Совершенствование технологий устройства оснований дорожных одежд с применением асфальтогранулята как способ повышения технической и экономической эффективности дорожно-строительных работ
Щебеночное основание, устроенное по способу заклинки, — наиболее распространенный сегодня тип дорожного основания, исполняющий роль главного несущего слоя дорожных одежд. Однако практикуемое нормирование требований к исходным материалам, технологии строительства и контролю качества осуществляется без должного учета и понимания механики работы дорожных одежд в процессе эксплуатации дороги. Для решения практических задач повышения качества щебеночного основания следует руководствоваться теми характеристиками, от которых зависит прочность дорожных одежд. Прочность дорожного основания зависит, прежде всего, от показателя жесткости слоя основания, который характеризуется модулем упругости. От модуля упругости дорожного основания зависят главным образом фактические напряжения, возникающие в дорожной конструкции от автотранспортной нагрузки. Очевидно, что чем больше модуль упругости слоя основания, тем меньше напряжение во всех других конструктивных слоях и тем больше надежность и долговечность дорожных одежд.
Как показали результаты испытаний на дорогах Республики Беларусь, применяемые ранее щебеночные основания, устроенные по способу заклинки мелким щебнем, зачастую имели недостаточную несущую способность по сравнению с прочностными показателями слоя, закладываемыми в проекте. Так, проектный модуль упругости щебеночного основания принимают 300-330 МПа, а фактический, полученный по результатам испытаний статическим нагружением штамповой установкой, равен 200-250 МПа. Это обусловлено отсутствием требуемого щебня и устройством заклинки за один проход вместо рекомендуемого трехкратного распределения и уплотнения заклинивающих фракций. В результате прочность щебеночного слоя в уплотненном состоянии, за исключением верхней его части толщиной 3-5 см, составила только около 60-70% от требуемой. Одним из наиболее эффективных способов обеспечения требуемой прочности щебеночного основания и заполнения в нем пустот является расклинцовка основной фракции щебня основания дорожных одежд асфальтогранулятом.
Асфальтогранулят — сыпучий материал, получаемый при дроблении асфальтобетонного лома от разборки асфальтобетонных покрытий при реконструкции и ремонте дорог, улиц и т.п. До сего момента в Республике Беларусь, а именно в больших городах, проблема утилизации старого асфальтобетона была неразрешимой. По данным «УДМСиБ Мингорисполкома», объем старого асфальтобетона, подлежащего захоронению в г. Минске, составляет от 15.000 до 20.000 т ежегодно, что равносильно вывозу на свалку стройматериалов на сумму до 500 млн руб. в год. Опыт утилизации старого асфальтобетона в промышленно развитых странах — например, в Германии — показывает, что применение асфальтогранулята, полученного в дробильных установках, при изготовлении, например, новых асфальтобетонных смесей дает существенный экономический эффект. Так, по данным Союза изготовителей асфальта Германии, в 2001 г. было применено 15 млн т асфальтогранулята, из них 12 млн т, т.е. 80%, было применено для изготовления нового асфальтобетона. При том, что во всей Германии производство асфальтобетона несколько снизилось и в 2001 г. составило менее 63 млн т, применение асфальтогранулята выросло на 19%. Для изучения физико-механических свойств асфальтогранулята, получаемого в процессе дробления асфальтобетонного лома от разборки старых покрытий при реконструкции и всех видах ремонта дорог и улиц, сотрудниками РУП «БелдорНИИ» были проведены исследования, в ходе которых получены следующие результаты.
