Дорожные одежды обновляются соответственно сезону: технологии, принесшие широкую палитру добавок, позволяют вести строительство и ремонт даже зимой. Но в работе с инновационными рецептурами и оборудованием важна экспертная поддержка. Эту возможность предпринимательскому сообществу предоставила мощная по звучанию и полифонически организованная Международная конференция «Применение дорожного асфальтобетона при пониженных температурах воздуха».

Конец ноября, Москва — самое время и место, чтобы российские дорожники, включая делегатов северных широт, могли собраться и обсудить наболевшее. Звездный состав спикеров включал увенчанных званиями «заслуженные» практиков и теоретиков, представителей органов власти и дорожных управлений. Партнерами конференции, в которой приняли участие специалисты из США, Швеции, Нидерландов, Финляндии, выступили компании «Коминвест-АКМТ» и Amomatic. Организатором встречи стала команда MAXConference.

Полифоническая структура конференции развивалась по четырем основным темам: добавки для снижения температуры укладки и уплотнения асфальтобетона; технология вспенивания битума для теплых асфальтобетонных смесей; высокотемпературные технологии литых и вибролитых смесей, а также холодные смеси, применяемые в жестких температурных условиях.

ТЕПЛОЕ ДЫХАНИЕ АСФАЛЬТОБЕТОНА

До 50% асфальтобетонных смесей, применяемых в США, — теплые. В Европе, запустившей эту практику после принятия Киотского протокола, данный показатель меньше — 35%. Преимущества технологии известны и неоспоримы. Это, прежде всего, замедление окисления битума и, соответственно, его старения, которое наиболее интенсивно происходит в момент нагревания. Приостанавливается этот процесс только спустя два года.

Исследования на эту тему проводились еще советскими учеными. История разработки отечественной технологии вспенивания битума уходит в середину 60-х годов, о чем напомнил главный специалист по технологии и качеству ДСК «Автобан» А. Семенихин.

В числе прочих позитивов теплых технологий, в частности вспенивания, — пролонгация активного сезона укладки, экономия энергопотребления, лучшая адгезия благодаря более толстой пленке, увеличение транспортного плеча перевозки за счет замедления остывания, уменьшение износа АБЗ и, конечно, экологический фактор.

Термин «теплые» (как и «холодные») асфальтобетоны не вполне идентичен наименованию в советском ГОСТ 9128-84. Сегодня слово «теплые» означает применение технологий, позволяющих снизить температуру работы со смесями.

Основные методы их приготовления — вспенивание битума, двухфазное смешивание и внесение добавок, а именно дисперсных твердых добавок, содержащих связанную воду, полимерных добавок, добавок с адгезионными компонентами и восками.

Вспенивание битума обычной водой путем впрыскивания (литр на тонну) перед подачей в смеситель — наиболее простой и дешевый способ. Водосодержащими добавками часто выступают цеолиты. В качестве носителя воды для вспенивания битума сибирский ЗАО «Труд» использует гидролизный лигнин, получаемый при гидролизе отходов переработки хвойных и лиственных пород с помощью серной кислоты.

Основной принцип производства теплых смесей — понижение вязкости. Для этого, кроме воды, используются воски, органические и химические добавки. Последние также улучшают адгезию и уплотняемость. Для уменьшения поверхностного натяжения применяются поверхностно активные вещества, снижающие внутреннее трение в тонких пленках битума на границе вяжущего с зернами щебня, следова­тельно, улучшается перемешивание, укладка и уплотнение.

Вариантов производства теплых асфальтобетонных смесей только на американском рынке — более трех десятков. Об этом рассказал зам. гендиректора представительства компании Astec, Inc. в России Н. Крупин.

ДОБАВКИ ВСЯКИЕ ВАЖНЫ?

Рынок добавок в ходе конференции предстал в различных типологиях и классификациях, в которых, наряду с известными брендами, назывались менее популярные продукты. В презентацию руководителя группы исследования строительных материалов ЗАО «ВАД» Д. Колесника были включены Sasobit, Honeywell Titan 7686, Амдор ТС-1, Rediset, Evotherm, Zycotherm, Zydex.

