ПРИМЕНЕНИЕ ГЕОСИНТЕТИЧЕСКИХ МАТЕРИАЛОВ В СОСТАВЕ АСФАЛЬТОБЕТОННЫХ ПОКРЫТИЙ ДОРОГ

Одним из возможных технических и ресурсосберегающих решений для дорожной отрасли, выраженных в снижении эффективной толщины конструктивных слоев конструкций дорожных одежд, при одновременном их усилении, является применение геосинтетических материалов (ГМ).

Одной из основных областей применения ГМ являются покрытия автомобильных дорог, и в настоящее время номенклатура таких материалов представлена достаточно широко. Вместе с тем степень эффективности применения ГМ  различного компонентного состава  в конструкциях покрытий  дорог из различных типов асфальтобетонных смесей выявлена недостаточно.

В этой связи актуальной задачей является установление корреляционных зависимостей свойств асфальтобетонов и физико-механических свойств ГМ с целью выявления эффективных факторов, влияющих на эксплуатационно-технические показатели покрытий автомобильных дорог.

Известно, что геосинтетические материалы представляют собой композиционную структуру из смеси волокон и органического связующего из класса олигомеров либо полимеров, а степень эффективности применения ГМ в асфальтобетонном покрытии определяется во много природой волокон входящих в их состав.

Так, по степени эффективности и технологичности процесса монтажа в составе дорожного покрытия и зависимости от природы волокна в их составе, ГМ можно расположить в следующей последовательности:

1. ГМ с углеродными волокнами. В таких материалах примерное соотношение модуля упругости матрицы асфальтобетона к материалу армирования составляет 1: 18. Технические преимущество работы такого покрытия заключается в отсутствии его ползучести, кроме того при фрезеровании изношенных покрытий, армированных углеродными материалами не технических сложностей не возникает.

Однако объемы промышленного выпуска и применения ГМ на основе углеродных волокон сдерживаются ввиду их относительно высокой стоимости. Поэтому геосетки на основе  углеродных волокон рекомендованы к применению лишь для особо ответственных участках покрытий автомобильных дорог.

2. ГМ на основе стеклянного волокна. Соотношение модуля упругости матрицы асфальтобетона к модулю упругости таких матери­алов для армирования составляет 1:5. У асфальтобетонных покрытий армированных "стеклянными" геосетками отсутствует ползучесть, они удовлетворительно фрезеруются в теле асфальтобетона.

3. ГМ на основе арамидных волокон. В данном случае соотношение модулей упругости материала асфальтобетона к материалу армирования является относительно высоким и составляет соотношение 1: 13. Однако в современных условиях такие материалы не рекомендуются к применению ввиду технологических сложностей вторичного использовани­ем лома асфальтобетона, образующегося в результате его фрезерования  с участка существующего покрытия.

4. Стальные сетки способны эффективно армировать асфальтобетонные покрытия, но в настоящее время не ре­комендованы к применению по причине относительной сложности  самой технологии армирования и процесса  рециклирования слоев покрытий, а также невозможностью дальнейшего применения лома асфальтобетона.

5. Армирующие сетки на основе полиэстера не рекомендуются для армирования покрытий из асфальтобетона. Во-первых проведенные лабораторные испытания показали их низкую эффективность как технического решения по сдер­живанию процесса образования отраженных трещин. Во-вторых покрытия, армированные полиэстером склонны к проявлению ползучести, а вторичная переработка армированного асфальтобетона затруднительна.

Таким образом, при оценке соотношения "эффективность армирования - технологичность процесса монтажа и экономическая эффективность",  ГМ на основе стекловолокна являются наиболее оптимальными для применения. При этом применяемое стекловолокно должно пройти предварительную обработку поверхности органическими материалами для обеспечения максимальной адгезии к битумному вяжущему.

В нашей работе для установления и подтверждения зависимостей свойств ГМ от их состава был произведен сравнительный экспериментальный анализ показателей физико-механических свойств, регулируемых действующей нормативной документацией.