Снижение энергоемкости процесса уплотнения щебеночных оснований, расклинцованных асфальтогранулятом, повышение плотности и прочности устроенного слоя достигается тем, что асфальтогранулят изготавливается в специальных дробильных установках из лома старого асфальтобетона, полученного от разборки асфальтобетонных покрытий дорог, улиц, тротуаров и т.п., и имеет установленный и занормированный зерновой состав, позволяющий наиболее плотно заполнять пустоты между щебенками. Технология производства работ с применением данного материала для достижения требуемой прочности дорожного основания должна быть следующей. Устройство щебеночного основания дорожных одежд производят в два слоя с расклинцовкой асфальтогранулятом каждого из них, что обусловлено необходимостью достижения модуля упругости слоя основания не менее 300 МПа в соответствии с требованиями нормативной документации. По подготовленному подстилающему слою распределяют щебень и производят его предварительное уплотнение. После этого производят одноразовое распределение асфальтогранулята по щебню и его планировку автогрейдером. Вслед за тем кирковщиком производят рыхление асфальтогранулята и верхней части слоя щебня, что необходимо для перемешивания щебня и асфальтогранулята и заполнения асфальтогранулятом пустот в слое щебня. Затем производится планировка слоя и его окончательное уплотнение катками. Применение асфальтогранулята позволяет максимально заполнить пустоты в щебне, а содержание некоторого количества битума приводит к тому, что при температуре укладки и уплотнения асфальтобетонного покрытия битум в асфальтогрануляте размягчается, «склеивая» зерна асфальтогранулята и щебня в единый конгломерат, обеспечивая их неподвижность. За счет заполнения пустот в щебеночном слое асфальтогранулятом повышается плотность основания дорожных одежд, увеличивается ее прочность, модуль упругости основания повышается с исходных 280-300 МПа до 320-340 МПа, т.е. в 1,1-1,2 раза, что увеличивает коэффициент надежности и долговечность дорожных одежд. Другим направлением исследований явилось решение проблемы обеспечения ровности покрытий тротуаров — одной из главных проблем эксплуатации дорожных одежд пешеходных путей из мелкоштучной плитки. Сложность решения данной проблемы обуславливается тем, что плиточное дорожное покрытие состоит из несвязанных между собой отдельных элементов, сцепление между которыми достигается лишь за счет сил трения боковых граней плиток, а ровность покрытия зависит в большей степени от ровности слоя основания. Применяемые до сего момента основания дорожных одежд тротуаров из ПГС или песка не позволяли добиться долговременного сохранения требуемой ровности. Это объясняется рядом причин, главная из которых связана с механикой работы слоев основания из ПГС или песка.
Слой основания дорожных одежд из ПГС или песка является несвязной системой, которая, помимо крупных частиц, исполняющих роль каркаса, содержит и мелкие, в том числе пылеватые и глинистые, частицы. В ходе строительных работ материал основания уплотняется, однако объем пор и пустот остается значительным. Это связано с невозможностью использования для уплотнения оснований пешеходных путей тяжелой уплотняющей техники, а применение легких катков и виброплит не позволяет добиваться должного уплотнения. В ходе эксплуатации зерна таких оснований переупаковываются за счет притока, например, дождевой воды, когда мелкие частицы выносятся из основания, в результате чего основание теряет свою форму. На покрытии тротуара из мелкоштучной плитки образуются просадки и прочие неровности. Метод ремонта дорожных одежд путем добавления под просевшие плитки песка не решает проблемы, поскольку на ограниченном пространстве (одна или несколько плиток) уплотнить отремонтированный участок с требуемым качеством не представляется возможным. Таким образом, единственным вариантом исправления дефектов ровности до настоящего момента было полное переустройство дефектного участка тротуара, что приводило к неоправданным экономическим затратам. Специалистами РУП «БелдорНИИ» было установлено, что для сохранения долговременной ровности покрытий тротуаров основание дорожных одежд должно быть выполнено из укрепленного вяжущим материала. Использование традиционных вяжущих (битума и цемента) приводит к удорожанию строительных работ. В качестве возможного решения проблемы было предложено использование в качестве материала основания асфальтогранулята. Было определено, что частицы асфальтогранулята в процессе уплотнения пакетируются в плотный слой с достижением значения модуля упругости слоя 210-220 МПа. Применение природных ПГС и песка позволяет достичь прочности основания только 180-190 МПа. Как видно из сравнения, прочность конструкции дорожных одежд увеличивается не менее чем в 1,25 раза, что повышает надежность и долговечность дорожных конструкций. Кроме этого, в процессе эксплуатации зерна асфальтогранулята за счет имеющегося битума слипаются между собой, что позволяет получать плотный и связный конструктивный слой основания. За счет образовавшихся между зернами асфальтогранулята связей слой основания при работе в обычном режиме позволяет долговременно сохранять первоначальную ровность и сплошность, что определяет требуемую работоспособность дорожных одежд тротуаров с покрытием из мелкоштучной плитки.
В результате исследований были разработаны и внедрены Технические условия на асфальтогранулят от измельчения асфальтобетонного лома в дробильных установках, получаемого при реконструкции и всех видах ремонта дорог и улиц и т.п. — ТУ РБ 100135464.372-2004 «Асфальтогранулят для транспортного строительства». Асфальтогранулят, получаемый в соответствии с данным документом, был награжден дипломом Победителя
республиканского общественного конкурса «Лучший строительный продукт года 2004», что подчеркивает его высокие технические характеристики и значительное преимущество перед аналогами. Кроме того, были разработаны и внедрены в практику дорожного строительства и благоустройства территорий «Технологическая карта на устройство оснований дорожных одежд городских улиц и дорог из щебня с расклинцовкой асфальтогранулятом» и «Технологическая карта на устройство оснований дорожных одежд проездов, пешеходных путей, велодорожек и прочих объектов благоустройства территорий из асфальтогранулята». Созданная и внедренная нормативная база позволяет производить и применять асфальтогранулят в дорожном строительстве, что дает возможность получать значительный экономический эффект (эффект от внедрения асфальтогранулята в УП «УДМСиБ» Мингорисполкома в 2004 г. составил до 400 млн руб.) при долговременном сохранении всех требуемых параметров устраиваемых сооружений.
