Технология Новачип по устройству защитных слоев

За последние десятилетия дорожная наука сделала гигантский шаг по части устройства защитных слоев. Одно из новаторских решений, которое пользуется популярностью не только у зарубежных дорожников, но и у специалистов «Белавтодора», — тонкослойные покрытия по типу «Новачип». Напомним, что в прошлом году на дороге М-1/Е30 было устроено около 50 км тонких защитных слоев по аналогии с данной технологией, для чего был закуплен комплекс специального оборудования. По словам специалистов департамента, на магистрали осуществляется постоянный мониторинг поведения покрытия. Сейчас можно констатировать, что технология устройства защитных слоев «Новачин» зарекомендовала себя с положительной стороны, поэтому она найдет применение и на других автодорогах. По своей сути «Новачип» — это тонкослойные покрытия из специальных асфальтобетонных смесей, приготавливаемых в горячем состоянии и укладываемых на слои проклеивания и герметизации из катионной модифицированной эмульсии, наносимой непосредственно перед укладкой смеси. Комбинация горячей и холодной эмульсионной технологий в едином процессе позволяет надежно укладывать указанные покрытия минимальной толщиной 10-15 мм. В результате образуется однородная поверхность, движение по которой может быть открыто сразу после ее остывания.

В большинстве стран мира внимание к содержанию дорожных покрытий все возрастает. Стабильный экономический рост невозможен без надежной эффективно функционирующей дорожной сети. Создание такой сети и сегодня, и в долгосрочной перспективе должно быть основано на качественном проектировании, разумной экономии финансовых и материальных ресурсов, гарантиях сохранения окружающей среды. Как отмечает первый заместитель директора республиканского дочернего унитарного предприятия «Белорусский дорожный научно-исследовательский институт «БелдорНИИ» Виктор Шумчик, технологии поддержания дорожных покрытий в хорошем состоянии, равно как и реконструкции разрушающихся или давно спроектированных покрытий, стали доступными и широко используются в различных природно-климатических зонах. «Все дорожные покрытия рано или поздно разрушаются. Вопрос только в том, когда? Очевидно, что в первую очередь это зависит от конструкции дорожной одежды. Тому, как сделать ее более долговечной, посвящены многочисленные технологии и материалы, — сказал он. — Целью профилактического технического содержания является продление срока функционирования дорожного покрытия так, чтобы оно прослужило не только полный расчетный срок».

На рис. 1 приведена типичная кривая разрушения дорожного покрытия. Отметим, что основными причинами разрушения покрытия являются климатические условия и нагрузка от транспортных потоков. Еще один важный фактор — проникновение в дорожное покрытие воды. В силу этого большинство программ содержания направлены на поддержание покрытия в защищенном и герметичном состояниях. С помощью профилактических мер можно обновить покрытие, приостановить развитие разрушения. Эти меры могут применяться повторно с целью продления срока службы конструкции дорожной одежды (рис. 2).

По мнению Виктора Шумчика, когда основание может прослужить гораздо дольше запланированного проектом времени и не имеет значительных изменений структуры, поможет устройство защитных слоев, в том числе и с использованием полимермодифицированного битума. В случаях, когда разрушения уже привели к изменению технических характеристик основания, требуется капитальный ремонт. «Эффективные методы ремонта должны обеспечить водонепроницаемость дорожных покрытий, предотвратить проникновение влаги внутрь конструктивных слоев», — подчеркнул специалист.

К наиболее эффективным методам ремонта относится устройство защитных слоев — поверхностной обработки и «Сларри Сил», которые обеспечивают водонепроницаемость покрытия; текстурированную поверхность для обеспечения превосходного сцепления. «Сларри Сил» может обеспечить заполнение колеи неглубокой колеи и снизить шум. По мнению экспертов, недостатками поверхностной обработки и «Сларри Сил» являются чувствительность к внешним факторам и длительный срок ограничения движения по свежеуложенному слою. «Как показала практика, и поверхностная обработка, и "Сларри Сил" обладают недостаточной долговечностью, особенно на дорогах с высокой интенсивностью движения тяжелых транспортных средств», — сказал Виктор Шумчик. В Европе была разработана еще одна технология — «Новачип».

