OffLine версия Рекламодателям О нас
товаров 5548    фирм 734   статей 928

блокнот 0
№21
 
Применение литых эмульсионно-минеральных смесей
Главная     Лента     Авторы     Источники     Архив   
Товары в каталоге


асфальт   дорожные работы  

Словарь


Также по теме:

Особенности устройства и уплотнения земляного полотна
То, что земляное полотно автомобильной дороги является несущей основой или фундаментом всей дорожной одежды, хорошо известно. И нет особой нужды показывать...

Содержание автомобильных дорог
Перечень технологических процессов, входящих в понятие «круглогодичное содержание» проезжей части, земляного полотна и полосы отвода автомобильных дорог,...

Повышение качества щебеночных оснований
Практикуемое нормирование требований к исходным материалам, технологии строительства и контролю качества осуществляется без должного учета и понимания...


ОПЫТ ПРИМЕНЕНИЯ ЛИТЫХ ЭМУЛЬСИОННО-МИНЕРАЛЬНЫХ СМЕСЕЙ НА ДОРОГАХ РФ.
ПРОБЛЕМЫ И ПУТИ РАЗВИТИЯ

В начале 1930 х на одной из дорог Германии было устроено покрытие, состоящее из смеси мелкого минерального заполнителя и горячего битума. Это покрытие назвали «Сламмер» («slammer» – тюряга), впоследствии для его изготовления стали использовать битумные эмульсии. Для смешивания компонентов смеси применяли стационарную смесительную установку, схожую с бетономешалкой. Эмульсионно минеральная смесь имеет точное реологическое определение, проще говоря, это сметанообразная взвесь несмешивающихся друг с другом веществ, которые можно транспортировать в виде единой смеси. Это новая и многообещающая технология содержания дорожного покрытия положила начало разработке эмульсионно минеральных смесей.

Сларри-системы укладывают слоем

Сларри-системы в основном укладывают слоем, толщина которого равна высоте одного камешка самой крупной фракции, входящей в состав минерального заполнителя.

Всемирное экспериментирование было продолжено, но только в 1960 х годах с появлением улучшенных эмульгаторов, специализированных машин с непрерывным смешиванием и добавок, регулирующих сроки схватывания, к эмульсионно минеральным смесям и широкому разнообразию методов их применения был проявлен настоящий интерес. Постоянные достижения, связанные с технологиями смешения, эмульсиями и оборудованием, привели к тому, что эмульсионно минеральные смеси стали т.н. «выбором сегодняшнего дня» в дорожной деятельности при создании дорожного покрытия, имеющего низкую себестоимость и затраты по содержанию дорожной поверхности. Сегодня эмульсионно минеральные смеси широко используются во всем мире.

Изначально появление данной технологии было вызвано преимуществами битумных эмульсий перед неэмульгированным битумом, такими как:

  • использование в холодном состоянии, благодаря чему в 2–3 раза, по сравнению с «горячими» технологиями, замедляется процесс старения битума в цикле приготовления смесей;
  • высокое качество эмульсионно минеральных смесей, полученных методом смешения в мобильной установке непосредственно на дороге;
  • отсутствие необходимости сушить и нагревать каменные материалы;
  • высокая однородность смесей и материалов за счет лучшего смешения зерен с более жидким по консистенции битумным вяжущим (эмульсией);
  • возможность обработки эмульсиями влажного каменного материала и производство работ при низких, до 5 °С, температурах.

Пример лечения трещинообразования в покрытии

Пример «лечения» трещинообразования в покрытии.
1 – Существующее асфальтное покрытие.
2 – Слой ЛЭМС, уложенный на существующее покрытие.

Перечисленные преимущества применения эмульсий успешно используются во всем мире, а в странах Евросоюза до 30% битумов для дорожного строительства перерабатывается на эмульсии и значительная часть этих эмульсий используется в приготовлении эмульсионно минеральных смесей. Более чем в 50 странах ЛЭМС успешно конкурируют с традиционными методами текущего ремонта и содержания автомобильных дорог, вытесняя с рынка дорожных работ не только традиционную для России поверхностную обработку, но и соперничая с «горячими» смесями.