Инженер отдела контроля качества ОАО «Орелдорстрой» А. Куликова представила результаты сравнения эффективности для теплой асфальтобетонной смеси ЩМА-15 добавок Evotherm J1, Амдор-ТС-1, Ворммикс Л, Cecabase RT 945, Aspha-min. Кроме того, классификация добавок для теплых смесей специалиста «Орелдорстроя» дополнилась Дорос-АП-Т, Азол-1007, ДАД-1-ТА, PALMOWAX и Honeywell Titan 7686.

О результатах действия Rediset LQ, Rediset WMX, Амдор-ТС-1 при строительстве федеральных дорог «Амур» и «Уссури» проинформировал инженер-лаборант ЗАО «Асфальт» С. Бороденко. В палитре добавок, применимых для холодного асфальтобетона — Perma Patch и БАГ, помогал разбираться его земляк из «Новосибирскавтодор» главный технолог А. Мякинин.

Об испытаниях добавок Sasobit и Licomont BS 100 высказал экспертное мнение Г. Кирюхин, а коллега из БелдорНИИ Н. Радьков проинформировал об опыте использования серии Cecabase RT белорусскими дорожниками.

ЦЕНА ВОПРОСА

Несмотря на добрые слова, сказанные в адрес зарубежных добавок, в контексте обвала рубля выбор подрядчика будет склоняться в пользу отечественного продукта. Даже по старым ценам импортные дефлегматоры давали удорожание в пересчете на тонну 200-500 руб., не окупая затрат, связанных с уменьшением энергопотребления.

Например, по опыту АБЗ-4 «Капотня» расходы составили 150-200 руб./т при снижении температур на 30-40°С. Несмотря на отмеченную гендиректором предприятия А. Лупановым, д.т.н., эффективность добавок для уплотняемости, экономическая нецелесообразность долларового продукта была очевидна. Между тем, отечественные аналоги на порядок дешевле, дают экономию 30-40 руб./т.

Тревожные ценовые ожидания смягчил старший инженер «Дорэксперт» Н. Гладышев, рассказавший, как компенсировать стоимость добавок, применяя асфальтогранулят. Экономический эффект от использования этого дешевого вторичного продукта не подлежит сомнению, а экологический фактор теплых асфальтобетонных смесей сохраняется. Регенерация асфальтовой крошки в АСУ циклического действия сопровождается выгоранием тонких битумных пленок на раскаленном каменном материале, но снижение температуры, благодаря добавкам, сокращает выделение СО2 и другие выбросы.

Тема ресайклинга периодически поднималась в ходе конференции.

ЛИТЫЕ СМЕСИ: ХОЛОДНО, ТЕПЛЕЕ, ГОРЯЧО

Для зимнего использования — ямочного ремонта, покрытий мостов — популярны литые смеси, производимые при температурах 200–230°C. Они позволяют вести работы при отрицательных температурах воздуха до -12°С. Благодаря быстрому выпариванию влаги из ремонтной карты их даже укладывают на влажную поверхность.

Вместе с тем покрытия из литого асфальтобетона летом накапливают пластические деформации из-за недостаточной жесткости материала, что особенно заметно при использовании БНД 60/90. Этим объ­ясняется возросший интерес к литым смесям на основе ПБВ с повышенными прочностными ха­рактеристиками. Если показатель устойчивости — глубина вдавливания штампа — для БНД 60/90 находится на пределе допустимой величины, достигая 5 мм, то для ПБВ 40 он соответствует техническим требованиям 1-4,5 мм, имея значение всего 2 мм.

Для нагрева смеси с ПБВ имеются температурные ограничения до 215°C, иначе полимерная сетка просто сгорит. Вместе с тем усложнение технологии производства по температурным показаниям приводит к неудобоукладываемости смеси и требует нормативно-технической оценки ее подвижности.

Литыми смесями управляют два основных документа — ГОСТ Р 54401-2011 и ТУ 5718-002- 04000633-2006. Между тем, в названном российском стандарте не устанавливается никаких критериев для этого показателя, а он важен для подрядчика, стремящегося уберечь свои кохеры от поломки. Следовательно, в стандарт нужно ввести характеристику подвижности, чтобы гарантировать дорожнику проверку смеси на основе ПБВ на жесткость, а значит, и удобоукладываемость.