А. СМЫКОВСКИЙ, заведующий лабораторией дорожных конструкций РУП «БелдорНИИ»
Как показали результаты испытаний на дорогах Республики Беларусь, применяемые ранее щебеночные основания, устроенные по способу заклинки мелким щебнем, зачастую имели недостаточную несущую способность по сравнению с прочностными показателями слоя, закладываемыми в проекте. Так, проектный модуль упругости щебеночного основания принимают 300-330 МПа, а фактический, полученный по результатам испытаний статическим нагружением штамповой установкой, равен 200-250 МПа. Это обусловлено отсутствием требуемого щебня и устройством заклинки за один проход вместо рекомендуемого трехкратного распределения и уплотнения заклинивающих фракций. В результате прочность щебеночного слоя в уплотненном состоянии, за исключением верхней его части толщиной 3-5 см, составила только около 60-70% от требуемой. Одним из наиболее эффективных способов обеспечения требуемой прочности щебеночного основания и заполнения в нем пустот является расклинцовка основной фракции щебня основания дорожных одежд асфальтогранулятом.
Асфальтогранулят — сыпучий материал, получаемый при дроблении асфальтобетонного лома от разборки асфальтобетонных покрытий при реконструкции и ремонте дорог, улиц и т.п. До сего момента в Республике Беларусь, а именно в больших городах, проблема утилизации старого асфальтобетона была неразрешимой. По данным «УДМСиБ Мингорисполкома», объем старого асфальтобетона, подлежащего захоронению в г. Минске, составляет от 15.000 до 20.000 т ежегодно, что равносильно вывозу на свалку стройматериалов на сумму до 500 млн руб. в год. Опыт утилизации старого асфальтобетона в промышленно развитых странах — например, в Германии — показывает, что применение асфальтогранулята, полученного в дробильных установках, при изготовлении, например, новых асфальтобетонных смесей дает существенный экономический эффект. Так, по данным Союза изготовителей асфальта Германии, в 2001 г. было применено 15 млн т асфальтогранулята, из них 12 млн т, т.е. 80%, было применено для изготовления нового асфальтобетона. При том, что во всей Германии производство асфальтобетона несколько снизилось и в 2001 г. составило менее 63 млн т, применение асфальтогранулята выросло на 19%. Для изучения физико-механических свойств асфальтогранулята, получаемого в процессе дробления асфальтобетонного лома от разборки старых покрытий при реконструкции и всех видах ремонта дорог и улиц, сотрудниками РУП «БелдорНИИ» были проведены исследования, в ходе которых получены следующие результаты.
Снижение энергоемкости процесса уплотнения щебеночных оснований, расклинцованных асфальтогранулятом, повышение плотности и прочности устроенного слоя достигается тем, что асфальтогранулят изготавливается в специальных дробильных установках из лома старого асфальтобетона, полученного от разборки асфальтобетонных покрытий дорог, улиц, тротуаров и т.п., и имеет установленный и занормированный зерновой состав, позволяющий наиболее плотно заполнять пустоты между щебенками. Технология производства работ с применением данного материала для достижения требуемой прочности дорожного основания должна быть следующей. Устройство щебеночного основания дорожных одежд производят в два слоя с расклинцовкой асфальтогранулятом каждого из них, что обусловлено необходимостью достижения модуля упругости слоя основания не менее 300 МПа в соответствии с требованиями нормативной документации. По подготовленному подстилающему слою распределяют щебень и производят его предварительное уплотнение. После этого производят одноразовое распределение асфальтогранулята по щебню и его планировку автогрейдером. Вслед за тем кирковщиком производят рыхление асфальтогранулята и верхней части слоя щебня, что необходимо для перемешивания щебня и асфальтогранулята и заполнения асфальтогранулятом пустот в слое щебня. Затем производится планировка слоя и его окончательное уплотнение катками. Применение асфальтогранулята позволяет максимально заполнить пустоты в щебне, а содержание некоторого количества битума приводит к тому, что при температуре укладки и уплотнения асфальтобетонного покрытия битум в асфальтогрануляте размягчается, «склеивая» зерна асфальтогранулята и щебня в единый конгломерат, обеспечивая их неподвижность. За счет заполнения пустот в щебеночном слое асфальтогранулятом повышается плотность основания дорожных одежд, увеличивается ее прочность, модуль упругости основания повышается с исходных 280-300 МПа до 320-340 МПа, т.е. в 1,1-1,2 раза, что увеличивает коэффициент надежности и долговечность дорожных одежд. Другим направлением исследований явилось решение проблемы обеспечения ровности покрытий тротуаров — одной из главных проблем эксплуатации дорожных одежд пешеходных путей из мелкоштучной плитки. Сложность решения данной проблемы обуславливается тем, что плиточное дорожное покрытие состоит из несвязанных между собой отдельных элементов, сцепление между которыми достигается лишь за счет сил трения боковых граней плиток, а ровность покрытия зависит в большей степени от ровности слоя основания. Применяемые до сего момента основания дорожных одежд тротуаров из ПГС или песка не позволяли добиться долговременного сохранения требуемой ровности. Это объясняется рядом причин, главная из которых связана с механикой работы слоев основания из ПГС или песка.
