СВОЙСТВА АСФАЛЬТОГРАНУЛЯТОВ И ПРЕДПОСЫЛКИ ИХ ПРИМЕНЕНИЯ НА ТЕРРИТОРИИ РЕСПУБЛИКИ ТАТАРСТАН

PROPERTIES OF ASPHALT GRANULATES AND BACKGROUND OF THEIR APPLICATION IN THE TERRITORY OF THE REPUBLIC OF TATARSTAN

Niyaz Khadiev

master of Kazan State University of Architecture and Civil Engineering,

Russia, Kazan

Muhammat Gatiyatullin

doctor of pedagogical sciences, professor of the department of road-building machines, Kazan State University of Architecture and Civil Engineering,

Russia, Kazan

АННОТАЦИЯ

На данный момент дорожно-строительная отрасль Российской Федерации бурно развивается. Предпосылками для развития являются не только возрастающее финансирование транспортной сферы, но и возрастающее качество технического и технологического обеспечения дорожных работ. В связи с этим возрастает необходимость поиска путей экономии при производстве работ. Одним из путей решения данной проблемы может стать повторное использование асфальтогранулята – материала, являющегося отходом при демонтаже старых слоев покрытия. Несмотря на повсеместное использование данных материалов при строительстве, вновь вводятся в цикл материалообеспечения строительства лишь около 60% материалов. Для полноценного развития в данном направлении необходимы дополнительные изыскания и глубокий анализ опыта и возможностей применения данного материала.

ABSTRACT

At the moment, the road construction sector of the Russian Federation is booming. The prerequisites for development are not only increasing financing of the transport sector, but also the increasing quality of technical and technological support for road works. In this regard, there is an increasing need to find ways of saving in the production of work. One way to solve this problem may be to reuse asphalt granulate - a material that is a waste when dismantling old layers of the coating. Despite the widespread use of these materials in construction, only 60% of materials are again introduced into the construction material supply cycle. For full development in this direction, additional research and in-depth analysis of the experience and possibilities of using this material are necessary.

Ключевые слова: асфальтобетон, асфальтогранулят, автомобильная дорога, свойства материалов, дорожно-строительные материалы.

Keywords: Asphalt concrete, asphalt granulate, road, material properties, road-building materials.

В настоящее время в Российской Федерации и в мире в целом, наиболее распространенным материалов для устройства покрытий на автомобильных дорогах является асфальтобетон и различные его вариации: литые асфальтобетоны, плотные мелкозернистые и крупнозернистые смеси, щебеночно-мастичные асфальтобетонные смеси, полимерно-дисперсно-армированные асфальтобетонные смеси, пористые асфальтобетонные смеси и др.

При этом, с появлением и распространением данного материала в дорожном строительстве, необратимо возникала проблема его ремонта и утилизации в процессе эксплуатации и при реконструкции объектов. Несмотря на сложность деконструкции асфальтобетонных покрытий, было создано множество различных технологий, среди которых, широко распространяемые в последнее время технологии ресайклинга.

Технологии ресайклинга, горячие и холодные, являются наиболее экологичными и экономичными способами ремонта и реконструкции асфальтобетонных покрытий и связанными с этими процессами удалениями определенных конструктивных слоев. Но, несмотря на это, в дорожно-строительной сфере встречаются случаи, когда необходимо удаление старого асфальтобетонного слоя без его повторного использования. Данная ситуация возникает не только на ответственных участках автомобильных дорог, но и в городских условиях, где невозможно изменение толщины покрытия всвязи с расположением коммуникаций, бордюров и крышек канализационных и иных люков. В этом случае необходимо прибегать к технологиям фрезерования.

Повсеместное развитие холодного фрезерования заставляет искать пути повторного использования полученного в результате фрезеровки асфальтобетона гранулята. Как правило, старые слои асфальтобетона, которые подвергаются деконструкции, имеют в своем составе до 90% полезной массы асфальтобетона, пригодной для дальнейшего использования, а остальные 10% способны и в дальнейшем выполнять свои функции в составе менее ответственных конструктивных слоев асфальтобетонных покрытий для автомобильных дорог. При это объем ежегодно снимаемого старого асфальтобетона в нашей стране измеряется миллионами тонн и в ближайшее время будет быстро расти в связи с большими объемами ремонтных работ, которые требуют предварительного снятия старого слоя покрытия. [10]

Что касается Республики Татарстан, то только на реконструкции и ремонты радиальных магистралей г. Казань в 2015-2020 годах планировалось выделять более 4,5 миллиардов рублей. На реконструкцию городских улиц планировалось более 13,7 миллиардов рублей. Безусловно, такая капиталоемкая сфера народного хозяйства нуждается в экономии, которую может обеспечить повторное использование старых слоев асфальтобетонных покрытий [9].  В 2019 году в Республике Татарстан в целом было потрачено 20 миллиардов рублей на содержание более 3000 км. автодорог. При этом, безусловно, основную часть автодорожной сети составляют дороги низших категорий. Очевидно, что на содержание именно этой категории автомобильных дорог должно уделяться особое внимание [11].

