К дорожной одежде нужен подход
РАСТУЩАЯ ИНТЕНСИВНОСТЬ АВТОМОБИЛЬНОГО ДВИЖЕНИЯ И ЗНАЧИТЕЛЬНАЯ СТОИМОСТЬ РЕМОНТА ДОРОГ ТРЕБУЮТ ВНЕДРЕНИЯ ПРОГРЕССИВНЫХ ПОДХОДОВ БЕЗ ПОТЕРИ КАЧЕСТВА ПРИ ПРОВЕДЕНИИ РАБОТ
Одним из наиболее эффективных методов, завоевывающих в последние годы все большее признание у отечественных дорожно-строительных компаний, является ремонт федеральных, региональных и муниципальных автотрасс с помощью холодного ресайклинга.
ХОЛОДНЫЙ ПОДХОД
Нельзя не сказать, что к главным причинам разрушения дорожных одежд надо отнести естественные и «человеческие» факторы. В первом случае это резкие перепады температур (особенно в осенне-зимний и зимне-весенний периоды), воздействие низких температур, солнечное излучение, проникновение влаги. Во втором – речь идет о низком качестве рабочей смеси, возросшей непредусмотренной интенсивности дорожного движения, серьезном превышении максимально допустимой нагрузки на ось транспортного средства, несвоевременном выполнении мероприятий по содержанию и ремонту автотрасс. Дорожные одежды характеризуются определенным типом и видом покрытий.
К капитальному типу можно причислить усовершенствованные цементобетонные или асфальтобетонные автомагистрали. Облегченными дорожники считают цементобетонные или асфальтобетонные автотрассы, в том числе с поверхностной обработкой или тонкослойным защитным слоем, дорожные одежды, состоящие из органоминеральных смесей с органическими вяжущими, в том числе минеральными с поверхностной обработкой или тонкослойным защитным слоем, а также покрытия из каменных материалов, грунтов или отходов промышленности, укрепленных вяжущими, включая минеральные с поверхностной обработкой или тонкослойным защитным слоем.
Переходный тип может включать щебень или щебеночно-песчаные смеси, в том числе минеральные с поверхностной обработкой или тонкослойным защитным слоем, грунты или малопрочные каменные материалы, укрепленные вяжущими, включая поверхностную обработку или тонкослойный защитный слой, а также отходы промышленного производства, укрепленные вяжущими. Так называемый низший тип формируют щебеночно-гравийно-песчаные смеси, малопрочные каменные материалы и отходы промышленности, грунты, укрепленные или улучшенные различными местными материалами.
Основные требования к дорожным одеждам определяются двумя факторами: низкой себестоимостью и долговечностью. Надо сказать, что материалы составляют 65–70% затрат при строительстве и ремонте автодорог. В этой связи основным источником экономии могут стать альтернативные и ранее непригодные материалы, иные конструкции дорожной одежды, материалы с добавлением вяжущих, прежде всего минеральных.
Все это определяет укрепление (стабилизацию) грунтов основания, жесткость основания, прочность цементобетонных покрытий, применение холодного ресайклинга. Типичное асфальто- или цементобетонное покрытие образуют укрепленное или улучшенное грунтовое основание, его дополнительный слой, слой основания с жидким вяжущим, асфальтобетонный слой основания или слой с жидким вяжущим.
Следует отметить, что существующие слои асфальтобетонных покрытий на дорогах представляют довольно ценный материал, который целесообразно использовать еще раз. Если несущая способность основания дорожной одежды соответствует требованиям или не отвечает предъявляемым нормам менее чем в 1,5–2 раза, вполне допустимо выполнение капитального ремонта с применением регенерации асфальтобетонного покрытия. При повторном использовании материалов во время строительства и ремонта автодорог и аэродромов применяют горячий способ – ремиксинг, горячие асфальтобетоны, а также холодный метод – ресайклинг. Вторичные материалы, используемые при регенерации дорожного покрытия, включают лом и гранулят асфальтобетона и цементобетона.