Слой основания дорожных одежд из ПГС или песка является несвязной системой, которая, помимо крупных частиц, исполняющих роль каркаса, содержит и мелкие, в том числе пылеватые и глинистые, частицы. В ходе строительных работ материал основания уплотняется, однако объем пор и пустот остается значительным. Это связано с невозможностью использования для уплотнения оснований пешеходных путей тяжелой уплотняющей техники, а применение легких катков и виброплит не позволяет добиваться должного уплотнения. В ходе эксплуатации зерна таких оснований переупаковываются за счет притока, например, дождевой воды, когда мелкие частицы выносятся из основания, в результате чего основание теряет свою форму. На покрытии тротуара из мелкоштучной плитки образуются просадки и прочие неровности. Метод ремонта дорожных одежд путем добавления под просевшие плитки песка не решает проблемы, поскольку на ограниченном пространстве (одна или несколько плиток) уплотнить отремонтированный участок с требуемым качеством не представляется возможным. Таким образом, единственным вариантом исправления дефектов ровности до настоящего момента было полное переустройство дефектного участка тротуара, что приводило к неоправданным экономическим затратам. Специалистами РУП «БелдорНИИ» было установлено, что для сохранения долговременной ровности покрытий тротуаров основание дорожных одежд должно быть выполнено из укрепленного вяжущим материала. Использование традиционных вяжущих (битума и цемента) приводит к удорожанию строительных работ. В качестве возможного решения проблемы было предложено использование в качестве материала основания асфальтогранулята. Было определено, что частицы асфальтогранулята в процессе уплотнения пакетируются в плотный слой с достижением значения модуля упругости слоя 210-220 МПа. Применение природных ПГС и песка позволяет достичь прочности основания только 180-190 МПа. Как видно из сравнения, прочность конструкции дорожных одежд увеличивается не менее чем в 1,25 раза, что повышает надежность и долговечность дорожных конструкций. Кроме этого, в процессе эксплуатации зерна асфальтогранулята за счет имеющегося битума слипаются между собой, что позволяет получать плотный и связный конструктивный слой основания. За счет образовавшихся между зернами асфальтогранулята связей слой основания при работе в обычном режиме позволяет долговременно сохранять первоначальную ровность и сплошность, что определяет требуемую работоспособность дорожных одежд тротуаров с покрытием из мелкоштучной плитки.
В результате исследований были разработаны и внедрены Технические условия на асфальтогранулят от измельчения асфальтобетонного лома в дробильных установках, получаемого при реконструкции и всех видах ремонта дорог и улиц и т.п. — ТУ РБ 100135464.372-2004 «Асфальтогранулят для транспортного строительства». Асфальтогранулят, получаемый в соответствии с данным документом, был награжден дипломом Победителя
республиканского общественного конкурса «Лучший строительный продукт года 2004», что подчеркивает его высокие технические характеристики и значительное преимущество перед аналогами. Кроме того, были разработаны и внедрены в практику дорожного строительства и благоустройства территорий «Технологическая карта на устройство оснований дорожных одежд городских улиц и дорог из щебня с расклинцовкой асфальтогранулятом» и «Технологическая карта на устройство оснований дорожных одежд проездов, пешеходных путей, велодорожек и прочих объектов благоустройства территорий из асфальтогранулята». Созданная и внедренная нормативная база позволяет производить и применять асфальтогранулят в дорожном строительстве, что дает возможность получать значительный экономический эффект (эффект от внедрения асфальтогранулята в УП «УДМСиБ» Мингорисполкома в 2004 г. составил до 400 млн руб.) при долговременном сохранении всех требуемых параметров устраиваемых сооружений.
А. СМЫКОВСКИЙ, заведующий лабораторией дорожных конструкций РУП «БелдорНИИ»
Строительство и недвижимость. Статья была опубликована в номере 26 за 2005 год в рубрике дороги