Самые старые покрытия, устроенные по технологии «Новачип», находились в эксплуатации до ремонта в течение 8-9 лет. При этом транспортная нагрузка составляла до 5000 автомобилей в сутки. Объем устройства таких покрытий достигает до 1,2 млн м2 в год. Как уже было отмечено, «Новачип» — это тонкослойные асфальтобетонные покрытия из специальных асфальтобетонных смесей, приготавливаемых в горячем состоянии и укладываемых на слои проклеивания и герметизации из катионной модифицированной эмульсии, наносимой непосредственно перед укладкой асфальтобетонной смеси. Образуется однородная высокоструктурная и износостойкая поверхность, движение по которой может быть открыто сразу после ее остывания. Для устройства тонкослойных покрытий по технологии «Новачип» применяется специально переоборудованный асфальтоукладчик. Фирма Vogele (Германия) освоила производство асфальтоукладчика модели Super-1800 SF для этих целей. Преимущества технологии «Новачип»:

1) простота исполнения, т.к. используется одна машина;
2) хорошая адгезия к нижележащему слою покрытия;
3) хорошая гидроизоляция дорожной одежды сверху;
4) низкий уровень шума за счет однородной структуры;
5) хорошие фрикционные свойства, короткий тормозной путь автомобиля;
6) низкий риск аквапланирования;
7) высокая износостойкость покрытия за счет содержания в материале 80-90% твердых фракций.

Данная технология не рекомендуется для применения при максимальной глубине выбоин или колеи более 20-25 мм, а также для устройства покрытия на коротких участках и примыканиях дорог. В нашей стране для использования этой технологии разработан РД 0219.1.09-99 «Дорожные технологии на основе катионных битумных эмульсий». Для приготовления специальных асфальтобетонных смесей тонкослойных покрытий должен применяться щебень по ГОСТ 8267-93 из изверженных и метаморфических горных пород марки по дробимости не ниже 1200, марки по истираемости не ниже И-1, марки по морозостойкости не ниже F-50, второй группы по содержанию зерен пластинчатой (лещадной) формы. Песок по пункту 9.3.4 должен изготавливаться из горной породы того же класса, что и щебень. Для производства специальных асфальтобетонных смесей тонкослойных асфальтобетонных покрытий должен применяться модифицированный битум по СТБ 1220-2000 марок БМА 70/100 и БМА 100/130. При укладке тонкослойных асфальтобетонных покрытий магистральных автомобильных дорог для создания слоя проклеивания должна применяться модифицированная катионная эмульсия, соответствующая марке ЭБК-М-65 с содержанием SBS и полимера 4% по массе остаточного битума.

Таблица 1. Требования по РД 0219.1.09-99 к смесям 2007 г.

Наименование показателя	Величина показателя
1. Пористость минерального остова, % по объему, не более	21
2. Предел прочности на сжатие, МПа, не менее
при температуре плюс 20°С	1,8
при температуре плюс 50°С	0,8
3. Коэффициент водостойкости при длительном водонасыщении, не менее	0,6
4. Водонасыщение, % по объему	5-8
5. Набухание, % по объему, не более	2,0
6. Остаточная пористость, % по объему	5-10

Технология производства работ

Слой проклеивания и герметизации из модифицированной эмульсии наносится через рампу под давлением с непрерывным измерением расхода. При этом температура эмульсии ЭБК-М-65 должна составлять 60°-80°С, а расход — 0,9 ±0,2 литра на квадратный метр покрытия. По словам Виктора Шумчика, асфальтобетонная смесь, непрерывно поступающая в укладчик, должна иметь температуру 150°-170°С, причем первые два автомобиля должны иметь температуру смеси в пределах 165°-175°С для разогрева рабочих узлов машины. Уплотнение уложенного тонкослойного покрытия осуществляется гладковальцевыми катками массой 8-12 тонн, оснащенными системой смачивания вальцев. Уплотнение покрытия заканчивается после трех проходов катка по одному следу и при снижении температуры укладываемой смеси до 90°-100°С.

