, Внуково, Пулково и др. Рассмотренные аэропорты с покрытиями из асфальтобетона, цементобетона, сборных железобетонных плит ПАГ расположены в 26 регионах с различными климатическими условиями эксплуатации искусственных покрытий. Среднемесячные зимние температуры за 20-летний период наблюдения характеризуются значениями от –26,7°С (Норильск) и –25,5°С (Усть-Кут) до –2,7°С (Ростов-на-Дону) и –2,4°С (Бишкек).

Практически все исследуемые герметики вне зависимости от климатических условий, возраста и конструктивного исполнения искусственных покрытий подверглись разрушению в достаточно короткие периоды времени: от 1 года до 6 лет эксплуатации. Вне зависимости от типа и возраста покрытий уже после первого года эксплуатации появились дефекты в теле герметика, а именно: трещины в теле герметика, отслоения, косой разрыв, провал, выкрашивание, расплавление герметика, отвердение герметика, потеря упруго-деформационных свойств, повышенная липкость.

Поскольку многофакторным анализом, проведенным в Ассоциации «Аэропорт ГА», не выявлена явно тенденция изменения свойств битумно-полимерных герметиков по климатическим районам, а производители предлагают их различные марки, «подстроенные» под эти районы, то в общем виде можно оперировать понятием «средний межремонтный срок службы».

В табл. 1 рассчитаны фактические средние данные по межремонтным срокам службы битумно-полимерных герметиков на территории Российской Федерации и СНГ на момент образования дефектов и проявления их в массовом объеме более 40% от длины швов, которые составляют соответственно 2,4 года и 3,6 года. Эти данные, определенные методом экспертных оценок начальников аэродромных служб по результатам анкетирования, являются обоснованными и им можно полностью доверять. Они необходимы предприятиям-операторам и владельцам аэропортов для обеспечения планомерного выделения денежных средств и своевременного планирования ремонтных работ по швам, а также строительным организациям для ранжированного назначения гарантийных сроков по устройству деформационных швов в договорах с заказчиками, поскольку в настоящее время имеется тенденция к их увеличению до 5 лет, как и на все покрытия. В идеальном случае, при первоначальной заливке герметика в шов целесообразно дополнительно использовать метод термического анализа и инфракрасной спектроскопии, чтобы получить так называемый «отпечаток» мастики, поскольку физико-механические свойства битумно-полимерных герметиков, выпускаемых промышленностью, находятся в значительных пределах, входящих в ГОСТ 30740-2000 [2]. Далее при мониторинге состояния герметика указанными выше методами с аналитической обработкой, построением кривых исчерпания свойств герметика, возможно прогнозирование исчерпания его ресурса и определение срока его замены.

Таблица 1. Фактические сроки службы битумно-полимерных герметиков в деформационных швах аэродромных покрытий

Наименование показателей	Количество ВПП, РД, МС со сроками службы						Итого	Расчет среднего срока
Наименование показателей	1 год	2 года	3 года	4 года	5 лет	≥6 лет	Итого	Расчет среднего срока
– до появления первых дефектов, шт.	13	13	8	2	1	4	41	2,4
– до появления массовых дефектов (более 40% от длины швов), шт.	3	9	11	5	5	8	41	3,6

Выводы по срокам службы битумно-полимерных герметиков

Следует различать проектный, эксплуатационный и гарантийный сроки службы герметиков. Проектный срок необходимо регламентировать для проектировщиков и производителей материалов, к которому они должны стремиться и совершенствовать показатели материалов (для битумно-полимерных герметиков; по результатам проведенного исследования – 5 лет), поэтому предлагается дополнить этим показателем пункт 7.1.5 Свода правил [12].

