Ключевые этапы применения технологии холодной регенерации для восстановления дорожных одежд автомобильных дорог
научный журнал «Актуальные исследования» #12 (39), март '21

Ключевые этапы применения технологии холодной регенерации для восстановления дорожных одежд автомобильных дорог

В статье перечислены основные этапы проектирования и технологического процесса восстановления дорожных одежд автомобильных дорог методом холодной регенерации на месте. Выделены ключевые моменты, определяющие экономическую и эксплуатационную выгодность применения технологии, долговечность получаемого покрытия (или основания) дорожной одежды. Отдельно разобраны этапы предпроектных изысканий существующего покрытия дорожной одежды, используемой в качестве исходного материала для проектирования асфальтогранулобетонной смеси, и последовательность подбора вяжущего (органического, неорганического или комплексного) в соответствии с полученными исходными данными.

Аннотация статьи
ресайклинг
холодная регенерация
асфальтогранулобетон
асфальтогранулобетонная смесь
Ключевые слова

Традиционная методика ремонта покрытий дорожных одежд на данном этапе развития автомобильно-дорожного строительства все меньше соответствует запросам современной инфраструктурной политики государства. Существенный экологический вред технологии, при которой предусматривается демонтаж несоответствующего эксплуатационным характеристикам покрытия автомобильной дороги, с необходимостью ее утилизации, а также материалоемкое и дорогостоящее устройство новых слоев покрытия взамен демонтированных – не в полной мере удовлетворяет сегодняшнему стремлению к безотходности и снижению наносимого вреда экологии. Решением данной проблемы может стать технология холодного восстановления дорожных одежд методом ресайклинга покрытия с последующим устройством слоев износа, которая представляет одновременно экономическую и экологическую ценность.

Между тем холодный ресайклинг также не лишен недостатков. Неправильный или недостаточный учет исходных данных (состава и состояния восстанавливаемой дорожной одежды, причин и видов возникших деформаций, особенностей климатических и гидрологических факторов) может стать препятствием для достижения требуемого результата. Подбор неактуальных исходным данным вяжущих компонентов будущей асфальтогранулобетонной смеси могут привести к получению неудовлетворительных, требуемым условиям движения, физико-механическим свойств.

Современная технология ремонта при помощи холодного ресайклинга заключается в нескольких простых этапах:

Проектные работы:

  • Предпостроечная оценка исходного материала (существующей дорожной одежды)
  • Проектирование асфальтогранулобетонной смеси удовлетворяющей требуемым условиям движения

Строительные работы:

  • Подготовительные работы
  • Основной технологический процесс ресайклинга существующего покрытия при помощи дорожного ресайклера: измельчение исходного материала дорожной одежды, внедрение специально подобранного вяжущего и скелетных добавок (при необходимости)
  • Уплотнение асфальтогранулобетонной смеси
  • Устройство слоев износа или перекрывающих слоев покрытия.

Из озвученного выше видно, что в сущности строительный процесс при должной организации не представляет особых трудностей и не является причиной возможного неудовлетворительного результата применения технологии. В свою очередь процесс проектирования представляет сложность, так как не поддается типизации, требует учета множества различных факторов и достаточно наукоемок.

Проведение предпостроечной оценки исходного материала дорожной одежды и условий ее эксплуатации.

На данном этапе необходимо установить тип дорожной одежды по капитальности, конструктивный состав слоев по всей глубине и в частности по пакету асфальтобетонных слоев. Определить дефекты и причины их появления. Важно ответить на вопрос являются ли возникшие дефекты следствием износа слоев дорожной одежды или причина состоит в неудовлетворительном состоянии земляного полотна. На данном этапе ответ на этот вопрос поможет принять решение о целесообразности использования технологии на объекте в целом.

Технология эффективно устраняет следующие дефекты покрытия: колейность, износ, трещины, старение вяжущего, шелушение каменного материала.

Для последующего проектирования важно определить зоны проведения предыдущего текущего ремонта и сегментировать автомобильную дорогу на участки с однородными характеристиками дорожной одежды, что в последствии поможет правильно назначить требуемые вводимые элементы (пропорции и состав вяжущего и скелетные добавки) для каждого участка в отдельности.

Анализ существующей конструкции дорожной одежды заключается в определении однородности асфальтобетонных слоев покрытия, гранулометрического состава каменных материалов, применяемых в данной дорожной одежде, качества каменного материала, для установления его пригодности к восстановлению и соответствию текущим дорожным условиям.

К минусам технологии можно отнести большой объем предпостроечных работ, заключающийся в детальном изучении «истории» дорожной одежды. Ввиду дороговизны эксплуатируемых технических средств технология выгодна на больших объемах, что влечет за собой изменение исходных данных на каждом участке и увеличение объема дополнительных изысканий. Цена ошибки на данном этапе состоит в воспроизведении дефектов дорожной одежды.

Подбор применяемых вяжущих. Виды вяжущих. Преимущества и недостатки.