Холодный ресайклинг предполагает регенерацию имеющегося (поврежденного) асфальтобетонного покрытия на всю глубину, часто с захватом слоев основания и добавлением инертных материалов (щебня) или вяжущих. В итоге между слоем основания дорожной одежды и слоями покрытия образуется рециклированный слой, который обладает заданными показателями асфальтобетонного покрытия и щебеночного основания. Практическая реализация этого метода дает возможность исключить трещинообразование и в то же время не столь значительно, как при горячем ресайклинге, повышает прочностные характеристики дорожной одежды. Это вызвано тем, что при выполнении работ нарушается целостность слоев как асфальтобетонного покрытия, так и основания дорожной одежды. Добавим, что холодный ресайклинг – менее затратная технология, чем полное переустройство дорожной одежды, так как в этом случае удается частично использовать материал имеющейся дорожной одежды.
Следует также обратить внимание на преимущества грунтов земляного полотна и слоев оснований c вяжущими материалами. Здесь максимальное использование существующих материалов определяет минимальный объем применения новых и оптимизацию затрат на утилизацию использованных материалов. Удается достаточно эффективно реализовать отходы производства и вторичные материалы, минимизировать количество применяемой специальной техники, прежде всего самосвалов. Одновременно снижается толщина вышележащих дорогостоящих слоев покрытия, повышается долговечность всей конструкции, снижаются затраты на восстановление существующей дорожной сети. При этом обеспечивается высокая производительность, наименьший (разумный) период для набора прочности, минимальное время для доставки вяжущих материалов по сравнению с доставкой новых и вывозом уже непригодных инертных материалов. Наконец, оптимизируются дополнительные операции.
Во время реализации технологии холодного ресайклинга на значительную глубину с тонким слоем износа обеспечивают низкую себестоимость, сжатые сроки выполнения работ и соблюдение экологических норм. Важно отметить, что при укреплении грунтов в процессе холодного ресайклинга применяется несколько типов вяжущих. Первую группу (неорганические строительные материалы) составляют цемент и известь, вторую (органические строительные материалы) – битумная эмульсия и вспененный битум, третью (модификаторы и присадки) – различные активные химические добавки в порошкообразном или жидком виде, четвертую (смеси вяжущих) – комплексные составы вяжущих. Обычно холодный ресайклинг выполняется непосредственно на объекте или на стационарном или передвижном асфальтобетонном заводе.
ТЕХНИКА И ТЕХНОЛОГИИ
Важнейшее значение для правильного обустройства конструктивных слоев дорожной одежды приобретает применяемое технологическое оборудование. Так, при формировании земляного полотна, обработанного минеральным или комплексным вяжущим, используется колесный ресайклер. Верхний слой основания с минеральными или комплексными вяжущими является результатом действия колесного или гусеничного ресайклера, мобильной установки для органоминеральных смесей, при необходимости – асфальто- или бетоноукладчиков (в зависимости оттипа выбранного покрытия). Цементо- или асфальтобетонное покрытие стало плодом работы асфальто- или бетоноукладчика.
Важнейшим составным звеном дорожных работ является технологический процесс укрепления грунтов, который включает несколько этапов. Для улучшения свойств грунта последовательно используются грунтовые катки, автогрейдеры, колесные ресайклеры различных конструкций. Свою лепту в технологический процесс вносят навесные стабилизаторы с рабочей шириной до 2,5 м, которые являются дополнительным оборудованием для установки на колесные тракторы различных классов. Это оборудование успешно применяется для улучшения и укрепления грунтов. При улучшении грунтов подобная техника обрабатывает и уплотняет грунты на различных объектах: например, насыпи, уклоны, обратные засыпки, основания различных объектов. При укреплении грунтов с помощью навесных стабилизаторов формируют прочные и долговечные слои основания, такие как, например, парковки, автодороги, аэродромы, спортивные и промышленные площадки и т.д.
Нельзя забывать, что при укреплении грунтов в процессе холодного ресайклинга основными факторами, влияющими на выбор технологии, являются характер разрушений дорожной одежды, запланированный срок службы, себестоимость проекта, наличие и качество вяжущих, существующий парк специальной техники. В этом смысле большую пользу могут принести высокоточные прицепные или самоходные распределители сухих вяжущих. Они гарантируют высокое качество дозирования, значительный объем и производительность. В свою очередь встроенные распределители наряду с высоким качеством дозирования обеспечивают отсутствие пыли.
