Ремонт дорожных покрытий автомагистралей в США и Европе

В разных штатах США с учетом местных условий, характера и количества разрушений, финансовых возможностей разработаны и осуществляются различные стратегии ремонта дорог.


Рис. 1. Устройство слоя износа из асфальтобетонной смеси на покрытии дороги, уложенной асфальтоукладчиком фирмы "Vogele" модели Super-1500 и уплотненной катками фирмы "Hamm" с колесами из резины.


Рис. 2. Устройство слоя износа асфальтоукладчиком фирмы "Blaw-Knox" (США) модели ВК-170 при ремонте покрытия улицы.


Рис. 3. Укладка слоя износа укладчиком модели ВК-170 на дорожном покрытии.


Рис. 4. Укладка слоя покрытия бетоноукладчиком фирмы "Gomaco" (США) модели LS-300.


Реконструкция автомагистралей и дорог в штате Юта включает следующие виды ремонта.

Предупредительный уход за дорожным покрытием, который состоит из поверхностной обработки (восстановления материалов, поверхностной промывки, мер по предупреждению выкрашивания) и мероприятий по замедлению образования трещин путем устройства синтетических или армирующих тканевых прослоек Safi's - Stress Absorbing Fabric Interlayer, мембранных слоев или армирующих мембранных прослоек Safi's - Stress Absorbing Membrane Interlayer, асфальтобетонных подстилающих слоев, заполнения швов и трещин.

Текущий ремонт покрытий дорог включает восстановление поверхности дорожного покрытия путем использования горячей планировки, горячей насечки, горячего рипэйвинга - Repaving (нанесения нового слоя покрытия на выровненный нижний слой), холодного фрезерования поверхности покрытия.

Устройство слоя износа из заводской плотной смеси (PMS) при помощи пропитки битумом поверхности старого покрытия и укладки плотной смеси, приготовленной на асфальтобетонном заводе (см. рис. 1, 2 и 3).

Восстановление дорожного покрытия - горячее восстановление включает регенерацию старого асфальтобетона в горячем состоянии, холодное восстановление включает фрезерование старого асфальтобетонного покрытия без подогрева с дальнейшей переработкой старого асфальтобетона на асфальтобетонном заводе при добавлении необходимых материалов и последующей укладкой его в покрытие дороги.

Восстановление материалов покрытия осуществляется при помощи переработки покрытия дороги горячей струей восстановителя. При этом возможна пенетрация в слой покрытия (3,1-12,5 мм) в зависимости от структуры покрытия. Опыт применения этого метода подтвердил его перспективность.

Промывка поверхности покрытия растворителем производится для удаления лишнего битума при применении метода восстановления материалов.

Для закрепления материалов выкрашивания проанализирована эффективность применения уплотняющих поверхностных обработок, устроенных в штате Юта в последние годы. При их устройстве необходимо определять количество компонентов (размер каменных материалов должен быть не более 70% от толщины слоя), их свойства и контролировать движение транспортных средств по покрытию. Между гудронатором и распределителем щебня должно быть расстояние 15-45 м. Уплотнение слоя поверхностной обработки должно производиться катком на пневматическом ходу. Кроме того, необходим контроль за температурой смеси при укладке и ее влажностью.

Использование синтетических прослоек Safi's

В США применяют прослойки из нетканых синтетических материалов для замедления процесса образования трещин на несколько лет. Нетканый материал употребляется как закрывающий поверхностный слой, при этом количество трещин существенно сокращается по сравнению с традиционным покрытием дороги.

Слой Sami's из прорезиненного материала с битумом, нанесенным набрызгом, был уложен на дороге в штате Юта и сохранял свои свойства в течение 3-4 лет. Трещины на покрытии дороги отсутствовали, однако образовалось большое количество колей.

Подстилающий слой из асфальтобетонной смеси

Такой слой укладывается на старое дорожное покрытие с трещинами, проникает в них и предотвращает их расширение. Эта смесь содержит каменный материал с максимальные размером зерен 6,25 мм. Подстилающие слои служат 5 лет и более.

Для заполнения трещин и швов используется термопластичный материал, модифицированный резиновой крошкой, который увеличивает устойчивость цементобетона при температурных деформациях. Заполнитель должен прилипать к стенкам трещины, которые предварительно очищаются струей воздуха. Материал перед укладкой поверхностного слоя уплотняется.

