Современное состояние вопроса о применении технологии «компакт-асфальт»

Полный текст

Введение

В настоящее время в Российской Федерации реализуются многочисленные дорожно-строительные проекты, в том числе, широко известный национальный проект «Безопасные и качественные автомобильные дороги», который включает в себя федеральный проект «Дорожная сеть». Главной целью данного федерального проекта является доведение доли дорожной сети, находящейся в нормативном транспортно-эксплуатационном состоянии, до уровня не ниже 85%.

Большинство национальных проектов имеют временные ограничения. В связи с чем возникает потребность в продлении строительного сезона и ускорении темпов производства работ. Эффективное выполнение поставленных перед дорожной отраслью задач, неотъемлемо связано с высокой долей участия инновационных решений в таких проектах.

Одновременно с этим с учетом роста грузоперевозок и повышения автомобилизации населения, наблюдается ускоренный износ покрытия проезжей части автомобильных дорог. В первую очередь это приводит к появлению колеи истирания по полосам движения, а также к появлению «гребенок» в зонах торможения и разгона транспортных средств. При ухудшении ровности покрытия происходит зарождение новых разрушений, а также ускоренное развитие уже существующих дефектов, в связи с увеличением динамического воздействия нагрузки на покрытие дорожной одежды. Кроме того, вследствие возникновения колебаний от транспортного средства, проезжающего по неровному покрытию дорожной одежды, изменяется не только динамичность приложения нагрузки, но и время воздействия, а также удельное давление колеса на покрытие автомобильной дороги.

В связи с вышеизложенным, дорожно-строительной отрасли на постоянной основе приходится совершенствовать материалы и технологии, применяемые при строительстве, реконструкции, капитальном ремонте, ремонте и содержании автомобильных дорог. Вместе с тем в условиях ограниченного финансирования возникает необходимость в уменьшении материалоемкости конструкции дорожной одежды без потери ее прочностных характеристик.

Следует отметить, что несмотря на заявленную производителем оборудования возможность уменьшения толщины асфальтобетонных слоев и продление строительного сезона, технология «компакт-асфальт» не получила широкого применения на территории Российской Федерации.

Анализ особенностей асфальтобетонных слоев устроенных по технологии «компакт-асфальт»

С целью обеспечения безопасности всех участников дорожного движения, а также поддержания нормативного транспортно-эксплуатационного состояния автомобильной дороги в соответствии с требованиями ГОСТ 33220-2015 [1] верхние слои дорожной одежды должны «обновляться» каждые несколько лет по мере достижения величины износа в районе 25-40 мм.

Последнее позволяет сделать вывод об экономически неоправданном устройстве дорогостоящих верхних слоев асфальтобетонных покрытий толщиной более 4 см [2].

Одновременно с указанной проблемой, одной из причин возникновения дефектов дорожной одежды автомобильной дороги является слабое сцепление смежных слоев дорожной одежды. Монолитные слои, применяемые в конструкции дорожной одежды, с точки зрения восприятия динамической нагрузки от движения транспортных средств имеют особое значение. А при условии, что устойчивость покрытия проезжей части из асфальтобетонов к возникновению деформаций в значительной степени зависит от многих факторов, в частности от качества уплотнения, гранулометрической и температурной однородности, особо важно повышать качество работ при их устройстве.

Вместе с тем в условиях недостаточного финансирования, а также в связи с быстрым ростом цен на дорожно-строительные материалы, становится все более актуальным вопрос экономии разных видов строительных ресурсов. Кроме того, по экономическим соображениям, исходя из климатических особенностей, на территории Российской Федерации возникает необходимость продления строительного сезона. Так как значительная часть нашей страны находится в неблагоприятных погодных условиях для дорожного строительства, необходимо применение технологий или материалов, позволяющих продлевать строительный сезон.

К примеру, в Германии технология «компакт-асфальт» признана на государственном уровне, как стандартный метод укладки дорожных покрытий, и включена в официальный сборник технических условий ZTV Asphalt-StB 2007.

Технология устройства комбинированного покрытия проезжей части посредством одновременной укладки двух слоев асфальтобетонной смеси различного типа за один проход асфальтоукладчика «компакт–асфальт» была запатентована в 1993 г. профессором Технического института г. Эрфут в Германии Эльком Рихтером. Впоследствии права на технологию были переданы дочерней компании шведского машиностроительного концерна Atlas Copco – производителю дорожно-строительной техники Dynapac [3].