Напомним, что в июле 2007 г. на автомобильной дороге М-1/Е30 проводились работы по устройству тонкослойных покрытий с использованием модифицированного вяжущего (рис. 3). Участок км 147 — км 162 (Московское направление) устроен из асфальтобетонной смеси, приготовленной на АБЗ «Нехачево» ДСУ-32 ДСТ-4, а модифицированный битум поступал из КУП «Веска-ЭмульБит». С августа прошлого года началось устройство тонкослойного покрытия на участке км 203 — км 174,4 (Брестское направление). С 19 сентября применялся щебень, полученный на установке «Финтек». По результатам отбора образцов из покрытия толщина уложенного слоя изменялась от 1,7 см до 3,5 см, а ровность на устроенных участках незначительно улучшилась, отмечает ученый «БелдорНИИ». Подготовительные работы выполнялись ДЭУ-2 и ДЭУ-3 РУП «Белавтострада» (ямочный ремонт асфальтобетонного покрытия, герметизация трещин). Учитывая, что подготовительные работы начались при уже сложившихся положительных температурах свыше +15(С, не представилось возможным устроить компенсационные швы из-за напряженного состояния цементобетонного покрытия. Компенсационные швы устраивались поздней осенью. При обследовании устроенного тонкослойного покрытия в ноябре 2007 г. было выявлено появление трещин на участке км 147 — км 162 км на обоих направлениях. Учитывая места расположения первых трещин, можно сделать предварительные выводы, что они образовались в результате нарезки компенсационных швов, и их максимальная концентрация расположена в зоне заболоченной местности с обеих сторон дороги. Дефектов покрытия не обнаружено. В результате дальнейшего мониторинга устроенного покрытия к концу марта 2008 г. выявлено следующее: образование трещин произошло практически над каждым швом цементобетонного покрытия. 40-45% трещин раскрыты до 1,0-1,5 мм, остальные трещины волосяные и практически незаметны. Признаков разрушения асфальтобетона в районе трещин нет. К лету трещины закрылись.

Программа работ на 2008 год:

с АБЗ «Грицевец» — 97,6 км;
с АБЗ «Карьер Южный» — 92 км;
асфальтобетонных смесей «Новачип» — 106,6 тыс. т
Всего асфальтобетонных смесей — 173,5 тыс. т

Требования к асфальтобетонным смесям в 2008 году

При приготовлении асфальтобетона:
Водонасыщение, % по объему не более 5,0
Набухание, % по объему не более 0,5
Предел прочности при сжатии R50, МПа не менее 0,8
Коэффициент водостойкости при длительном водонасыщении не менее 0,8

В покрытии (керны):
1. Остаточная пористость, % по объему не более 7,0
2. Водонасыщение, % по объему 1-5

Программа апробирования различных вариантов устройства тонкослойных покрытий с использованием специального оборудования (Novachip) в 2008 году

№ п/п	Наименование мероприятия	Примечание
1 1.1 1.2	Варьирование: - расходом вяжущего на стадии приготовления асфальтобетонной смеси; - расходом эмульсии на стадии укладки асфальтобетонной смеси.	Расход (ориентировочно): - 5,4%; - 5,6%; - 5,8%. Расход (ориентировочно): - 1,6 л/м2; - 1,4 л/м2; - 1,2 л/м2;
2	Нарезка швов в уложенном асфальтобетонном покрытии над трещинами и швами сжатия с их предварительным закреплением
3	Применение битума различной пенетрации для приготовления асфальтобетонной смеси	БМА 70/100, БМА 100/130, БММ 130/150
4	Обработка щебня солями поливалентных металлов
5	Выпуск и укладка асфальтобетонных смесей с различной пористостью минерального остова	Пористость минерального остова (ориентировочно): - 15% - 22%
6	Выпуск и укладка асфальтобетонной смеси на щебне 2-х различных фракций	0-5 мм, 5-15 мм
7	Приготовление модифицированных эмульсий с использованием различных эмульгаторов	БелЭМ-Б, Asfier
8	Использование пыли уноса и фракции 0-2 мм (Fintec)

Напомним, что главной целью экономической политики Беларуси является перевод экономики на инновационный путь развития. В условиях глобального дефицита сырьевых и энергетических ресурсов альтернативы инновационной экономике нет. Департамент «Белавтодор» работает над внедрением энерго- и ресурсосберегающих материалов и технологий в повседневную практику. Как подчеркнули в дорожном ведомстве страны, одним из важнейших путей достижения целей и задач, определенных программой «Дороги Беларуси» до 2015 года, является переход на инновационный путь развития. Использование новейших эффективных технологий и материалов позволит увеличить надежность и срок службы дорожных сооружений, обеспечит рост технического уровня и транспортно-эксплуатационного состояния автомобильных дорог, снизит стоимость дорожных работ. Наряду с этим, отмечают в «Белавтодоре», внедрение современных материалов и технологий позволит обеспечить экономное использование природных ресурсов, применение альтернативных материалов при условии обеспечения требуемого качества дорожно-строительных работ. Технология по устройству защитных слоев «Новачин» является одним из основных механизмов обеспечения качества в дорожном хозяйстве в отношении как автомобильных дорог, так и мостов.

Подготовил по материалам семинара «Новые материалы и технологии при строительстве, ремонте и содержании автодорог» Александр ПАНИЧ