Применение щебнемастичного асфальта в дорожной отрасли

Как известно, в ходе реконструкции Минской кольцевой автодороги используются самые современные и прогрессивные технологии. В их ряду важное место занимает щебнемастичный асфальтобетон (ЩМА). Для белорусских дорог такое решение пока еще в новинку, тогда как в Европе ЩМА используется не один год. На прошедшей в БелдорНИИ международной конференции этой теме был посвящен доклад г-на М.Иваньски из польского Технического университета.

Современные дороги должны обеспечивать расчетную скорость автомобилей при максимальной безопасности движения. Эти показатели в значительной мере связаны с ровностью, шероховатостью, цветом и яркостью асфальтобетонного покрытия. Под ровностью покрытия подразумевается отсутствие на нем деформаций, которые нарушают плавность движения транспорта. Шероховатость асфальтобетонного покрытия связана с микропрофилем его поверхности, зависящей от формы выступов, их высоты и шага.
Цвет и яркость асфальтобетонного покрытия являются одним из важных его свойств, обеспечивающих безопасность движения. Яркость покрытия имеет особое значение для движения в ночное время, так как расстояние видимости в этих условиях сокращается почти в 10 раз. Кроме того, оно должно обладать такой яркостью, чтобы создавался требуемый контраст между фоном покрытия и движущимися по нему автомобилями с учетом условий освещения дорог в ночное время.
Ровность асфальтобетонного покрытия связана с техническими условиями его изготовления, например, качеством асфальтоукладчика, и в настоящее время практически не вызывает проблем.
Шероховатость асфальтобетона, от которой в значительной степени зависит безопасность движения, определяется двумя показателями: глубиной текстуры и показателем трения (сцепления). Глубина текстуры наиболее полно характеризует шероховатость асфальтобетона. Это универсальный показатель, которым пользуются в Европе для определения шероховатости. Для измерения показателя трения (сцепления) в разных странах используется измерительное колесо с различной геометрией протектора при разных его скоростях. Поэтому нельзя сравнивать показатели трения, получаемые в разных странах.
В Польше для обеспечения шероховатости асфальтобетона используют технологии, которые обеспечивают более развитую текстуру асфальтобетона. В соответствии с польским стандартом РN-S — 96025-2000 — это щебнемастичный асфальт (ЩМА) и крупнозернистый асфальтобетон с прерывистым зерновым составом.
Однако, как показывают исследования, которые ведутся с начала 90-х годов, применение этих технологий не гарантирует определенной шероховатости асфальтобетонного покрытия во время эксплуатации дороги.
Проблема обеспечения шероховатости покрытия связана также с видом применяемого в асфальтобетоне щебня. В Польше для верхнего слоя покрытия в ЩМА применяется, прежде всего, базальтовый щебень, который во время эксплуатации быстро истирается. В связи с этим надо применять другие виды щебня, более устойчивые на истирание. Таким щебнем является кварцитовый песчаник, который характеризуется светлым цветом, что имеет большое значение для безопасности движения ночью и работоспособности асфальтобетона при высоких летних температурах.
Кварцитовый песчаниковый щебень содержит около 95% SiO 2, его обволакивание битумом малоэффективно, в связи с чем применение его в ЩМА проблематично. Поэтому следует применять добавку ПАВ для обеспечения его морозостойкости и трещиностойкости вследствие улучшения адгезивности компонентов. Определение оптимального количества добавки ПАВ имеет большое значение, так как большое количество ПАВ приводит к закрытию текстуры асфальтобетона, а это связано с понижением его шероховатости, тогда как уменьшение количества ПАВ может не обеспечить работоспособности асфальтобетонного покрытия при отрицательных температурах.