Генеральный директор «Асфальттехмаш» М. Мелик-Багдасаров проинформировал об укладке литых и вибролитых асфальтобетонных смесей по методу «очень горячее по теплому или холодному». Высокотемпературные подвижные смеси хороши тем, что легко укатываются, для некоторых типов уплотнения и вовсе не нужно, достаточно пассивной выглаживающей плиты. Более вязкие вибролитые смеси потребуют неоднократных проходов по следу легким катком.

Технология «Асфальттехмаша» предполагает последовательное создание монолитного пласта покрытия из двух слоев с запрессовкой шероховатого тонкослойного покрытия (25-35 мм) из вибролитого асфальтобетона в литой асфальтобетон I типа (40-60 мм). Первый слой рекомендуется укладывать ночью с 23 до 3 часов утра, а смесь для верхнего слоя подготовить в последующие три часа, чтобы уложить ее на еще теплую поверхность. Допустимо возобновить работы с перерывом в следующую смену, нанося по­крытие на полностью остывший слой.

Вибролитьевое производство технически доступно и выигрышно для укладки на мостах благодаря гидроизоляционным свойствам.

СИБИРЯКИ — О ХОЛОДНОМ АСФАЛЬТОБЕТОНЕ

Последняя секция конференции была посвящена технологии, называемой холодным асфальтобетоном (канадским, ремонтным).

Ветеран многоотраслевого сибирского предприятия «Труд», его главный технолог С. Шабуров поделился опытом устройства оснований и покрытий из холодных смесей в суровом климате. По признанию спикера, он буквально влюблен в технологию открытых битумоминеральных смесей, которые крайне необходимы для региональных и местных дорог.

Эта технология применяется для устройства макрошероховатых тонких слоев (до 2,5 см) в соответствии с ТУ 218 РСФСР 601- 88. Она решает множество задач, связанных не только с износом, шелушением, выкрашиванием, выбоинами, сдвигами, гребенками, трещинами, колейностью, но и обеспечивает водонепроницаемость.

Непривередливость технологии по части спецоборудования, возможность использования старого материала дорожной одежды определяет ее сравнительно низкую себестоимость. Преимуществом открытых битумоминеральных смесей в сравнении с традиционными методами является стабильность заданных свойств покрытия до 6 лет.

С. Шабуров также рассказал об опыте устройства тонкого слоя на мостах по бетонному покрытию (проектировщик был категорически против нагружения). При этом подгрунтовка была сделана не из эмульсии, а из битума.

По поводу распространения сибирских практик для дорог местной сети технолог заметил, что ОДМ «О проектировании строительства дорог с малой интенсивностью» — великолепный документ, но все же каждому региону нужно разрабатывать собственные временные нормы на проектирование и строительство — СТП, СП.

Главный технолог Новосибирскавтодора А. Мякинин проинформировал о том, как наладить упрощенную и экономичную автоматизацию выпуска холодных органоминеральных смесей. Этот материал всесезонного применения, используемый главным образом для устранения дефектов асфальтобетонных и цементобетонных покрытий, в ушедшем году был испытан при -30°C. Изготавливается он из местных каменных материалов и битума БНД 90/30 Омского НПЗ, с канадским и алтайским модификаторами. В качестве разжижителя используется дизельное топливо (что вызвало обеспокоенность со стороны аудитории). Уплотняется виброплитой или ручной трамбовкой, минимально прерывая движение автотран­спорта. Заделка выбоин в ряде случаев может производиться без обрубки краев карт.

От Приволжско-Уральского региона по теме холодного асфальтобетона выступил аспирант Уфимского нефтяного технического университета В. Кошкарев, рассказавший о технологии складируемого асфальтобетона, изготавливаемого с использованием медленнораспадающейся битумной эмульсии и активного асфальтового порошка.

Промышленный эксперимент по устройству покрытий из складируемого асфальтобетона был проведен при строительстве в Свердловской обл. автодороги Гари — Таборы на участке Антоновка — Чеур в 2013. Смесь при этом хранилась в гурте двое суток.

