Эффективные материалы и технологии ремонта покрытий автомагистралей, применяемые в Европе и США

Применение асфальтобетонных смесей Microvia E и Microvia R

В лаборатории "Viafrance" (Франция) ведутся исследования над составом асфальтобетонных смесей Microvia с использованием каменного материала 0/6 для устройства очень тонких слоев покрытий дорог с хорошими поверхностными характеристиками. Microvia E является высококачественной асфальтобетонной смесью, предназначенной для ремонта деформированных покрытий или покрытий дорог, имеющих усадочные трещины.

Смесь Microvia E приготавливают или с использованием специального готового к применению вяжущего (в этом случае способ приготовления смеси идентичен способу приготовления традиционных асфальтобетонных смесей), или с использованием эластомерных добавок, расфасованных в легкоплавкие упаковки и вводимых в смесительный барабан вместе с битумом. Каким бы ни был метод приготовления такой смеси, технология укладки ее такая же, как и обычных асфальтобетонных . Смесь Microvia E укладывают слоем толщиной 15-25 мм.

Вяжущее с эластомерными добавками, вводимое в смесь Microvia E имеет такие физико-химические характеристики: глубина проникания иглы при 25°С, 0,1 мм - 130-170; температура размягчения по кольцу и шару - 60°С; температура хрупкости по Фраасу - -20; интервал пластичности - 80°С.

Вяжущее с эластомерными добавками характеризуется хорошими связующими свойствами при широком диапазоне температур, а также устойчивостью к высоким температурам и эластичностью при низких. Например, при низких температурах вяжущее менее твердое, чем битум 180/220, при высоких оно более вязкое, чем битум 80/100.

Испытание образцов (в форме восьмерок) на растяжение при низкой температуре (-10°С) и высокой скорости (100 мм/мин.) показало, что разрыва вяжущего при удлинении образца порядка 600% не происходит.

Такие свойства вяжущего при соответствующем гранулометрическом составе каменного материала позволяют получить асфальтобетон с высокой усталостной прочностью.

Для приготовления смеси Microvia E используют каменный материал и песок различного гранулометрического состава, обычно применяемый при приготовлении асфальтобетонных смесей для верхнего или нижнего слоев покрытий. Наиболее часто для смеси Microvia E используют каменный материал 0/6 с прерывистым гранулометрическим составом (исключены зерна фракции 2/4) и известняковый минеральный порошок.

Смесь Microvia E использовали при ремонте одной из улиц г. Шату (департамент Ивели, Франция). На старом асфальтобетонном покрытии, уложенном на слой из цементогрунта, образовались трещины. Смесь Microvia E распределяли из расчета 50 кг/м 2. Средняя величина шероховатости, измеренная с использованием песка (HS), составила 0,63 мм. Эта величина определяет способность дорожного покрытия отводить воду, тем самым предупреждая аквапланирование.

Во Франции определены классы дорожных покрытий по степени шероховатости их поверхности с использованием песка (см. табл. 1).

Таблица 1. Классы дорожных покрытий по степени шероховатости

Класс покрытия	Шероховатость,определенная с использованием песка (HS)	Характеристики поверхности дорожного покрытия
А	HS=0,2	Покрытия с очень мелкозернистой структурой: следует исключить такие покрытия
В	0,2<HS=0,4	Покрытия с мелкозернистой структурой: для участков дорог со скоростью движения транспортных средств,не превышающей 80 км/ч
С	0,4<HS=0,8	Покрытия со среднезернистой структурой: для дорог со средней скоростью движения 80-120 км/ч
D	0,8<HS=1?2	Покрытия с крупнозернистой структурой: для дорог со скоростью движения выше 120 км/ч
	HS=1,2	Покрытия дорог с очень крупнозернистой структурой: для особых случаев

При ремонте участка национальной автомобильной дороги RN10 с интенсивностью движения 36 000 авт/сут (14% грузовых автомобилей), смесь из расчета 40 кг/м 2 была уложена в дорожное покрытие.

Перед укладкой смеси произведено частичное фрезерование старого покрытия с целью его выравнивания.

