Литые асфальтобетонные смеси: особенности разработки

Наверное, почти все дорожные организации при ремонте и строительстве дорожного полотна используют асфальтобетонные смеси типа А. Но они далеко не всегда и не во всех условиях подходят для укладки. В ряде случаев имеет смысл обратить внимание на литые смеси. Подробно их особенности разбирали на практическом семинаре «Шёлковый путь».

На мостах и не только

Главное достоинство литой асфальтобетонной смеси ― несравненная водостойкость. Именно поэтому этот тип покрытия чаще применяют на мостовых сооружениях, правда, по большей части в европейской части России. Но, по словам заместителя директора по качеству, руководителя научно-исследовательского центра АО «АБЗ-1» Натальи Майдановой, потенциал литой смеси безграничен.

Применять её начали ещё в XIX веке, и по рецептуре её основное отличие от других видов ― в большем количестве минерального порошка, до 30%. В связке с битумом при нагреве до 230 °С материал становится тягучим, поэтому не нуждается в уплотнении на дороге.

Кроме того, литые АБС имеют хорошие сцепные свойства с любым материалом, поэтому на них можно укладывать практически все виды асфальтобетонов. А прочностные свойства противостоят разрыву. На мостах толщина асфальтобетонного покрытия может составлять всего 80 мм при применении двух слоёв и 90 мм, если его укладывают в один слой.

«Мы оцениваем производство литого асфальта, если брать максимально, в 100 000 тонн, включая те смеси, что применяют для ямочного ремонта. В общемировом объёме это не более 8%. Потенциально рынок большой, для обеспечения долговечности мостовых сооружений нужно минимум 300 000 тонн», ― заявил руководитель отдела исследований и разработки литых асфальтобетонов НИЦ «АБЗ-1» Алексей Покровский.

Он напомнил, что в 2021 году принципиально изменился подход к классификации АБС. По-
явились новые зерновые составы, допустимые отклонения от параметров, подробные указания по применению.

«Классификация простая: ЛА4, ЛА8, ЛА11 и ЛА16 по содержанию щебня. Далее обозначение Н для нижнего слоя или В для верхнего, и даны указания к типам транспортной нагрузки: нормальная (Н), тяжёлая (Т) и экстремальная (Э). Это очень важно для прогнозирования срока службы покрытия в зависимости от проходов нагруженных осей и на участках торможения, разгона», ― перечислил г-н Покровский.

Между тем после введения нового ГОСТа у производителей литых смесей добавилось головной боли. Например, АБЗ не может выпускать ЛА4 при использовании отсевов дробления, так как на сите 5,6 мм не нормированы предельно допустимые отклонения от рецепта.

А остатки отсева присутствуют в любом случае из-за особенностей процесса грохочения и невозможности разделить отсев на две фракции из-за нехватки «горячих» бункеров. Представители АБЗ-1 уже обращались в ТК 418 для внесения изменений в документ, где будет предусмотрена возможность наличия на сите до 5% остатка.

Также они предлагают дополнить классификацию литых смесей типом Л ― для велосипедных дорожек и тротуаров. Это позволит устранить недопонимание между заказчиками и проектировщиками при работе над объектами, где не движется автотранспорт. Сейчас для соблюдения формальностей лаборатории обязаны указывать тип нагрузки, и доходит до курьёзов: на пешеходную дорожку готовят смесь, обозначенную как для экстремальных условий эксплуатации.

Помимо этого, разработчиков национальных стандартов просят разрешить использование литых смесей на мостах при температуре -10 °С, так как зачастую работы по гидроизоляции покрытия завершают только к концу года, а на зимний период её нельзя оставлять без защитного верхнего слоя. А на улице уже отрицательные температуры, и по нормативам укладывать литую смесь нельзя.

Анализ литой смеси

В Европе испытания смеси проводят в течение 35 часов, а по российскому ГОСТу понять, какой тип асфальтобетона получили в реальности на выходе, можно за 23 часа. Для сокращения времени лабораторных исследований применили метод термостатирования (имитации старения) смесей для сокращения цикла исследования основного параметра литого асфальтобетона ― глубины вдавливания штампа за счёт отбора керна не на месте укладки, а при производстве. Взятые образцы должны «дозревать» в сушильном шкафу, а для окончательного результата анализов требуется всего 17 часов.

Но европейские учёные пошли дальше и предложили испытывать образцы в виде цилиндров 70х90 мм, полученных методом формования на месте укладки (смесь заливается самотёком) и обрезания.

«Они якобы доказали, что при термостатировании у них не происходит увеличение коэффициента вариации за счёт отсутствия периода холодной стабилизации. И из-за этого этого на 27 часов время испытаний снижается. Тестирование происходит при температуре не 40 °С, как у нас, а при 55 °С, время теста 15 минут, тогда как у нас 30 минут и общая нагрузка больше на 24%.

По нашей методике штамп выходит 2,5 мм, по европейской методике ― 6 мм. Они могут таким способом адекватно испытывать жёсткие смеси, так как на осадке меньше 1 мм», ― поделился зарубежным опытом г-н Покровский.

В России пока присматриваются к инновациям иностранных коллег, но работают по собственным нормативам, в которых в отдельный тип испытаний вывели удобоукладываемость для баланса в рецептуре между текучестью смеси и жёсткостью. По мнению начальника отдела исследований литых асфальтобетонов АБЗ-1, высший пилотаж лаборатории проявляется в грамотном подборе исходных компонентов материала.

В первую очередь речь идёт о вяжущем. Если применять немодифицированные битумы, то ни о какой трещиностойкости, прочности и стабильности структуры речи быть не может. При изготовлении литых смесей хорошо себя зарекомендовал ПБВ 40. Однако нельзя забывать о технологии: не перегревать, транспортировать в кратчайшие сроки, быстро укладывать, иначе полимерные цепи разрушатся, и смесь потеряет эластичность.

Важную роль играет и минеральный порошок. Алексей Покровский подчеркнул, что АСУ не должна работать более чем с двумя видами материала, иначе вместо литой АБС можно получить ЩМА. При этом важно контролировать поступающий минеральный наполнитель. В идеале поставщиков не должно быть много.

Влияние на свойства литой смеси могут оказать и пыли уноса, их нужно хранить раздельно.

Но одно дело ― испытания в лаборатории, другое ― проверка АБС на объекте, куда её привезли для укладки. ГОСТ Р 59290-2021 обязывает проводить входной контроль доставленной смеси.

«Регистрационный контроль ― это мы берём товарно-транспортную накладную, документ о качестве и смотрим, какой состав к нам вообще приехал, какое время загрузки, сколько смесь находилась в пути. Визуальный контроль ― осмотр на предмет сегрегации и перегрева. Инструментальный контроль ― измерение температуры на каждом кохере и во время выгрузки в укладчик, а также отбор образца и лабораторные испытания», ― пояснил г-н Покровский.

Немаловажно проверить давление в гидросистеме кохера: если показания приближаются к отметке в 200 бар, то смесь, скорее всего, будет неудобоукладываемой. Отдельно эксперт остановился на случаях перегрева литой смеси или неправильно подобранного состава. После укладки и запуска движения транспорта щебёночная фракция в покрытии осядет, после абразивного износа прослойка асфальтовяжущего вещества оголится, и образуется колея.

Подготовил Артём Щетников