К недостаткам технологии можно отнести необходимость укладки тонким слоем — не более 2 см за один проход, а также ограничение скорости движения на период уплотнения, который может достигнуть проектного показателя спустя несколько месяцев. Несмотря на скепсис, высказанный со стороны корифеев в отношении экономики технологии, научный поиск всегда заслуживает уважения.

КОЛЛИЗИИ С КОЛЕЙНОСТЬЮ

Проблему производственного календаря следует рассматривать в аспекте конструктивных и материаловедческих задач, не забывая положений классической механики. Для этого необходимо изменить подходы, зафиксированные в старых нормативах.

Нужную тональность рассмотрения этих вопросов задал д.т.н. С. Илиополов, исходя из посыла принципиально нового уровня надежности и экономичности дорожной конструкции. Сегодня усилилась тенденция того, что конструирование дорожных одежд практически отсутствует, поскольку разработка проектных решений на всех их стадиях свелась лишь к расчету дорожных конструкций, зачастую выпол­няемому программными комплексами в автоматизированном режиме.

Между тем, конструкция дорожных одежд задается не только категорией дороги и реальными региональными особенностями. При конструировании нужно учесть количество энергии, которое будет передано дороге расчетным и перспективным транспортным потоком, чтобы ее поглощение не привело к усталостным разрушениям, подчеркнул С. Илиополов.

Конструкция — это пакет слоев, толщины которых для 1-2 категории должны быть не менее 28-34 см. Для дорог высшей категории это три слоя, которые воспринимают и поглощают основной диапазон динамического воздействия транспорта. У каждого из слоев своя функция в зависимости от расположения. По мнению спикера, толщины асфальтобетонного пакета не должны уменьшаться за счет инновационных (а также псевдоинновационных) технологий.

Свойства каждого из слоев должны задаваться физической сутью процессов динамического воздействия транспорта, имеющих волновой характер.

Верхний слой покрытия — это слой износа, и не более того. На него влияет высокочастотная часть спектра (45-90 Гц). В типичных российских расчетах дорожных одежд он рассматривается как основной слой, самый прочный и дорогой. Самым мощным по прочностным параметрам и устойчивости к пластиче­ским деформациям должен быть нижний слой покрытия, по сути, основа дорожной конструкции.

В соответствии с нормативами в нижний слой покрытия сегодня закладываются пористые асфаль­тобетонные смеси.

Нормативы на пористые смеси не допускают исследования по важнейшим параметрам, включая сопротивление сдвигу при повышенных температурах. В итоге имеем колейность, которая на большинстве российских дорог обусловлена нижним слоем покрытия с пористой смесью. Поэтому необходимо изменение требований, предъявляемых к пористым смесям, считает С. Илиополов. Дискретные материалы, в основном это щебеночно-песчаные смеси, на дорогах высшей категории должны применяться крайне осторожно.

В многослойной системе, работающей на растяжение при изгибе, несущий третий нижний слой пакета находится в самом уязвимом положении, из-за чего образуются усталостные трещины. Пористая смесь, которая туда закладывается, практически не работает на сопротивление усталостному разрушению.

Результаты испытаний крупнозернистого пористого и плотного асфальтобетона на усталостную долговечность, проведенные авторитетной лабораторией ВАД, также подтверждают, что при замене пористого асфальтобетона в нижнем слое на плотный эта характеристика покрытия значительно улучшается.

Решением проблемы может быть также полимерное дисперсное армирование, которое увеличивает сопротивление усталостному разрушению практически в 3,5-4 раза.

НОВОСТИ ПРО СТАРЫЙ ГОСТ 9128

Тема проектирования в формате конференции по пониженным температурам возникла далеко не случайно. В контексте системы «Суперпейв» ее продолжил начальник управления научно- технических исследований и информационного обеспечения Росавтодора А. Бухтояров.

Первый уровень проектирования «Суперпейв» касается определения остаточной пористости смеси. Второй уровень предполагает более детальное исследование свойств асфальтобетона: определение колееобразования, деформации сдвига асфальтобетона, модуля упругости и числа текучести, прочности на растяжение и жесткости асфальтобетона. Третий — скорее научный. В отличие от двух первых при опре­делении и прогнозировании эксплуатационных характеристик асфальтобетона рассматривается более широкий диапазон температур с большим количеством образцов.