До этого пятилетнего срока аэродромным службам следует предусматривать полную замену (обновление) герметика в швах, учитывая массовый характер образования дефектов на четвертый год эксплуатации. В первые два-три года предусматривать подливку мастики на отдельных разгерметизированных участках швов наряду с выполнением остальных регламентных работ по обновлению маркировки, удалению наслоений резины на покрытии, периодической гидрофобизации покрытия защитными составами и др., которые выполняются при текущем (эксплуатационном) содержании аэродромных покрытий аэродромными службами авиапредприятий. Это так называемые эксплуатационные сроки службы герметиков, необходимые для планирования объемов ремонтных работ и денежных затрат.

Гарантийный срок службы залитых в шов битумно-полимерных герметиков (бездефектное состояние), по данным настоящего исследования, составляет два года.

Библиографический список

1. Попов В.А., Начальник Управления мониторинга аэродромов ФГУП «Администрация гражданских аэропортов (аэродромов)» / Доклад на XI Межотраслевой конференции «PRО битум и ПБВ» Современные технологии содержания и ремонта аэродромных покрытий. М., 2024. – 12 с. [Электронный ресурс] – Режим доступа: https://www.probitum.pro/upload/ reports/ffd814350525ebcb3cfbba137a583f4b.pdf (дата обращения – 8.12.2024).

2. Межгосударственный стандарт ГОСТ 30740–2000 «Материалы герметизирующие для швов аэродромных покрытий. Общие технические условия», М.: ГУП ЦПП. – 2001. – 22 с.

3. Калинина Ксения. Функциональные свойства битумно-полимерных герметиков / Ксения Калинина // Портал SUMPRO – коммуникационная площадка для организаций и экспертов дорожной отрасли IT Product Development Team, 21.06.2023 – [Электронный ресурс] – Режим доступа: https://sumpro.ru/articles/article?id=753 (дата обращения: 31.10.2024).

4. ОДМ 218.2.025-2012 Росавтодора «Деформационные швы мостовых сооружений на автомобильных дорогах». М.: ФГУП «Информавтодор», 2012. – 83 с.

5. ГОСТ Р 58862-2020 Национальный стандарт Российской Федерации «Дороги автомобильные общего пользования. Содержание. Периодичность проведения». М. – Стандартинформ, 2020. – 31 с.

6. Дополнительные технические договорные условия и директивы по текущему содержанию дорожных покрытий – методы бетонного строительства, стандарт ZTV BEB-StB15 / Научно–исследовательская организация по вопросам дорожного движения и транспорта ФРГ (FGSV)/ Кёльн, Германия: FGSV Verlag GmbH, – 2015, с изм. и доп. на ноябрь 2018, – 97 с., – ISBN 978-3-86446-098-2 // пер. с немецкого АО «ИРМАСТ-ХОЛДИНГ».

7. Дополнительные технические условия договора и руководство по устройству швов дорожного покрытия ZTV Fug-StB 01 / Научно-исследовательское общество по дорогам и транспорту, Федеральное министерство транспорта, строительства и градостроения, 31.07.2001 / Кёльн, Германия: FGSV Verlag GmbH, 2001, – 45 с. // пер. с немецкого СРО НП «Союздорстрой», М., 2011.

8. Canadian Report for Meeting / Transportation Working Group Canada/USSR. Civil Aviation Subsection А, Leningrad. 1986. – 23 p.

9. Руководство по эксплуатации гражданских аэродромов Российской Федерации (РЭГА РФ-94) / М. : Воздушный транспорт, 1996. – 291 с.

10. ГОСТ Р 71273-2024 «Аэродромы гражданские. Покрытия аэродромные цементобетонные. Восстановление работоспособности. Указания по ремонту деформационных швов» / М. : ФГБУ «Институт стандартизации», 2024. – 16 с.

11. «Руководство по эксплуатационному содержанию аэродромов экспериментальной авиации»/ М., 2009. – 189 с. [Электронный ресурс] – Режим доступа: http:// https://files.stroyinf.ru/Data1/58/58195/ (дата обращения – 24.10.2024).

12. Свод правил 121.13330.2019 Аэродромы СНиП 32-03-96. – М.: Стандартинформ, 2019. – 98 с.