Исследования проводили с применением следующих материалов:

1. Геосетка ССНП 50/50-25-ХАЙВЕЙ. Состоит из двух систем ровингов или комплексных нитей, прошитых между собой третьей (прошивной) нитью и пропитанных комплексными составами на основе латексных связующих, имеющих хорошую адгезию с битумосодержащими материалами (асфальтобетонами).

2. Геосетка полиэфирная ПС 50/50-50 ПОЛИСЕТ. Представляют собой полимерные решетки, образованные из двух систем полимерных нитей, провязанных между собой третьей – провязывающей нитью – и пропитанные полимерными связующими.

3. Геосетка "АРМОСТАБ®" АР2П 60/60-50 производится из высокомодульных полиэфирных нитей с одинаковой прочностью в обоих направлениях с последующей пропиткой комплексными составами на основе ПВХ. Предел прочности от 10 до 600 кН/м. 

4. Геосетка СБНП 50/50-25 GRIDEX Базальтовая сетка состоит из перпендикулярно связанных нитей базальтового волокна с добавлением связующего вещества, увеличивающего прочность и адгезию.          

Основным нормативным документом для исследования подобных материалов является ГОСТ Р 55030-2012 Материалы геосинтетические для дорожного строительства.

Испытания проводили на машине МРП-20 напольного исполнения предназначенной для определения механических свойств материалов при растяжении и продавливании.

В качестве основного показателя свойств исследовали предел прочности при  растяжении, так же  параллельно определялись показатели относительного удлинения, деформация и максимальная разрывная нагрузка.

Геосетка ССНП 50/50-25 Хайвей;  Геосетка ПС 50/50-50 Полисет;

Геосетка Армостаб АР2П 60/60-50;  Геосетка СБНП 50/50-25 GRIDEX

Рисунок 1. Зависимость деформационных и прочностных свойств геосинтетических материалов в продольном направлении

Геосетка ССНП 50/50-25 Хайвей;  Геосетка ПС 50/50-50 Полисет;

Геосетка Армостаб АР2П 60/60-50;  Геосетка СБНП 50/50-25 GRIDEX

Рисунок 2. Зависимость деформационных и прочностных свойств геосинтетических материалов в поперечном направлении

При анализе графиков рисунков 1 и 2  было выявлено, что наилучшую максимальную разрывную нагрузку по продольному направлению   показала геосетка марки ССНП 50/50-25 Хайвей, которая составила 62.5 кН, а по удлинению при максимальной нагрузки показала марка геосетки СБНП 50/50-25 GRIDEX. По поперечному направлению максимальную разрывную нагрузку показала марка геосетки  Армостаб АР2П 60/60-50, а по удлинению при максимальной нагрузки показала марка геосетки ССНП 50/50-25 Хайвей.

Список литературы:

1. ГОСТ Р 55030-2012 Дороги автомобильные общего пользования. Материалы геосинтетические для дорожного строительства. Метод определения прочности при растяжении. Введен в действие с 25.10.2012
2. Методические указания по применению геосинтетических материалов в дорожном строительстве. - М.: МАДИ, 2001.- 100 с.
3. ОДМ 218.5-002-2008 «Методические рекомендации по применению полимерных геосеток (георешеток) для усиления слоев дорожной одежды из зернистых материалов».
4. ОДМ 218.5-003-2010 «Рекомендации по применению геосинтетических материалов при строительстве и ремонте автомобильных дорог».
5. ОДМ 218.5-001-2009 «Методические рекомендации по применению геосеток и плоских георешеток для армирования асфальтобетонных слоев усовершенствованных видов покрытий при капитальном ремонте и ремонте автомобильных дорог»
6. ОДМ 218-5-002-2008 «Методические рекомендации по применению полимерных геосеток (георешеток) для усиления слоев дорожной одежды из зернистых материалов».