В зависимости от вводимого вяжущего при приготовлении асфальтогранулобетонных смесей в соответствии с [1] подразделяют на типы. Из предложенных рекомендациями типов можно выделить 3 основные группы АГБ смесей:

  • С органическим вяжущим (битумная эмульсия, вспененный битум, разогретый битум)
  • С минеральным вяжущим (в основном известью или цементом)
  • С комплексным вяжущим (в основном битумная эмульсия и цемент)

Каждый из типов вяжущих обладает рядом ограничений которые следует учитывать при проектировании конструкций дорожной одежды с применение асфальтогранулобетона.

Минеральный вяжущие: известь, цемент, гранулированные шлаки, фосфорные шлаки, бокситовые шламы, нефелиновые шламы, малоактивные золы.

К минусам минеральных вяжущих относят появление усадочных и температурных трещин, относительную конкурентов низкую морозостойкость, высокие трудозатраты на последующий ремонт покрытия, необходимость в технологическом перерыве после устройства конструктивного слоя.

Органические вяжущие: к недостаткам относят более низкую прочность получаемого материала по сравнению с минеральными и комплексными вяжущими, чувствительность к изменениям температуры, высокая пластичность асфальтогранулобетона.

Комплексные вяжущие: является компромиссом и сочетает в себе характеристики минеральных и органических вяжущих в различных пропорциях.

Подбор вяжущего детально описан в рекомендациях [1]. При грамотном комбинировании свойств вяжущего с исходным материалом дорожной одежды можно получить экономичную и прочную асфальтогранулобетонную конструкцию.

Например, добавка битума позволит устранить излишнюю жесткость состарившегося пленочного битума исходных слоев, экранирует обнажившиеся в процессе фрезерования поверхности каменного материала, обеспечит сцепление дисперсных материалов. Цемент, образуя цементный камень, армирует битумную пленку и заполняет межзерновое пространство, формирует кристаллические связи с минеральной составляющей исходного покрытия. Применение вяжущих в комплексе позволит получить наиболее технологическую АГБ-смесь, наиболее устойчивую к колееобразованию и менее подверженную воздействию климатических факторов при ее устройстве.

Практическое подтверждение важности детальных предпроектных изысканий можно отследить по материалам опытного участка, рассмотренного в [2] на автомобильной дороге Тюмень-Омск, где производились работы по холодной регенерации на месте с применением фрезы WR 2500 немецкой машиностроительной компании Wirtgen.

Работы проводились на дороге с существующей асфальтобетонной конструкцией покрытия (включая участки как с горячим асфальтобетоном, так и с холодным). Выявленные дефекты – колея, наплывы. В процессе изысканий был установлен тип дорожной одежды и ее физико-механические характеристики. В работу были приняты два типа асфальтогранулобетонной смесей в связи с различающимися по характеристикам участкам в рамках одного объекта.

Состав №1 – асфальтогранулят 100%, вязкий битум во вспененном состоянии 2% по массе АГБ.

Состав №2 – асфальтогранулят 100%, разжиженный битум 2,24% по массе АГБ.

Состав №1 показал неудовлетворительный результат в виду неполного обволакивания материала АГ и трудно уплотнялся. Состав №2 полностью удовлетворил физико-механические и эксплуатационные требования.

Участки с наиболее деформированным покрытием устраивались из смеси третьего типа в составе которой присутствовал стабилизатор в виде портландцемента марки М400 3-6% по массе асфальтогранулята. Эмпирически было установлено оптимальное водоцементное соотношение В/Ц 0.4. При этом была достигнута прочность равная 3.0 МПа.

Выводы

Не смотря на прогрессивность метода холодной регенерации и его явную экономичность и экологичность, данная технология на сегодняшний день применяется достаточно редко. В отечественном сегменте не существует единых алгоритмов и технологий конструирования асфальтогранулобетонных смесей, а большая подверженность внешним условиям среды и неоднородность существующих дорожных одежд ограничивает его применение. При корректном учете исходных данных, грамотном подборе вяжущего на основе правильно проведенных лабораторных испытаний на всех типах получаемого асфальтогранулята, сегодня мы имеем возможно для наработки позитивного опыта применения технологии холодного ресайклинга, которая способна показывать достойный результат при минимальных издержках.

Текст статьи
  1. Методические рекомендации по восстановлению асфальтобетонных покрытий и оснований автомобильных дорог способами холодной регенерации. Москва 2002. 58 с.
  2. Филатов С.Ф., Христолюбов И.Н., Шипицын В.В. Результаты научно-методического сопровождения ремонта асфальтобетонного покрытия в омской области способом холодного ресайклинга. // Дорожно-транспортный комплекс, экономика, экология, строительство и архитектура Омск, 21–23 мая 2003 года
Список литературы
Ведется прием статей
Прием материалов
c 17 апреля по 23 апреля
Осталось 2 дня до окончания
Публикация электронной версии статьи происходит сразу после оплаты
Справка о публикации
сразу после оплаты
Размещение электронной версии журнала
27 апреля
Загрузка в eLibrary
27 апреля
Рассылка печатных экземпляров
05 мая