Смесь Microvia E была также применена на участке Париж-Лион автомагистрали А6 с интенсивностью движения 4000 авт/сут (21% грузовых автомобилей). Смесь распределяли на асфальтобетонное покрытие, подверженное трещинообразованию. При этом часть трещин перед укладкой смеси была заделана. Такую смесь также укладывали из расчета 40 кг/м 2.

Смесь Microvia R (индекс R указывает на присутствие в смеси резины) является высококачественной "жесткой" асфальтобетонной смесью 0/6, предназначенной для строительства верхних слоев дорожных покрытий. Слой, уложенный из смеси Microvia R, характеризуется высокой прочностью, устойчивостью к колееобразованию, слабой чувствительностью к воздействию температур, сопротивлением усталостным явлениям. Характеристики смеси Microvia R определяются свойствами специального вяжущего (битум+добавка) и подбором гранулометрического состава каменного материала.

Способ приготовления Microvia R состоит в добавлении в смесь нефтяной смолы, частично растворимой в битуме. Используют также заполнитель, щебень и песок, применяемый для обычных асфальтобетонных смесей, с прерывистым гранулометрическим составом 0/6 (исключены зерна фракции 2/4).

Смесь Microvia R была уложена на участке департаментской дороги CD51 на слой из грунта, обработанного битумом. Интенсивность движения на этом участке составила 7,5 тыс. авт/сут (12% грузовых автомобилей). Расход смеси составил 50 кг/м2. На графике приведены результаты измерений коэффициента продольного сцепления на участке департаментской дороги CD51 с покрытием из смеси Microvia R.

Следует отметить, что физико-механические свойства смеси позволяют использовать ее при устройстве герметизации на искусственных сооружениях: в качестве выравнивающего слоя перед укладкой герметизации при проведении ремонта дорожной одежды; в качестве временного покрытия после укладки герметизирующего слоя (если дорожное покрытие не может быть уложено сразу).

У асфальтобетонных смесей Microvia E и Microvia R достаточно большой диапазон применения. Опыт эксплуатации отремонтированных участков с их использованием дал положительные результаты несмотря на суровые зимы последних трех лет.

Устройство дренирующего асфальтобетонного покрытия на участке автомагистрали А51

В рамках проекта строительства участка Aix-en-Provence-Manosque автомагистрали А51 (Франция) было отремонтировано покрытие объездной дороги г. Venelles протяженностью 5,5 км. Необходимость проведения ремонта (несмотря на хорошее состояние дорожной одежды) была вызвана наличием трещин на покрытии, образовавшихся в результате старения битума и температурной усадки основания из шлакогрунта, а также износа покрытия. При проведении ремонтных работ было устроено дренирующее асфальтобетонное покрытие толщиной 4 см, позволяющее снизить уровень шума при движении транспортных средств и повысить безопасность.

Устройство дренирующего асфальтобетонного покрытия на этом участке дороги интересно с точки зрения изучения опыта строительства и эксплуатации такого рода покрытий в условиях средиземноморского климата, когда в летний период поверхность дорожных покрытий из битумосодержащих смесей нагревается до 60°С.

Ремонтные работы включали следующие операции: подготовку поверхности старого дорожного покрытия, устройство герметизирующего слоя и дренирующего асфальтобетонного покрытия.

Подготовка поверхности старого дорожного покрытия состояла в очистке щеткой и промывке поверхности покрытия, заделке наиболее широких трещин (всего было заделано 1900 м трещин), заделке выбоин на покрытии асфальтобетонной смесью 0/10.

Герметизирующий слой устраивали по принципу поверхностной обработки с использованием резинобитумного вяжущего Flexochape следующего состава (% по массе): битум 80/10 - 81, флюсовое масло - 3, резиновая крошка - 15,5, катализатор - 0,5.

Вяжущее приготавливали в специальной передвижной установке в течение двух часов. Температура готового вяжущего составляла 200°С, вязкость - 0,9 Па•с.