Асфальтогранулятом называют сыпучий крупноагрегатный материал, полученный в результате дробления или фрезерования старого асфальтобетонного покрытия. Чаще всего асфальтогранулят представляет собой смесь различных фракций каменного материала, покрытых пленкой битумного вяжущего или с чистой поверхностью, оставшейся после скола частиц заполнителя асфальтобетона, отделенных друг от друга и слипшихся между собой. Так же асфальтогранулят может включать в своем составе пыль и более крупные песчанистые частицы, оставшиеся после разрушения частиц заполнителя асфальтобетона [1]. Рассмотрим свойства асфальтогранулята.

Согласно ГОСТ Р 55052-2012 и СТО АВТОДОР 2.7-2016 асфальтогрануляты характеризуются и классифицируются по следующим параметрам:

1. Вид минеральной составляющей исходных асфальтобетонов:

- щебеночный;

- гравийный;

2. Величина номинальных размеров наименьшего и наибольшего диаметров зерен минеральной части:

- крупнозернистый – 0,05/40;

- мелкозернистый – 0,05/20 (и менее);

то же при использовании квадратных сит:

- крупнозернистый – 0,063/31,5;

- мелкозернистый – 0,063/16 (и менее).

3. Температура размягчения вяжущего, восстановленного с его поверхности, по классам:

- I, с температурой размягчения по кольцу и шару не более 60 °C;

- II, с температурой размягчения по кольцу и шару более 60 °C.

4. По содержанию инородных включений асфальтогрануляты разделяют на 2 группы:

- 1, с содержанием неорганических материалов, таких как бетон, цементный раствор, металл, кирпич, керамика и стекло;

- 2, с содержанием синтетических материалов, кусков древесины и различных пластмасс.

5. Глубина проникания иглы у вяжущего, восстановленного с покрытия асфальтогранулята.

6. Содержание пылеватых и глинистых частиц.

7. Насыпную плотность.

8. Содержание зерен пластинчатой и игловатой форм.

9. Марку по дробимости, истираемости и морозостойкости щебня.

Данные свойства определяются согласно ГОСТ, регулирующих подобные испытания для аналогичных материалов – щебня и битума. Особое внимание при контроле качества асфальтогранулята должно уделяться способу отбора проб. Наиболее явной проблемой использования асфальтогранулятов является неравномерность состава. Поэтому необходимо отбирать следующее количество точечных проб, в зависимости от объема партии:

- до 175 м³ – не менее 5;

- от 175 м³ до 300 м³ – не менее 10 точечных проб;

- более 300 м³ – не менее 20.

При этом безусловно, перед испытанием пробы должно происходить её тщательное перемешивание и сокращение пробы методом квартования. В процессе испытаний проб асфальтогранулята необходимо вычислять среднеквадратическое отклонение Sn и коэффициенты вариации Cv содержания отдельных компонентов по следующим формулам:

                                                                    (1)

                                                                             (2)

где:

xi – значение показателя в i пробе;

n – число испытанных проб в партии гранулята;

X – средний состав асфальтогранулята, определяемый по формуле:

                                                                          (3)

Зная свойства, можно подбирать возможные способы применения асфальтогранулятов в дорожном строительстве.В нормативной литературе Российской Федерации появление асфальтогранулята, как спецефического материала с собственными областями применения и развитыми технологиями производства вплоть до недавнего времени ограничивалось редкостью применения вышеназванных технологий в процессе эксплуатационного цикла автомобильной дороги.

Так в СП 78.13330.2012 область применения асфальтобетонного гранулята описана не совсем четко. Данный документ дает следующее определение асфальтогрануляту.

«Асфальтобетонный гранулят – измельченный старый асфальтобетон». После уплотнения асфальтобетонный гранулят представляет собой «асфальтогранулобетон».

Данный документ так же дает базовые рекомендации о применении асфальтогранулята при строительстве автомобильных дорог. Так асфальтогранулят может использоваться при устройстве конструктивных слоев дорожных одежд и обочин. Подробные рекомендации по использовании данного материала в документе не представлены [6].

Технические условия на данный материал представлены в ГОСТ Р 55052-2012. Согласно данному документу, асфальтогранулятом называется уже продукт, полученный в результате холодного фрезерования асфальтобетонных покрытий или дробления асфальтобетонного лома и последующего грохочения. Отметим, что материал, получаемый в результате горячего фрезерования, имеет свои недостатки.

Помимо точного формулирования методов контроля, контролируемых параметров данный документ дает оценку одному из ключевых свойств асфальтогранулята, его однородности, которую мы рассмотрим позже [7].

Стоит отметить, что существуют технические условия о применении асфальтогранулята в конструктивных слоях дорожной одежды автомобильных дорог, разработанные государственной компанией «Автодор».

В данном документе не только жестко ограничиваются области применения асфальтогранулята, но и сужается формулировка понятия «асфальтогранулят».