Исходя из этого, предприятия, которые приобрели необходимую технику компании Dynapac, получили и право на применение технологии «компакт–асфальт» при строительстве автомобильных дорог. По заявлениям производителя, к преимуществам данной технологии укладки асфальтобетонных слоев методом «компакт–асфальт», применительно к условиям Российской Федерации, относятся:

• организационный фактор (возможность продления строительного сезона);
• фактор качества работ (достижение стабильного требуемого уплотнения);
• фактор эксплуатационной надежности (повышенное сцепление между устраиваемыми слоями);
• фактор экономической выгоды (снижение затрат на материалы, за счет уменьшения толщины дорожного покрытия).

Наибольшую известность технология «компакт-асфальт» приобрела в таких западных странах, как Дания, Швеция и Германия, в последней она получила признание на государственном уровне в качестве стандартного метода устройства конструкции дорожного покрытия и включена в официальный сборник технических указаний [4].

Несмотря на то, что данная технология в странах запада известна с 1993 г., на территории Российской Федерации её применение при строительстве и ремонте автомобильных дорог встречается крайне редко. Ключевой особенностью проведения работ методом «компакт-асфальт» с устройством монолитных слоев конструкции дорожной одежды является «втапливание» одного слоя из асфальтобетонной смеси в другой.

На базе лаборатории ФАУ «Росдорнии» в 2015 г. к.т.н Л.А. Горелышевой и инженером И.С. Сахаровым проведены лабораторные исследования асфальтобетонного комбинированного дорожного покрытия по принципу «горячее по горячему» [5]. Для исследования были изготовлены образцы 2 видов: по технологии «горячее по горячему» с предуплотнением нижнего слоя с нагрузкой 0,5 от нормативной и по технологии устройства методом «компакт–асфальт». Данные образцы оценивались по средней плотности, водонасыщению по объему, трещиностойкости, пределу прочности при 50°С и сдвигоустойчивости. Результаты лабораторных исследований представлены в Табл.

Анализ, полученных в исследовании данных, показал, что образец, отформованный комбинированным методом, имеет водонасыщение меньше, чем образец с последовательной формовкой. Показатели трещиностойкости и предела прочности при 50°С у обоих образцов приблизительно одинаковые, однако при визуальном осмотре испытанных образцов имеются отличия. У образца, устроенного последовательной формовкой, после определения предела прочности при 50°С, наибольшее разрушение наблюдалось в нижнем слое, в то время как у второго – по всему объему.

Таблица. Результаты лабораторных испытаний образцов асфальтобетона, ЩМА-10, устроенных по технологии «горячее по горячему» и методом «компакт-асфальт»

Table. Results of laboratory tests of asphalt concrete samples, macadam and mastic asphalt concrete-10, constructed using the “hot-on-hot” technology and the “compact-asphalt” method

Испытания по сдвигоустойчивости показали, что образцы, выполненные по технологии укладки методом «компакт-асфальт», имеют достаточно высокое значение коэффициента внутреннего трения, но низкое значение показателя сцепления. Таким образом, Л.А. Горелышева и И.С. Сахаров пришли к выводу, что образцы из двухслойного асфальтобетонного покрытия, изготовленные способом «Компакт-асфальт», представляют собой единый монолит из различных типов асфальтобетонных смесей, и работающих, как один слой.

Основные проблемы внедрения технологии «компакт-асфальт» в дорожную отрасть Российской Федерации

Несмотря на заявленные производителем преимущества технологии укладки асфальтобетонных слоев методом «компакт–асфальт», широкого применения на территории Российской Федерации она не получила по следующему ряду причин:

1. Большие габариты и громоздкость асфальтоукладочного комплекса. Для непосредственной укладки дорожного покрытия по технологии «компакт-асфальт» необходимо использование мобильного перегружателя (MF300C) и асфальтоукладочного комплекса (асфальтоукладчик DF145CS и модуль СM2500). Комбинированный мобильный перегружатель имеет собственный приемный бункер для попеременного приема и передачи смеси для нижнего и верхнего слоя покрытия. Конструкция данного бункера обеспечивает его полную очистку от смеси.