Мобильные смесительные установки

Мобильные смесительные установки-укладчики ЛЭМС (КМ-74000) на объекте работ.

Опыт эксплуатации автомобильных дорог показывает, что при нормативном сроке службы дорожной одежды 13–15 лет в лучшем случае дороги находятся в удовлетворительном состоянии в течение первых 3–5 лет, после чего начинается резкое его ухудшение. По данным Минтранса России, из 47 тысяч км федеральных дорог в настоящее время 30 тысяч км нуждаются в том или ином виде ремонта.

В последние годы из за систематического недофинансирования уровень содержания дорог в Российской Федерации постоянно снижается. При этом около 13 млрд рублей необходимо ежегодно затрачивать на проведение работ по устранению износа только федеральных дорог. Если вовремя не производится восстановление поверхностного слоя покрытия, оно оказывается незащищенным от погодно-климатических факторов и ежегодно возрастающей колесной нагрузки. А в условиях использования низкокачественных битумов происходит интенсивное растрескивание, шелушение, образование эрозий и колейности, как следствие агрессивного воздействия колесной нагрузки и старения битума. Все это, а к тому еще и не всегда квалифицированное содержание дорог, приводит к «лавинному разрушению» дорожного покрытия в целом. Как показали расчеты, несвоевременный ремонт дорог в конечном счете приводит к увеличению общих затрат на их восстановление в 3–4 раза.

Ленинградская область, а/д М10

Ленинградская область, а/д М10 Санкт-Петербург–Выборг до границы с Финляндией, км 115+400 – км 128+400. Работы 2004 г.

Неудовлетворительное транспортно-эксплуатационное состояние покрытий автомобильных дорог приводит к значительному увеличению себестоимости автомобильных перевозок. При этом государство несет огромные потери. Например, по причине интенсивного износа дорог осредненный коэффициент обеспеченности расчетной скорости снижается на 15%.

В связи с этим Правительством РФ принята двухэтапная программа ликвидации накопившегося «недоремонта», которая включена в Национальную программу совершенствования и развития сети автомобильных дорог на период до 2010 года.

Задачу, поставленную Правительством с учетом значительного объема недоремонта и сравнительно небольшого финансирования, можно решить только на основе использования новых прогрессивных материалов и ресурсосберегающих технологий, а также путем широкого внедрения работ по «превентивному» содержанию проезжей части дорог.

В последние годы в дорожной отрасли России проявляется повышенный интерес к использованию битумно-эмульсионных технологий, а с появлением потребности появляются и новые технологии, использующие и развивающие свойства того или иного материала.

Одной из прогрессивных в настоящее время технологий, позволяющей решить проблемы защиты верхних слоев конструкций дорожных одежд и восстановления их транспортно-эксплуатационных параметров, является устройство слоев износа из литых эмульсионно минеральных смесей (ЛЭМС) типа «Сларри Сил».

Краснодарский край, г. Сочи, а/д М27

Краснодарский край, г. Сочи, а/д М27 «Джумба – Сочи до границы с Республикой Грузия», км 188+800 – км 202+900. Работы 2003 г.

Одна из групп эмульсионно минеральных смесей получила название Сларри системы, в которую входят три типа смесей – «Сларри Сил» (Slurry Seal), «Кэйп Сил» (Cape Seal) и «Микросюрфейсинг» (Micro-surfacing). «Сларри»– это смесь определенных долей минерального заполнителя, эмульгированного битума, воды и добавок, регулирующих сроки распада эмульсии, которую распределяют по тщательно подготовленному дорожному покрытию. Группы таких компонентов смешивают в соответствии с определенной формулой, разработанной в лаборатории. В состав более передовых и специализированных смесей могут входить полимеры, например, латекс, волокна или другие материалы. Сларри системы в основном укладывают слоем, толщина которого равна высоте одного камешка самой крупной фракции, входящей в состав минерального заполнителя. Применение различных фракций минерального материала позволяет устраивать слои износа толщиной 3,5; 6; 9,5 мм (в свежеуложенном состоянии) по технологии «Сларри Сил», а при применении технологии «Микросюрфейсинг» – до 25 мм. Возможно использование многослойных конструкций.