Согласно данному документу, асфальтогрануляты должны иметь строгое условное обозначение, которое характеризует не только зерновой состав асфальтогранулята, но и свойства вяжущего, а так же форму частиц асфальтогранулята. Помимо явной систематизации понятия «асфальтогранулят» данный документ жестко ограничивает области применения асфальтогранулята.

В соответствии названного документа, асфальтогрануляты могут применяться в следующих случаях:

1. Частично, при использовании в составе основных материалов:

- в верхних слоях асфальтобетонных покрытий, состоящих из плотных и пористых смесей, в случаях временных дорог и полос движения вне основного хода;

- в нижних слоях покрытия;

- в составе песчанно-гравийных и щебеночно-гравийно-песчанных смесей для оснований дорожных одежд.

2. В качестве основного материала:

- в качестве материала покрытия временных дорог;

- при укреплении обочин;

- в слоях основания при использовании крупнозернистых смесей;

- для расклинцовки слоев оснований автомобильных дорог вне основного хода.

Стоит отметить, что ограничения применения асфальтогранулята меньше на территории СНГ. Так, согласно нормам и правилам при транспортном строительстве Республики Беларусь, допускается следующее применение асфальтогранулятов:

1. Для устройства оснований и покрытий дорожных одежд автомобильных дорог III категории и ниже и соответствующих им категорий городских улиц и дорог. Парковочных и иных площадей, являющихся объектами благоустройства.

2. Для расклинцовки щебеночных оснований дорожных одежд автомобильных дорог, городских улиц и парковочных и иных площадей, являющихся объектами благоустройства.

3. Для изготовления органо-минеральных смесей, для приготовления щебеночно-гравийно-песчанных смесей путем смешения с щебнем или смесями песчанно-гравийными.

4. Для приготовления ремонтых смесей для дорог и улиц всех типов. При условии устранения мелких деформаций и повреждений асфальтонных покрытий. Применяется так же при ремонте парковок и иных площадей, являющихся объектами благоустройства.

5. Все типа асфальтогранулята применяют при приготовлении битумоминеральных смесей и литых асфальтобетонных смесей. Так же применяют для приготовления бетонов на органогидравлических вяжущих. [8]

Заключение

На данный момент в России и в мире существует богатый опыт использования асфальтогранулятов при производстве дорожных работ. Несмотря на это нет однозначной рекомнедуемой технологии их использования. Наблюдается не только разобщенность мнений различных строительных органов в вопросах применения асфальтогранулятов в строительстве, но и отсутствие единой документации, направленной на систематизацию данного процесса. Очевидная неразвитость способов контроля и сертификации этого материала требует развития нормативных и правовых актов, которые будут способствовать повторному использованию асфальтобетонных покрытий при строительстве автомобильных дорог.

Список литературы:

1. Стандарт государственной компании «Автодор». СТО АВТОДОР 2.7-2016.  Применение асфальтогранулята в асфальтобетонных смесях и конструктивных слоя дорожной одежды. Технические условия// Москва. 2016. С 29.
2. Макацария Д.Ю., Дегтярева Е. Г. Определение оптимальных комплектов машин для ремонта покрытия автомобильных дорог. //Вестник Белорусско-Российского университета. 2012. №1 (34). С 51-58.
3. Фрезерование асфальта// Электронный ресурс «Ровная дорога». URL: https://rovnayadoroga.ru/remont/frezerovanie-asfalta.html#goryachee-frezerovanie-asfalta-plyusy-i-minusy (дата обращения: 16.02.2020)
4. Этапы ремонта асфальта при использовании инфракрасного нагрева.// Электронный ресурс «Sealcoat.ru». URL: http://www.sealcoat.ru/catalog/the-equipment-and-installations-for-the-heating-of-asphalt/652/9036/#more_photo(дата обращения:16.02.20)
5. Навесная дорожная фреза.// Электронный ресурс «ТЕХ24». URL: https://teh24.ru/articles/doroznhaya-navesnaya-freza.html (дата обращения: 16.02.2020)
6. ГОСТ Р 55052-2012 Гранулят старого асфальтобетона. Технические условия.// М.:Стандартинформ. 2013. С 7.
7. СП 78.13330-2012 Автомобильные дороги// М.: Минрегион России. 2013. С 99.
8. СТБ 1705-2006.Асфальтогранулят для транспортного строительства. Технические условия.// Минск: Госстандарт. 2007. С 11.
9. Постановление исполнительного комитета г. Казани №4366 от 16.12.2015 «Об утверждении Комплексной схемы организации дорожного движения города Казани на 2014-2020 гг. с перспективой до 2030 года.»
10. Кобцев Д.В., Кобушко Е.А. Асфальтогранулят – песперктивный материал в дорожном строительстве.// Международная научно-техническая конференция молодых ученых БГТУ им. В.Г. Шухова. 2017. С 2125-2131
11. Поставление кабинета министров Республики Татарстан от 29.11.2018 №1064. «О дорожных работах на дорогах общего пользования Республики Татарстан на 2019 год». С 78.