В настоящее время для заполнения трещин используются кремниевые и поливинилхлоридные компаунды, материалы с высокой термопластичностью.

Горячая планировка дорожного покрытия

Она осуществляется при помощи фрезерования разогретого покрытия и позволяет исправить выбоину, колею. Такой метод используют также при нанесении насечек на поверхность покрытия дороги в местах избытка битума.

Горячая насечка дорожного покрытия

Она включает разогрев асфальтобетонного покрытия, насечку и выравнивание поверхности дороги с дальнейшим уплотнением покрытия катком с целью улучшения сцепления, ровности и поперечных уклонов.

Горячее восстановление дорожного покрытия (Repaving) применяется при ремонте дорог в штате Юта в течение многих лет. Разогрев асфальтобетона производится одним или двумя разогревателями. Поверхность дорожного покрытия фрезеруется, и разбрызгивается пластификатор для данной смеси.

Холодное фрезерование старого покрытия

Такое фрезерование на глубину около 2,5 см позволяет выравнивать старое покрытие дороги и придает ему шероховатость.

Плотная смесь (РМS), приготовленная на цементобетонном заводе, укладывается на существующее дорожное покрытие и тщательно уплотняется.

В Федеральной дорожной администрации (FHWA) предложены следующие методы ухода за дорожным покрытием автомагистралей: герметизация трещин и швов в покрытии дороги; ремонт швов и участков, на которых наблюдается выкрашивание; уход за обочинами дорог; гидрофобизация дорожного покрытия; исправление провалов на примыканиях к мостам и путепроводам.

В США ведутся поиски наиболее экономичных методов ремонта цементобетонных покрытий дорог и магистралей. В центре транспортных исследований Техасского университета рассматриваются основные направления по применению тонких цементобетонных покрытий для ремонта старых дорожных участков с учетом следующих факторов: повышения качества строительства, уменьшения толщины покрытия, увеличения срока службы, снижения стоимости, улучшения поверхности цементобетонного покрытия, совмещения старого и нового бетона, совершенствования дорожных машин и механизмов, изучения влияния водно-теплового режима и погодно-климатических условий на долговечность покрытий.

Перспективными материалами для ремонта покрытий магистралей являются: бетон нормальной прочности, высокопрочный бетон, полимерцементный бетон, бетоны с различными добавками, фибробетон, непрерывно армированный цементо- и полимербетон.

В США большое внимание уделяется экспериментальным работам по обоснованию рациональных способов ремонта цементобетонных дорожных покрытий. Например, в центре транспортных исследований Техасского университета на полигоне уложены шесть плит. С помощью различных датчиков, установленных на покрытиях, можно следить за их состоянием при наезде грузового автомобиля. В лаборатории центра широко используют модели плит для решения научных и практических задач.

Объем научных исследований составляет около 1% от стоимости строительно-монтажных работ в производственных организациях.

Ремонт цементобетонных дорожных покрытий (американский опыт)

При ремонте цементобетонных покрытий автомобильных дорог в США широко применяется асфальтобетонная смесь, так как она удобоукладываема. Движение транспортных средств по дороге возобновляется через небольшой промежуток времени после производства ремонтных работ. Наличие на покрытии сколов, трещин и других дефектов влияет на безопасность и комфорт движения. Заделка швов и обновление цементобетонных покрытий на дорогах и взлетно-посадочных полосах аэродромов занимает много времени. Ремонт цементобетонных покрытий посредством укладки нового слоя асфальтобетона также не оправдал себя, так как на нем вскоре появлялись отраженные трещины (даже после проведения тщательной предварительной обработки).

В течение долгого времени в США испытывали методы, способные устранить или по меньшей мере ограничить образование отраженных трещин.

Наиболее эффективна обработка цементобетонного покрытия дорог (армированного или неармированного) по методу дробления и укатки. По этому методу верхние слои покрытия дороги дробились на куски размером 45х90 см, которые затем вдавливались тяжелыми пневмокатками в слой основания дорожной одежды. При правильном выборе метода дробления не происходит расклинивание и разрушение нижнего слоя. Необходимо производить дробление так, чтобы трещины, проходящие сквозь толщу верхнего слоя, были очень мелкими, едва заметными и не возникали продольные трещины.