Данная технология приготовления и укладки смесей на дороге успешно применяется для содержания и ремонта федеральных автомагистралей, основных и второстепенных территориальных дорог, текущего ремонта городских улиц, подъездов к жилым массивам и устройства тонкослойных покрытий на внутридворовых территориях. Кроме того, такие смеси применяются при устройстве покрытий проезжей части мостов, взлетно-посадочных полос и рулежных дорожек в аэропортах, при устройстве парковочных площадок супермаркетов, парковых дорожек в зонах отдыха. Однако свое основное применение эта система нашла при продлении срока службы существующих бетонных и асфальтобетонных покрытий.

Использование полимермодифицированных эмульсий позволяет не только восстановить изношенный верхний слой покрытия, но также выполняет изоляционные функции, предохраняя покрытие от трещинообразования и развития возрастных трещин, защищает верхние слои дорожной одежды от водонасыщения, увеличивает показатели сцепления и ровности. Кроме того, без дополнительных затрат возможно исправление незначительной колейности, продольных и поперечных неровностей.


Изменение параметров коэффициента сцепления до и после устройства слоя износа Сларри Сил

Изменение параметров коэффициента сцепления до и после устройства слоя износа Сларри Сил. А/д М10 «Скандинавия» Санкт-Петербург–Выборг–граница с Финляндией км 105+400 – 115+400.

Изменение параметров показателя ровности до и после устройства слоя износа Сларри Сил

Изменение параметров показателя ровности до и после устройства слоя износа Сларри Сил. А/д М10 «Скандинавия» Санкт-Петербург–Выборг–граница с Финляндией км 105+400 – 115+400.

Деятельность по устройству защитного слоя износа из литых эмульсионно минеральных смесей типа «Сларри Сил» регламентируется отраслевой дорожной методикой (ОДМ), утвержденной распоряжением Росавтодора № 377-р от 04.10.2001 г. К сожалению, это пока единственный документ, регламентирующий (нормирующий) данную технологию. Он не лишен некоторых недостатков и требует существенной корректировки с учетом накопленного опыта практического применения этой технологии в дорожной отрасли. Остро необходима разработка обоснованных норм времени и расценок на данный вид дорожной деятельности на все многообразие имеющейся в России дорожной техники. Необходимы также руководства действий Заказчика и Подрядчика. Необходим широкий информационный обмен между существующими исполнителями работ в разных регионах страны.


Преимущества и недостатки ЛЭМС типа «Сларри Сил».

Совокупность преимуществ:

  • плотная однородная смесь, нанесенная на покрытие, а не «приклеенный» каменный материал при традиционных поверхностных обработках;
  • холодная технология, не требующая нагрева материалов, в том числе предотвращающая старение битума;
  • возможность использования влажного материала и увлажненного покрытия;
  • возможность «лечения» без специальной подготовки волосяных и средних трещин, недоступная другим технологиям;
  • возможность ремонта разрушений поверхностной обработки;
  • технология, позволяющая улучшить свойства используемого битума в процессе приготовления эмульсии; отсутствие «выноса» каменного материала (эффект разбитых лобовых стекол);
  • отсутствие необходимости перестановки бортового камня на участках дорог, проходящих по населенным пунктам, в заездных карманах автобусных остановок, на мостах и т.д.;
  • возможность устранения колейности покрытия;
  • легкое, тонкослойное, плотное, эластичное водонепроницаемое покрытие – идеальное для нанесения на искусственных сооружениях;
  • возможность существенного улучшения ровности покрытия без необходимости укладки выравнивающих слоев или фрезерования при традиционных технологиях;
  • возможность существенного улучшения шероховатости покрытия;
  • низкая «шумность» покрытия – востребованность в населенных пунктах и зонах рекреации;
  • возможность устройства покрытия при более низких температурах;
  • повышенная адгезия материала горизонтальной разметки к покрытию и соответствующий повышенный срок эксплуатации горизонтальной разметки;
  • повышенный срок гарантийных обязательств по сравнению с традиционными поверхностными обработками; наличие научного инженерно-технического сопровождения работ ведущими зарубежными компаниями; высокая производительность укладочных комплексов.