Представитель ФДА прокомментировал ситуацию с нормативно-техническими документами на асфальтобетонные смеси. Основная встревоженность участников была связана с ГОСТ 9128-2013 «Смеси асфальтобетонные, полимерасфальтобетонные, асфальтобетон, полимерасфальтобетон для автомобильных дорог и аэродромов. Технические условия», разработанным ТК 465 «Строительство» и официально вступившим в силу с 1 ноября. По федеральным объектам ссылки на новый ГОСТ делаться не будут. ГК «Автодор» поддержала приостановку действия этого документа для переработки в рамках профильного технического комитета по стандартизации ТК 418.

Модератор второго дня конфе­ренции Ю. Васильев, профессор кафедры дорожно-строительных материалов МАДИ, вернулся к теме ГОСТ 9128 в связи с за­мечанием, высказанным в ходе дискуссии, о том, что физико-ме­ханические свойства битума не всегда коррелируют со свойства­ми асфальтобетона. Ю. Васильев напомнил о сравнительных испытаниях последних лет, каса­ющихся двух десятков щебеноч­но-мастичных асфальтобетонов на битуме и различных органиче­ских вяжущих (полимеры, резина и т.д.).

В ходе исследований было показано, что требования, за­ложенные в ГОСТ 9128, можно рассматривать не более чем выбраковочные характеристики. Поскольку показатели стандарта не реагируют на выбор вяжуще­го, следует расширить спектр испытаний асфальтобетона, включив в новую версию доку­мента показатель статического и динамического модуля асфальто­бетона, начать регламентировать колееустойчивость, динамиче­скую усталость, которая также реагирует на вид применяемого органического вяжущего. При­менительно к износостойкости покрытий проблема еще острее, поскольку практически не су­ществует методики, которая бы оценивала ее адекватно.

Сам проф. МАДИ Ю. Васильев выступил с докладом о модифицированной сере «Сульфотекс- АБ». Сера — интересный продукт, который может находиться во множестве аллотропных соединений и в полимерном стабильном состоянии без последующей кристаллизации. С помощью дегазированной серы можно производить серобетоны, теплый и литой асфальтобетон. В числе преимуществ сероасфальтобетонных смесей — стойкость к противогололедным реагентам, при этом стоимость на нее практически идентична с расценками на традиционные смеси.

ДРАМАТИЧНЫЙ ОПЫТ

Далеко не все дорожники являются сторонниками зимних работ, настаивая на том, что границы сезона — это ноябрь и апрель. Наледь, на которую ложится смесь, иногда приводит к тому, что вода буквально бурлит и пузырится.

При переходе к отрицательным температурам смесь на вспененном водой битуме комкуется, налипает, плохо выходит из накопительного бункера — тонкие пленки воды сохраняются, что было отмечено в практике АБЗ-4 «Капотня».

Не все благополучно было и при выпуске пористой крупнозернистой смеси на вспененном битуме в ДСК «Автобан», хотя тут не обошлось без «подставы» со стороны продавцов оборудования.

Тем не менее, в полевых условиях подтверждается перспективность технологии вспенивания битума, которая увеличивает его объем, не снижая качества. Поэтому на мелкозернистых смесях можно получить экономию битума около 2-3 кг/т, не говоря уже о продлении жизненного цикла битумных пленок. Смешение с каменным мелкофракционным материалом, тем более кислой природы, с точки зрения нефтепереработчиков, это практически окислительный крекинг. Это процесс, за минуту которого про­исходит потеря 50-80% свойств битума, как пояснил модератор секции по вспененному битуму, руководитель отдела технологий нефтепереработки и производства товарных битумов НК «Роснефть» проф. В. Погуляйко.

В целом можно сказать, что добавки в асфальтобетон — вещь хорошая, они помогут расширить температурное окно укладки. Но с ними важно не переборщить, вводя в смесь грамотно и дозированно, а главное — правильно определив с их функциональное назначение. Нужно помнить, что задача продления сезона в различных климатических условиях не достигается одними и теми же добавками, единого рецепта для всей территории России (Скандинавии, Финляндии, Канады) нет.