Последним достижением, реализованным в конструкции самоходных распределителей, стало измерение пройденного расстояния с помощью встроенного радара. Еще одной инновацией в технологии холодного ресайклинга стала чистая (без пыли) дозированная подача цементно-водной суспензии непосредственно в смесительную камеру ресайклера. Что же касается варианта ремонта дорожной одежды с помощью колесного ресайклера, то последний наиболее эффективен для слоев покрытия и основания при выполнении капитального ремонта с максимальной глубиной до 350 мм в течение одного прохода. В ряде ситуаций возможно и больше, но при любом раскладе необходим пробный проход.
Современная технология холодного ресайклинга требует наличия разнообразного парка специальной техники. Например, холодный ресайклинг с предварительно распределенным цементом и вспененным битумом или эмульсией включает такие типы машин, как пневмо-шинный и двухвальцовый дорожные катки, автогрейдер, грунтовые катки, колесный ресайклер, битумную цистерну, автоцистерну для воды, распределитель вяжущего. Холодный ресайклинг с использованием цементо-водной суспензии, вспененного битума или эмульсии базируется на применении в технологической цепочке пневмошинного и двухвальцового катков, автогрейдера, грунтовых катков, колесного ресайклера, установки для приготовления цементно-водной суспензии, битумной цистерны.
Для повышения эффективности холодного ресайклинга производители спецтехники применяют многофункциональную микропроцессорную систему подачи и распределения жидких компонентов из кабины оператора, обеспечивающую точное соблюдение ширины распыления и количество распределяемого материала. Для облегчения эксплуатации применяется устройство самоочистки, в котором толкатели удаляют прилипший вяжущий материал на выходе сопел, а кроме того, система подачи с функцией очистки сопел во время работы и всей системы после ее завершения, а также устройство самодиагностики. Вспенивание горячего битума происходит благодаря контролируемому впрыскиванию сжатого воздуха и воды. Испытательное сопло позволяет выполнять текущий контроль качества пены перед подачей.
Первостепенное внимание должно уделяться лабораторному оборудованию, с помощью которого определяются оптимальные свойства вспененного битума по таким показателям, как период полураспада, коэффициент расширения и склонность к пенообразованию, зависящая от типа битума, его температуры, доли воды, давления сжатого воздуха. Следует грамотно учитывать особенности применения колесного и гусеничного ресайклеров. Во время работы колесный ресайклер заглубляется в слои основания дорожной одежды. Если регенерируется только слой покрытия, лучше использовать гусеничный аналог. Рабочая глубина колесного ресайклера, равная 500 мм, не означает, что он может регенерировать дорожное полотно на такую величину за один проход. Оптимальная глубина должна находиться в пределах 200–250 мм.
Сфера применения гусеничного ресайклера – как правило, слои дорожного покрытия при ремонте и дополнительно верхних слоев основания при капитальном ремонте с оптимальной толщиной до 200–250 мм за один проход. Ресайклеры со встроенными разравнивающими брусьями обладают высокой производительностью смешивания, что дает возможность готовить рабочую смесь из переработанных вторичных материалов в значительных объемах, тогда как раздвижная выглаживающая плита с плавной регулировкой позволяет укладывать покрытие с высотными отметками и уклоном в автоматическом режиме. Ресайклеры, оснащенные поворотным и складным разгрузочным транспортером с регулируемой высотой и скоростью движения ленты, позволяют перемещать большие объемы материала, лишнее количество которого можно перегружать в самосвалы. Бункер асфальтоукладчика необходимой вместимости обеспечивает хранение материала и упрощает выравнивание любых неровностей покрытия.
Холодный ресайклинг дорожной одежды на заводе преимущественно используется, когда предъявляются высокие требования к качеству смешивания, необходима сортировка материала, его хранение или устройство дополнительных слоев. Холодный ресайклинг дорожной одежды комбинированным способом на заводе и на объекте применяется главным образом при капитальном ремонте, когда существуют высокие требования к качеству смешивания, требуется сортировка материала, его хранение или устройство дополнительных слоевПерспективы развития технологии холодного ресайклинга подразумевают полное снижение затрат на утилизацию, до 90% сокращение транспортных затрат и потребления строительных ресурсов, на 50% уменьшение нижнего слоя покрытия, сокращение сроков работ и себестоимости. Требуется максимальное использование доступных и вторичных материалов.
Главными сдерживающими факторами развития технологии холодного ресайклинга в нашей странеявляются отсутствие и устаревание нормативно-технической документации и сметных расценок, проектные ошибки, несоблюдение технологии выполнения работ и дальнейшей эксплуатации.
Валерий Васильев
Фото автора