X Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2018
СПОСОБ ПРОЕКТИРОВАНИЯ СОСТАВОВ АСФАЛЬТОБЕТОННЫХ СМЕСЕЙ ДЛЯ АВТОДОРОЖНЫХ ПОКРЫТИЙ
Полная версия работы доступна во вкладке "Файлы работы" в формате PDF
Главные пункты этого метода были сформулированы в Америке в период c 1987 по 1993 года в рамках стратегической программы автодорожных исследований (SHRP) с привлечением Института асфальта и других ведущих высших учебных заведений США. Основная задача данного метода – разработка состава асфальтобетона с учетом процессов его нелинейного деформирования и разрушения. При этом пристальное внимание уделяется климатическим условиям эксплуатации автомобильной дороги и перспективной интенсивности движения.
Преимущество достигается посредством наиболее точного подбора марки битумного вяжущего по специально разработанной шкале PG Grade, основанной на реологических свойствах вяжущего и температурных диапазонах его применения. Метод Суперпейв основывается на определении так называемых фундаментальных параметров битумного вяжущего без необходимости учитывать его природу и происхождение (битум, модифицированный битум). Заключительным этапом проектирования асфальтобетонной смеси по методу Суперпейв является определение оптимального содержания битума и каменного материала по двум параметрам: остаточной пористости и пористости минеральной части. Важно отметить, что уплотнение материала в лабораторных условиях осуществляется на гираторе-компакторе (пресс вращательного уплотнения), имитирующего уплотнение асфальтобетонной смеси гладковальцовым катком (рис. 1). А важным параметром при использовании гиратора-компактора является показатель уплотняемости смеси, по которой косвенно можно охарактеризовать качество ее состава.
Рис. 1 – Гиратор – компактор SYD – XY150
Идеальным основанием (но не единственно возможным) для асфальтобетонного покрытия, запроектированного по методу Суперпейв, является слой дорожной одежды, устроенный по методу холодного ресайклинга.
Холодныйресайклинг представляет собой укрепление (стабилизацию) грунтов, каменных материалов и асфальтового гранулята, получаемого в результате дробления асфальтобетонного лома (ФАЛа), различными вяжущими, путем предварительного фрезерования и смешения на дороге. С помощью технологии холодного ресайклинга можно максимально снизить возможность возникновения усталостных трещин, исключить возможность возникновения трещин на асфальтобетонном покрытии из-за неровностей нижележащих слоев, выровнять профиль дорожного полотна и т.д. Ресайклинг осуществляется с помощью нескольких специальных машин, ключевой из которых является рециклер Wirtgen WR250 (рис. 2). Данная машина оснащена фрезерным барабаном, перерабатывающим и укрепляющим дорожное полотно с помощью внесения специальных модифицирующих добавок и стабилизаторов (рис. 3) таких как Чимстон, Никофлок и другие на месте без необходимости подвоза большого количества дополнительных материалов.
Рис. 2 – Рециклер Wirtgen WR250
В итоге получается прочная монолитная плита, являющаяся дорожным основанием. В сравнении с классическими технологиями переработки существующего асфальтобетонного покрытия при его реконструкции, можно достигнуть четырехкратного увеличения экономической выгоды при использовании холодного ресайклинга.
Рис. 3 – Распределение стабилизатора на слой грунта
Кроме того асфальтобетонные образцы подвергаются испытаниям на устойчивость к накоплению пластических деформаций, водостойкость, морозостойкость, уплотняемость, а также усталостную долговечность и прочность при различных способах нагружения.
На основе анализа полученных данных выбирается оптимальный состав асфальтобетонной смеси.
При необходимости вносят коррективы в разработанный состав и проводят исследования образцов повторно по вышеуказанным параметрам.
Рис. 4 – Гладковальцовый каток Hamm HD
Уже более 20 лет система Суперпейв успешно применяется во многих странах Европы, некоторых арабских странах, Турции и практически по всей территории США. Сейчас данная технология начинает внедряться и в России.
Но есть один нюанс – в США систему Superpave разработали под свои дорожные «проблемы». Их три:
• появление колеи вследствие высокого грузового трафика,
• усталостные растрескивания
• появление трещин вследствие отрицательных температур.
А у российских дорог есть «проблемы», которых в Америке нет. Например таких, как колея, образованная после проезда на шипованной резине. Еще нужно учитывать климатические особенности и геологическую составляющую.
Приходим к выводу, что для того, чтобы применять технические условия «Superpave» в России необходимы не только кардинальные изменения нормативно-технической базы в области битумных вяжущих, но и привязка нормативных требований в рамках стратегической программы автодорожных исследований «SHRP» к местным условиям.
В заключении перечислим основные проблемы, которые должны решиться с применением данной технологии:
1. Замена многочисленных, да еще и аналогичных технических условий, способов и требований проектирования асфальтобетона для автодорожных покрытий в России.
2. Возможность «предвидеть» состояния автодорожного покрытия после нескольких лет эксплуатации.
3. Введения единых требований состава смеси для каждой климатической зоны России, учитывая загруженность трасс.
4. Уменьшение затрат на прокладывание дорог с учетом последующих ремонтных мероприятий
5. Уменьшение ремонтных мероприятий
Время показало, что благодаря использованию принципов superpave на основе полимерно-битумного вяжущего, появление колеи, которая образуется после проезда на шипованной резине, сведено до минимума. Фактом остается то, что срок службы автодорог строящихся по этой технологии определенно увеличился. Суперпейв – это метод, за которым стоит будущее в решении дорожно-строительных задач на десятки лет вперед. Он уже зарекомендовал себя как лучший в вопросах надежности и экономии там, где его используют.