Укладка асфальтобетонной смеси осуществляется сразу после уплотнения старого покрытия или спустя несколько недель (при этом движение транспортных средств по дорожному покрытию не прекращается).

В таблице 1 приведены сведения о ремонте цементобетонных дорожных покрытий в разных штатах США. Преимущества предложенного метода заключаются в увеличении срока службы покрытия, снижения стоимости содержания дороги, а также времени прекращения движения транспортных средств на период ремонта. Такой метод особенно эффективен при ремонте взлетно-посадочных полос аэродромов.

Ремонт цементобетонного покрытия автомобильной дороги М65 в США

Ремонтные работы на участке дороги М65 протяженностью 2 км выполняли дорожники транспортного управления штата Небраска. Дорога находилась в эксплуатации в течение 20 лет, по ней осуществлялось движение большегрузных транспортных средств. По заключенному с компанией "Lane Construction" (США) договору предполагалось на восстановление покрытия израсходовать 7 млн долларов, фактически было затрачено 6,8 млн долларов.

Работа по восстановлению покрытия началась с выявления поврежденных участков. Такие участки дробили бетоноломами массой 5 тонн и уплотняли катками фирмы "Bomag". Договором предусматривалось удаление поврежденного покрытия на глубину около 2,5 дюйма (3,8 см). Срезание цементобетона производилось пилой с алмазными дисками диаметром 4,5 фута (1,3 м) на ширину, не превышающую 1 фута (0,3 м). Алмазные диски, выпускаемые фирмой "Brown Tools" (США), рассчитаны на работу в течение 10-12 часов, затем необходимо менять их на новые диски.

Дорожный комплект, работающий при восстановлении цементобетонного покрытия, включал также компрессор, с помощью которого очищалось покрытие после его срезания, вращающуюся щетку, установки для разбрызгивания битумного вяжущего, бетоноукдадчик (см. рис. 4), виброкаток фирмы "Bomag" для уплотнения цементобетонной смеси. Производительность комплекта составила 4-5 тыс. футов 2/сут. (370-465 м 2/сут.).

Ремонт автомобильной дороги СD33 Bram-Carcassonne способом укладки двухслойного покрытия из холодной асфальтобетонной смеси

На участке автомобильной дороги CD33 (Франция) шириной 6 м и протяженностью 18 км было уложено новое двухслойное покрытие из холодной асфальтобетонной смеси Sealgum.

Интенсивность движения транспорта на этом участке дороги составляла 4,2 тыс. авт/сут (из них 8% - грузовые автомобили). Дорожная одежда состояла из слоя необработанного щебня толщиной 30 см, слоя из плотной асфальтобетонной смеси толщиной 4 см и асфальтобетонного покрытия (асфальтобетонная смесь 0/10 с базальтовым каменным материалом) толщиной 6-7 см, поврежденного трещинами и характеризующегося неодинаковой пористостью.

Для приготовления смеси Sealgum использовали кремне-известняковый каменный материал аллювиального происхождения с размером зерен 0/4 для нижнего слоя и 0/6 для верхнего слоя покрытия дороги. В качестве вяжущего применяли катионную эмульсию, содержащую 62% битума 80/100, модифицированного добавкой латекса в количестве 3,2%. Эмульсию приготавливали в заводских условиях в гомогенизаторе Moritz BF 200 производительностью 25 т/ч.

Для нижнего слоя покрытия, предназначенного для гомогенизации и герметизации старого покрытия, приготавливали смесь Sealgum жидкой консистенции.

Ниже приведено соотношение материалов (в процентах), используемых для приготовления смеси Sealgum 0/4 для нижнего слоя и Sealgum 0/6 для верхнего слоя дорожного покрытия.

	Sealgum 0/4	Sealgum 0/6
Кремнеизвестняковый каменный материал	100	100
Эмульсия	13	11
Вода	10	8
Порошкообразная добавка,регулирующая распад эмульсии	2	2
Жидкая добавка, регулирующая консистенцию смеси и дозируемая в зависимости от климатических условий	2-4	2-4

Для укладки нижнего и верхнего слоев дорожного покрытия двумя полосами шириной 3 м использовали машину Macromixpaver Ermont Screg с фронтальной загрузкой. Осевой шов устраивали внахлестку двух полос на 15-20 см, что повышает герметичность покрытия. При строительстве покрытия из смеси Sealgum не требуется ее уплотнения.