Проведенные исследования позволили определить, что характеристики резинобитумного вяжущего, полученного в лабораторных условиях, и из образца, взятого на строящемся участке, примерно одинаковы (см. табл. 2).

Таблица 2. Характеристики резинобитумного дорожного вяжущего

Наименование показателей	Резинобитумное вяжущее,полученное
	из образца	в лабораторных условиях
Глубина проникания иглы при 250°С,0,1 мм	62	64
Температура размягчения по кольцу и шару,град. С	63,4	75
Температура хрупкости по Фраасу,град. С	-19	менее -20

Вяжущее наносили с расходом 2,4 кг/м 2 специальным распределителем. При устройстве герметизирующего слоя использовали порфировый щебень фракции 2/6 из расчета 10 кг/м2. Перед применением щебень просушивали и очищали от пыли. Втапливание щебня в вяжущее осуществляли за несколько проходов пневмокатка модели Р3. Сразу же после уплотнения проводили очистку герметизирующего слоя струей воздуха с целью удаления излишков щебня. Производительность работ при устройстве герметизирующего слоя составила 12,5 тыс. м 2/сут.

Технологический перерыв между устройством дренирующего покрытия Drainochape и герметизирующего слоя составил 4 дня.

Асфальтобетонную смесь для дренирующего покрытия дороги приготавливали на расположенном в 4 км от места производства работ асфальтобетонном заводе "Ermont CM 225", включающем установку для производства вяжущего Flexochape. Вяжущее для приготовления асфальтобетонной смеси от вяжущего Flexochape отличалось лишь количеством катализатора (1%). Асфальтобетонная смесь прерывистого состава (гранулометрического) для устройства дренирующего покрытия включала порфировый щебень фракции 6/10, кремний-известняковый песок 0/2, гашеную известь, резинобитумное вяжущее.

Температура асфальтобетонной смеси составляла 160-170°С. Вяжущее вводили в смесь при температуре около 195°С, щебень нагревали до температуры 160-200°С.

Дозирование вяжущего осуществляли тахометром, установленным на дозировочном бункере.

Асфальтобетонную смесь укладывали на ширину 11 м двумя параллельно движущимися финишерами: Titan 410 (ширина укладки слоя покрытия составляла 8,4 м) и Super 1500 Vogele (ширина укладки 2,6 м). Уплотнение осуществляли двухвальцовыми катками "Dynapac CC41 и Vibromax С751 за двенадцать проходов (без вибрации).

Средняя толщина укладываемого слоя составляла 4,7 см. Дренирующее покрытие было устроено на площади 62 000 м 2.

Следует отметить, что перед укладкой асфальтобетонной смеси по поверхности герметизирующего слоя осуществляли розлив битумной эмульсии (расход ее 400 г/м 2).

Между участком с дренирующим асфальтобетонным покрытием и прилегающими участками с обычным асфальтобетонным покрытием были построены переходные участки протяженностью 200 метров с покрытиями из асфальтобетона переменной плотности (что достигалось варьированием содержания песка в асфальтобетонной смеси). На участке протяженностью 117 метров использовали асфальтобетонную смесь следующего состава: щебень фракции 10/14, щебень 6/10, песок 0/2, гашеная известь, вяжущее.

На участке протяженностью 83 метра асфальтобетонная смесь включала: щебень 10/14, щебень 6/10, песок 0/2, гашеная известь, вяжущее Flexochape.

Обследование, проведенное на участке с дренирующим асфальтобетонным покрытием дороги, после двухлетней эксплуатации в условиях средиземноморского лета и высокой интенсивности и грузонапряженности движения транспорта, не выявило никаких признаков колееобрезования. При этом, пористость покрытия дороги уменьшилась на 0,8-5%.

Опыт эксплуатации дренирующего асфальтобетонного покрытия, устроенного из смеси с использованием резинобитумного вяжущего, показал, что оно отличается хорошим сцеплением со старым покрытием, значительным снижением уровня шума и высокой безопасностью движения транспорта.

Ремонт покрытия дороги асфальтобетонной смесью со стальными волокнами

Применение асфальтобетонной смеси с добавлением стальных волокон помогло решить проблемы, связанные с улучшением эксплуатационных качеств дорожных покрытий.