Недостатки:

  • более высокая прямая стоимость работ по сравнению с традиционными поверхностными обработками за счет использования более качественных исходных материалов;
  • чувствительная к внешним факторам технология;
  • длительный срок ограничения движения по свежеуложенному слою.
Структура поверхности свежеуложенного ЛЭМС.

Структура поверхности свежеуложенного ЛЭМС.

Анализ эффективности использования данной технологии ремонта автомобильных дорог по сравнению с традиционным применением горячих смесей показывает, что трехкратное применение «Сларри Сил» для ремонта покрытия за 15-летний срок его службы при обеспеченной прочности конструкции дорожной одежды обойдется в 5 раз дешевле двукратного ремонта верхнего слоя с использованием асфальтобетона.

Зарубежный опыт показывает, что при текущем ремонте 1 км городских улиц (при ширине проезжей части 9 м) применение одного слоя смеси «Микросюрфейсинг» толщиной 10–12 мм обходится в 2,2 раза дешевле по сравнению с устройством слоя асфальтобетона толщиной 2,5 см, и в 3,5 раза дешевле при устройстве асфальтобетонного покрытия толщиной 5 см. При этом применение эмульсионно минеральной смеси не требует ни фрезерования, ни перестановки бортового камня, ни огромного объема автотранспортных работ.

При строительстве и ремонте автомобильных дорог в крупных городах особенно актуальным становится вопрос о воздействии той или иной технологии на окружающую среду. Исследования, проведенные компанией BASF, показывают, что при ремонте одного приведенного километра дороги разрушительное воздействие на озоновый слой Сларри систем в 4 раза ниже, чем при применении обычного асфальтобетона. При этом «Сларри Сил» и «Микросюрфейсинг» в 3,8 раза «чище» по уровню СО2 и в 4 раза по уровню NO2 в расчете на приведенный километр. Параметры «шумности» покрытия на 10–15% ниже, чем на традиционном асфальтобетонном покрытии, и на 15–20% ниже, чем на шероховатой поверхностной обработке, устроенной традиционными методами.


Потенциал кислотообразования

Потенциал кислотообразования (в кг NO2-эквивалента на 1 миле-полосу 3,84x1620≈6220 м2).

Влияние на глобальное потепление.

Влияние на глобальное потепление.
(в тн CO2 на 1 миле-полосу 3,84x1620≈6220 м2)

Кроме экономических и экологических параметров оценки данной технологии, существует также сравнение с точки зрения безопасности дорожного движения. Критерием оценки безопасности участников движения стал коэффициент сцепления. Измерения лаборатории Национального Аэрокосмического Агентства США (NASA), выполненные на аэродромах с покрытиями «Сларри» и «Микросюрфейсинг», показали, что коэффициент сцепления с покрытием на скорости 30, 60 и 90 км/ч соответственно в 1,12; 1,37; 2,9 раза выше на покрытии типа Сларри, чем на обычном асфальтобетонном покрытии.

Таким образом, кроме преимущества самой по себе эмульсионной технологии, в пользу эмульсионно минеральных смесей выступают экономические, экологические факторы и факторы безопасности движения.

Оперируя некоторыми данными действовавших в 2005 году цен на дорожные работы в Северо-Западном регионе, можно привести такой простейший пример экономического эффекта:

  • замена изношенных верхних слоев дорожных покрытий на новый слой асфальтобетона – 340 руб./м2, гарантия – 5 лет, удельная стоимость 1 года гарантийного срока – 68 рублей;
  • устройство слоя износа из ЛЭМС – 107 руб./м2, гарантия – 3 года, удельная стоимость 1 года гарантийного срока – 35,7 рубля.