Асфальтоукладочный комплекс состоит из специального укладчика, имеющего два бункера для асфальтобетонной смеси и две выглаживающие плиты. Первая плита укладывает и уплотняет выравнивающий слой, вторая плита укладывает верхний слой сразу поверх выравнивающего слоя.

Суммарная длина используемой техники составляет порядка 32 метра, что допустимо для использования при строительстве автомобильных дорог, а также при реконструкции, капитальном ремонте и ремонте многополосных автомобильных дорог, где возможно обеспечить перекрытие не менее двух полос движения. Асфальтоукладочный комплекс представлен на рис.

Рис. Укладка асфальтобетонов с применением технологии «компакт-асфальт»

Fig. Laying asphalt concrete using compact asphalt technology

2. Высокая стоимость оборудования. Возможность выгрузки смеси с помощью самосвала исключена, так как из-за большой высоты приемных бункеров асфальтоукладочного комплекса требуется мобильный перегружатель [6]. Ориентировочная стоимость асфальтоукладочного комплекса и мобильного перегружателя будет составлять порядка 500000 €.

Однако, сокращение толщины конструкции дорожной одежды и сроков производства работ при устройстве двух асфальтобетонных слоев за один проход асфальтоукладочным комплексом позволяет компенсировать высокую стоимость строительного оборудования.

3. Точная увязка транспортировки асфальтобетонной смеси автомобилями-самосвалами к месту производства работ. За счет одновременной укладки сразу двух асфальтобетонных слоев требуется одновременная транспортировка двух видов смеси к месту производства работ.
4. Малый объем данных лабораторных исследований. На этапе согласования проектной документации в главгосэкспертизе проектные организации часто сталкиваются с проблемой обоснования применения данной технологии. Отсутствуют опытные участки, нет практического подтверждения расчетов, скудный объем данных лабораторных исследований не позволяет в полной мере оценить и обосновать технико-экономическую эффективность применения технологии «компакт–асфальт».

Способствовать решению данных проблем можно за счет налаживания отечественного производства оборудования.

Следует также отметить, что в связи с отсутствием богатого опыта встает вопрос об организации приемочного контроля уложенных «пакетом» слоев дорожной одежды. Ввиду того, что в процессе уплотнения сразу двух асфальтобетонных слоев, верхний слой как бы «втапливается» в нижний слой, что при отборе кернов создаст проблему определения фактической толщины каждого слоя раздельно. Определение гранулометрического состава, водонасыщения и прочности на сжатие и изгиб будет возможно только для общего керна. Поэтому, необходимо создание нормативно-технических документов, регламентирующих строительство и эксплуатацию автомобильных дорог, в части применения технологии «компакт–асфальт», в целях упрощения механизма согласования проектов, предусматривающих применение данной технологии.

Выводы

1. Технология «компакт-асфальт» позволяет достигнуть стабильного требуемого уплотнения, получить повышенное сцепление между слоями, сократить срок выполнения работ до 2-х раз, укладывать асфальт при низких температурах без потери качества и т.д. Данные достоинства технологии позволяют начать ее активное внедрение в Российской Федерации.
2. Недостаточный объем лабораторных исследований и отсутствие нормативно правовых документов осложняет возможность применения технологии устройства монолитных слоев дорожной одежды в нашей стране. Необходимо проведение сбора и анализа лабораторных исследований, строительство опытных участков, а также формирование нормативной и научно-технической базы для анализа технического эффекта и возможности применения данной технологии.

Рекомендация

Кандидат технических наук, доцент кафедры «Строительство и эксплуатация дорог» Московского автомобильно-дорожного государственного технического университета Андрей Николаевич Кудрявцев рекомендует данную статью к публикации.

Автор заявляет, что настоящая статья не содержит каких-либо исследований с участием людей в качестве объектов исследований.

The authors state that this article does not contain any studies involving human subjects.

Об авторах

Вадим Александрович Максимов

Автор, ответственный за переписку.
Email: Maksimov.Vadim.007@ya.ru
ORCID iD: 0009-0000-1881-6639
SPIN-код: 3498-3242

аспирант, Главный специалист

Список литературы

Дополнительные файлы

Доп. файлы

Действие

1. JATS XML

Скачать

2. Рис. Укладка асфальтобетонов с применением технологии «компакт-асфальт»

Скачать (373KB)

Метаданные