Стальные волокна улучшают физические и эксплуатационные свойства асфальтобетона, продлевая тем самым срок службы покрытия. Усиление верхних слоев покрытия стальными волокнами, так называемое "вторичное усиление", способствует уменьшению расхода асфальтового вяжущего, причем прочность такого покрытия превышает прочность покрытий, не содержащих их. Другими преимуществами такого усиления являются увеличение несущей способности покрытий, их повышенная прочность при растяжении, улучшенный температурный режим работы .

Инженерами дорожно-транспортного управления штата Пенсильвания было решено провести ремонт поврежденного участка дороги Pensylvania Road 65, соединяющей деловую часть г. Питсбурга (США) с автомобильной дорогой 1-79, используя асфальтобетонную смесь с добавлением стальных волокон. Для этого компания "Russell Industries" (США), которая производит асфальтобетонные смеси с добавлением стальных волокон, разработала специальный состав для устройства связующего слоя ID-2, содержащий крупнозернистый гравий, 4,7% битума и стальных волокон 1,1%. Состав для устройства слоя износа, также ID-2, содержит природный гравий, битум 6,7% и стальные волокна 1,5%.

Фирмой "Frumbull Corp." (США) проводились работы по снятию поврежденного дорожного покрытия до основания, затем поверхность основания тщательно очищалась дорожными щетками, и производился розлив вяжущего материала. После этого укладывали связующий слой толщиной 2 дюйма (5,08 см). Расход асфальтобетонной смеси с добавлением стальных волокон составил 86,28 т. Толщина слоя износа составила 1 и 1/2 дюйма (3,81 см). Для уплотнения слоев из асфальтобетонной смеси использовали виброкаток массой 10 тонн.

В результате обследования этого участка дороги через год после ремонта отмечено, что колееобразования или каких-либо других дефектов на покрытии нет.

Специальной технологии укладки асфальтобетонной смеси со стальными волокнами, используемой при ремонте автомобильных дорог, не требуется, так как волокна содержатся непосредственно в самой асфальтобетонной смеси.

Новая битумная лента - Ток для заделки стыков асфальтобетонных покрытий

В местах примыкания старого и нового асфальтобетонных покрытий дорог трещины возникают чаще всего в результате некачественно проведенных работ.

Если при устройстве нового асфальтобетонного покрытия в местах примыкания к старому покрытию не выполнены швы, то уже через короткое время на стыке покрытий появляются трещины. Причиной их появления является сжатие покрытия под действием низких температур и, как следствие, появление растягивающих усилий. В результате возникают трещины, в которые проникают вода и растворенные в ней противогололедные соли, а также грязь, что снижает сцепление между слоем износа и битумосодержащим слоем покрытия дороги. На участках, где под слоем износа скапливается вода, нагрузка от движущихся транспортных средств уже не передается полностью на нижележащие конструктивные слои дорожной одежды. Слой износа подвергается перегрузкам, в результате возникают трещины, как правило, в виде параллельных линий или полуокружностей.

Для решения этой проблемы фирма "Densokorn AG" (ФРГ) выпускает специальную битумную ленту - Ток, которая обеспечивает хорошее сцепление старого и нового слоев покрытий в местах их примыкания, а также хорошую изоляцию такого шва, принимая на себя часть нагрузок и действуя как "мягкий шарнир" Желательно, чтобы битумная лента выступала примерно на 5 мм над поверхностью старого покрытия (слоя износа). После уплотнения образуется так называемая заклепочная головка, которая заполняет неровности кромки, возникшие при резке старого покрытия.

Находящиеся на проезжей части дороги или улицы смотровые колодцы и другие сооружения также целесообразно обрабатывать битумной лентой, так как материалы, используемые для их сооружения, отличаются от материалов дорожной одежды. Действующие нагрузки разными материалами воспринимаются по-разному, в результате чего могут появиться трещины.

Евгений МАРГАЙЛИК, инженер и патентовед ВОИР