Выполненные исследования проводились на ЩMA при размере фракций щебня до 6,3мм. В проведенных исследованиях как вяжущее использован битум D70 Плоцкого нефтеперерабатывающего завода. Битум D70 модифицирован термопластическим полимером СБС (стирол-бутадиен-стирол) в количестве 2% от объема битума. В качестве добавки ПАВ использован Терамин 14, который по свойствам соответствует французскому Динораму.
С целью определения количества добавки ПАВ проведены исследования прилипания битума к кварцитовому песчаниковому и базальтовому щебню. Исследования проводились методом кипячения в водной среде обволакиваемых битумом минеральных зерен щебня согласно с польским стандартом PN-84/B-06714/22. Результаты исследований представлены в таблице 1.
Результаты исследований, представленные в таблице 1, показывают, что адгезия битума D70 к кварцитовому песчаниковому щебню недостаточна. Достигает она лишь 65% при требовании более 90%. Введение добавки ПАВ в количестве 0,8% от объема битума приводит к повышению адгезии, что сравнимо с адгезией битума к базальтовому щебню при содержании в нем 0,2% ПАВ.
Следует отметить, что модифицирование битума полимером приводит к снижению количества добавки ПАВ, гарантирующего хорошее прилипание вяжущего к песчаниковому кварцитовому щебню, и соответствует 0,3% от объема битума.
Стандартные свойства ЩMA, приготовленного на кварцитовом песчанике с добавкой 0,3% Терамина 14, а также контрольного ЩМА, приготовленного на базальтовом щебне, который в условиях Польши является стандартным, приведены в таблице 2.
В перечень стандартных свойств ЩМА нами введен также показатель модуля жесткости, который определяется по методике SHRP/SUPERPAVE и характеризует работоспособность асфальтобетона при высоких летних температурах.
Анализ результатов исследований показывает, что при одинаковом гранулометрическом составе можно получить ЩМА, приготовленный на песчаниковом кварцитовом щебне, более устойчивый при положительных температурах, чем приготовленный на базальтовом щебне.
С целью определения водо- и морозостойкости ЩМА использовалась программа исследований по стандартам AASHTO T165, AASHTO T283 с дополнениями программы SHRP/SUPERPAVE, а также финским стандартом PANK 4302. Результаты исследований представлены в таблице 3.
Как показывают результаты исследований, представленные в таблице 3, применение добавки ПАВ в количестве 0,3% от объема вяжущего к ЩМА, приготовленному на песчаниковом кварцитовом щебне, обеспечивает его водо- и морозостойкость. Его свойства сравнимы со свойствами ЩМА, приготовленного с базальтовым щебнем.
В 1994 году на нашем испытательном полигоне были построены опытные участки автомобильных дорог, где использованы ЩМА с кварцитовым песчаниковым и базальтовым щебнем с целью изучения показателей шероховатости (глубины текстуры и показателя трения) в процессе многолетней эксплуатации. Исследования шероховатости проводились ежегодно. Результаты исследований приведены в таблице 4.
Как показывают результаты исследований, глубина текстуры ЩMA с кварцитовым песчаником во время эксплуатации увеличивалась, тогда как при использовании базальтового щебня в качестве наполнителя она увеличивалась в течение первых трех лет эксплуатации, а затем понижалась.
Увеличение глубины текстуры асфальтобетонного покрытия повышало его шероховатость.
Показатель трения покрытия ЩМА с кварцитовым песчаником, определенный в 1994 году соответствовал 0,32, а в 2001 году (т.е. за 8 лет) он увеличивался до 0,40. В то же время показатель трения покрытия ЩМА с базальтовым щебнем понижался с 0,33 до 0,27.
Выполненные нами исследования показали, что применение песчаникового кварцитового щебеня в ЩMA с добавлением определенного количества ПАВ И СБС могут обеспечить не только его устойчивость при положительных температурах, водо- и морозостойкость, но также гарантирует стандартную шероховатость покрытия во время многолетней эксплуатации и тем самым обеспечивает безопасность движения.









При подготовке материала использовалась информация пресс-службы Департамента “Белавтодор”.
Юрий ЛУКАШЕВИЧ