Асфальтирование
Чтобы дорожное полотно прослужило длительное время, оно сверху покрывается асфальтом, представляющим собой застывший специальный раствор. Данный процесс носит название асфальтирование. Как только покрытие затвердевает, образуется ровное твердое пластичное полотно, на котором длительное время не появляются трещины. Чтобы его качество соответствовало стандартам, все работы выполняются в точности с разработанной технологией. Каким образом проводится дорожное строительство, хорошо описано здесь.
Характеристика смеси
Существуют разные технологии изготовления раствора для укладки асфальта. При этом всегда основными компонентами являются битум, песок, щебень и добавки. Наиболее качественной технологией является изготовление литого асфальтобетона. В него входят те же составляющие, но к их качеству предъявляются повышенные требования.
Уложенный на поверхность раствор с течением времени затвердевает. В результате формируется цельное покрытие. Основное преимущество литого асфальтобетона — герметичность, поскольку затвердевшая поверхность не пропускает влагу. Это является очень важным моментом. Проникающая через микротрещины вода зимой превращается в лед. Многоразовое замораживание и оттаивание плохо сказываются на дорожном полотне.
Толщина укладываемого асфальта должна составлять от 80 мм. Если такое условие не будет выдержано, то от ударной нагрузки проезжающих автомобилей оно быстро придет в негодность. При полном соблюдении технологии время эксплуатации асфальтобетона может достигать 9 лет. За этот период величина износа полотна может достигать 6 мм, что не выходит за пределы допуска. Если асфальтирование ведется в ответственных местах, то иногда следует укладывать два слоя раствора. Постепенно они спекаются между собой, формируя цельное соединение.
Составляющие раствора
Основным связующим звеном всех составляющих асфальтобетонной смеси является битум. Без этого компонента застывший раствор не будет обладать характеристиками, присущими асфальту. Получится обычный бетон, не обладающий пластичностью. Кроме битума асфальтобетонный раствор состоит еще из следующих веществ:
- песка;
- щебня;
- добавок.
Процентное содержание всех компонентов в каждом конкретном случае может меняться. Это зависит от степени нагрузки на асфальтируемую территорию.
Битум
Связка всех компонентов раствора обеспечивается присутствием битума. Это вязкий материал, который еще носит название мазут. Получается он искусственным путем методом перегонки нефти. В процессе проведения крекинга мазут является конечным продуктом. Получаемый битум бывает множества разновидностей. Каждый материал имеет свой класс и маркировку. Все эти параметры отражаются в ГОСТ 22245-90. С учетом уровня асфальтируемой дороги подбирается соответствующего качества и битум. В первую очередь здесь учитываются климатические условия региона, поскольку в сильные морозы нагрузка на покрытие резко возрастает.
Задача битума состоит в обволакивании твердых частиц раствора с последующим их удержанием в связке. От этого во многом зависит стойкость и пластичность будущего асфальта.
Если процедура укладки раствора проводится в морозную погоду, то в битум добавляется растворитель, который носит название эмульгатор. В результате у раствора появляется морозоустойчивость. Особенностью эмульгатора является его способность растворяться в воде с последующим испарением. В конечном итоге он удаляется из застывшего асфальта, но нужные характеристики у покрытия сохраняются.
Песок и щебень
При создании асфальта подбору песка уделяется серьезное внимание. Особенно это касается тех случаев, когда ведется укладка литого асфальта. Чтобы обеспечить песку нужные характеристики, он изготавливается искусственно. Происходит это путем измельчения твердых камней горных пород. Также исходным сырьем может служить отсев.
Допустимо применение песка естественного происхождения, но при условии, что он будет отвечать всем необходимым характеристикам. В первую очередь обращается внимание на его чистоту и полное отсутствие в нем грязи. Также все элементы фракции должны быть одинакового размера. Эти условия зафиксированы в нормативных документах, на которых ведется ориентирование при проверке качества песка.
Щебень относится к более крупной составляющей. Изготавливается он из морозостойких горных пород, прочность которых составляет 120 МПа. При выполнении этих условий уложенный асфальтобетон способен выдерживать около 50 циклов заморозок и оттаиваний.
Также щебень может изготавливаться из доменного шлака прочностью 80-100 МПа. Во время проверки щебня уделяется внимание конфигурации его зерен. Каждое из них должно иметь форму тетраэдра с острыми кромками или куба. Количество плоских составляющих может быть не более 15% от общей массы. При отсутствии щебня его часто заменяют гравием. Однако перед применением с ним проводится дробление. Делается это с целью формирования у зерен острых кромок.