Первые разработки новой технологии в России велись в конце 60 х – середине 70 х годов и получили название шламовых смесей, однако отсутствие промышленных технологий приготовления и укладки таких смесей не позволяло вести их массовое производство и ограничивалось опытно-конструкторскими работами.

Начало применения ЛЭМС в России можно отнести к середине 90 х годов, когда первые попытки внедрения данной технологии начались в Московской, Воронежской областях, Краснодарском крае, г. Санкт-Петербурге и г. Сургуте.

По разным причинам, но в основном из за отсутствия необходимых для приготовления таких смесей фракций каменного материала, отсутствия квалифицированного научно-технического сопровождения и несовершенства лабораторных комплексов для подбора рецептур смесей, технология не находила широкого применения в дорожной отрасли, хотя в г. Сургуте ежегодные стабильные объемы работ колеблются в пределах 400000–700000 м2.

Начиная с 2002 года данную технологию при текущем ремонте автомобильных дорог начала использовать группа предприятий «Реновавтодор», которая устранила основные негативные причины, перечисленные выше.


Объемы работ, выполненных ГП Реновавтодор

Объемы работ, выполненных ГП «Реновавтодор».

ГП «Реновавтодор» начала свою деятельность со строительства современного завода по производству битумных эмульсий в г. Рязань с производительностью установки 25 тонн катионной эмульсии в час. Заводская лаборатория оснащена самым современным оборудованием для выполнения всего комплекса работ по входному контролю за материалами, подбору и вариантному проектированию рецептуры битумной эмульсии, проектированию составов ЛЭМС и испытаниям этих составов. Кроме стандартного оборудования лаборатория оснащена лабораторной мельницей, приборами «нагруженное колесо» и «мокрое истирание», которые позволяют имитировать воздействие колесной нагрузки на испытываемые образцы. Персонал лаборатории прошел обучение у специалистов США и Франции со стажировкой на фирме «COLAS» (Франция). Полученные в ходе обучения знания позволили спроектировать рецептуру битумной эмульсии с введением в нее натурального латекса и доведением транспортной стабильности до уровня, позволяющего перемещать эмульсию автотранспортом на расстояние более 2500 км и со сроком хранения более 3 месяцев.

В 2002 году предприятиями группы были закуплены установки по приготовлению и укладке ЛЭМС. Поставщиком этого оборудования выступила компания VSS (США), а смонтировано оно было на базе грузового шасси VOLVO. Получено одобрение типа транспортного. Самоходная установка получила обозначение КМ-74000. Высокопроизводительная машина способна приготовлять ЛЭМС и укладывать ее на дорогу со скоростью перемещения около 5 км/час с шириной укладываемой полосы от 2,5 м до 4,2 м. По своей сути эта машина представляет из себя передвижной мини-завод-укладчик, способный производить из набора исходных материалов литую холодную эмульсионно минеральную смесь и одновременно укладывать ее на поверхность дорожного покрытия. За один проход (в зависимости от ширины укладки и толщины слоя) устраивается слой износа длиной 300–400 метров. При расположении промежуточной базы по хранению компонентов ЛЭМС на расстоянии до 5 км от объекта работ производительность комплексной бригады с двумя машинами КМ-74000 составляет ориентировочно 13200 м2 в смену.

ГП «Реновавтодор», располагая шестью такими машинами, работая вахтовым методом за период 2002–2005 гг., уложило более 3,0 млн м2 (более 420 приведенных километров) слоев износа из ЛЭМС в различных регионах РФ от Архангельской области на севере до Краснодарского края на юге.




Опубликовано: 12.05.06
Версия для печати
Рубрика: Дорожные работы
Автор: Петров А.В.   
Источник: Дорожная техника (Все статьи..)