Покрытие типа Sealgum отличается от обычных слоев поверхностной обработки отсутствием отрыва каменных материалов, более низким уровнем шума при движении автомобилей, меньшей чувствительностью к изменениям климатических условий в период строительства.

В настоящее время покрытие Sealgum характеризуется хорошим прилипанием слоев, отсутствием разрушений его верхнего слоя, удовлетворительным состоянием осевого шва, достаточной шероховатостью.

Смесь Sealgum 0/4 распределяли в количестве 6 кг/м 2, смесь Sealgum 0/6 - в количестве 10 кг/м 2.

Терморегенерация на месте асфальтобетонных покрытий по способу Soave

Способ Soave в течение многих лет применяется в Италии, Швейцарии и Австрии для восстановления асфальтобетонных дорожных покрытий. В последние годы его стали применять во Франции.

За один проход комплекта специального оборудования не только устраняются дефекты покрытия (колеи, трещины), вызванные старением вяжущего, но и восстанавливаются свойства битума и гранулометрический состав регенерированного слоя в результате добавления нового битума и каменного материала (до 20%).

В комплект оборудования входят машина с батареями инфракрасного излучения для предварительного разогрева дорожного покрытия, машина для регенерации покрытия с двумя батареями инфракрасного излучения и комбинированный виброкаток для уплотнения регенерированной смеси.

Чередование излучающих, отражающих и нейтральных батарей обеспечивает равномерное прогревание покрытия на глубину до 10 см без сжигания верхнего слоя покрытия. В зависимости от толщины регенерируемого покрытия (3-10 см), климатических условий, качества материала покрытия (содержания воды, вида каменных материалов по происхождению, состояния поверхности покрытия) используют одну или две машины для предварительного его разогрева. Кроме того, изменяются скорость движения комплекта оборудования, расстояние между машинами, скорость подачи пропана, на котором работают батареи. В результате температура на поверхности дорожного покрытия составляет 180°С, а в нижней части покрытия - 100°С.

Кроме батарей инфракрасного излучения, оборудование машины для регенерации включает резервуар для вяжущего и бункер для нового каменного материала, обработанного битумом, который подается на старое покрытие перед фрезой. После фрезерования материала старого асфальтобетонного покрытия осуществляется равномерное смешивание его фрезой с новым каменным материалом. Дальнейшее их перемешивание происходит при добавлении вяжущего (битума, нефти) с помощью десяти вращающихся в вертикальной плоскости насадок (на каждой имеется четыре пальца).

Полученная смесь равномерно распределяется по всей ширине восстанавливаемого участка покрытия и предварительно уплотняется при помощи отделочной плиты. Окончательное уплотнение смеси производится тяжелым комбинированным виброкатком.

При проведении терморегенерации покрытия по способу Soave необходимо осуществлять контроль за толщиной и ровностью восстанавливаемого слоя, температурой на поверхности и в нижней части покрытия и средней температурой за отбелочной плитой, степенью уплотнения после прохода катка.

На участке автомобильной магистрали А8 (Франция) по способу Soave было восстановлено покрытие общей площадью 53,6 тыс. м 2. На старом покрытии толщиной 7 см из асфальтобетона 0/14 с порфировым каменным материалом образовалось множество трещин.

Способ терморегенерации Soave позволяет полностью использовать материалы старого асфальтобетонного покрытия, обеспечивает снижение на 40% затрат по сравнению с традиционно используемыми технологиями ремонта дорожной одежды.
Таблица 1. Данные о ремонте цементобетонных покрытий магистралей в разных штатах США

Штаты	Площадь (длина) цементобетонного покрытия дороги,тыс. м2 (км)	Стоимость дробления,долл./м2	размер бетонных кусков,м	Толщина асфальтобетонного покрытия,см
Калифорния	400-510	0,60-1,22	1,20х1,80	10-12
Иллинойс	17-37	0,66-1,20	0,45х0,60	10-12,5
Кентукки	9-18	0,3-1,20	0,45х0,60	10-18
Мичиган	0,50-29	0,26-1,80	0,45х0,60	10-1
Висконсин	1797,6	0,18-1,80	0,45х0,45	8-16
	2170	0,30-1,80	0,45х0,45	8-16
	1723,4	0,24-3,60	1,2-1,8 м2	8-16

Евгений МАРГАЙЛИК, инженер и патентовед ВОИР