Добавки
Обязательным условием высокого качества асфальтобетона является наличие добавок. Это могут быть различные целлюлозные волокна, повышающие пластичные свойства покрытия.
При изготовлении литого асфальта в качестве добавочной составляющей используется минеральный порошок, задача которого состоит в связке между собой щебня и песка. Кроме того, он взаимодействует с битумом, повышая у конечного продукта гидрофильность. Это достигается путем набухания мельчайших частиц порошка во время контакта с битумом.
Изготавливается минеральный порошок из доломитов или известковых шлаков. Также допускается применять доменные отходы или заменители другого типа, к которым относится топливная зола.
После укладки литого асфальта его поверхность подвергается чернению. Для этого используется щебень, который изготавливается в специальном оборудовании, где он перемешивается с вяжущим веществом. Необходимость чернения полотна состоит том, чтобы усилить контакт асфальтобетона с покрышками автомобилей.
Процесс производства раствора
Изготовление раствора для последующего асфальтирования проводится в следующем порядке:
- Песок смешивается со щебнем, и вместе они перемещаются с помощью транспортера в сушильный барабан для удаления влаги. После окончания сушки смесь в барабане подогревается до требуемой температуры.
- Доведенные до нужного состояния фракции поступают в смесительный барабан. Параллельно такая же процедура проводится с добавками, из которых также удаляется влага. Затем они транспортируются в смесительный барабан, где соединяются с песком и щебнем.
- Готовый раствор помещается в транспортное средство, которое доставляет их к месту укладки.
Если расстояние от точки изготовления асфальтобетона до рабочей территории небольшое, то в качестве транспортного средства могут использоваться самосвалы. Когда проводится укладка литого асфальтобетона, то для этой цели чаще используются кохеры. На таком оборудовании установлена специальная бочка, в которой смесь постоянно перемешивается и подогревается до требуемой температуры. В результате готовый раствор не теряет своих характеристик по мере транспортировки. Это очень важно для формирования качественного конечного покрытия.
Разновидности смесей
Производимые асфальтобетонные смеси разделяются на 5 типов:
- I тип. Изготавливаемый раствор используется для укладки на автомобильных трассах или мостах. Размеры щебня в такой смеси составляют 5-15 мм.
- II тип. Гранулы щебня здесь доходят до 20 мм. Доставка к месту работы ведется автотранспортом, покрытым защитным тентом. Такой раствор после укладки нуждается в виброуплотнении.
- III тип. Это особый вид раствора, который используется для асфальтирования аэродромов. Размер гранул щебня составляет порядка 40 мм.
- IV тип. Здесь фракция щебня не превышает размеры 5 мм, поэтому такое покрытие применяется в неответственных местах. Таким типом смеси покрываются пешеходные дорожки или полы в квартире.
- V тип. Максимальная величина гранул щебня составляет 20 мм. Основное применение такого типа раствора — для покрытия асфальтобетоном пространства между рельсами трамвайных путей.
Каждый тип смесей используется для укладки на конкретных участках территории.
Используемое оборудование
Для качественного нанесения покрытия применяется специализированное оборудование. В первую очередь это касается укладки литого асфальтобетона. Для работы используют следующие агрегаты:
- Кохеры. Такая техника в основном требуется для перевозки литого асфальтобетона, чтобы он не потерял в процессе транспортировки своих параметров. Для этого сверху устанавливается бочка объемом от 500 до 12000 л. В процессе движения она вращается. Это обеспечивает постоянное перемешивание раствора, чтобы он в дороге не схватился. Кроме того, смесь подогревается для поддержания нужной температуры.
- Гудронаторы. Это тоже автомобили с бочками, из которых удобно вести разлив смеси для укладки на дорогу.
- Асфальтоукладчики. У данного оборудования присутствует жаростойкая резина, выдерживающая высокую температуру. Скорость движения алфальтоукладчика во время работы составляет 3 м/мин.
- Рециклеры. На машине установлена вращающаяся бочка, а смесь в ней перемешивается с помощью имеющихся лопаток. Здесь также предусмотрен ее подогрев.
- Автомобили-ремонтеры. Данные транспортные средства относятся к универсальному оборудованию, поскольку с их помощью ведется не только доставка смеси к месту работы, а и укладка.
Иногда для работы привлекаются финишеры. Обычно в них необходимость возникает при укладке асфальтобетона на железнодорожных мостах. Более подробно об особенностях работы спецтехники при формировании дорожного покрытия мы писали здесь.
Этапы асфальтирования
Где бы ни планировалась ведение асфальтирования, такая работа требует составления проекта. В нем утверждается подготовка всех необходимых материалов и планируемые работы. В случае необходимости проводятся геологические исследования местности с целью изучения рельефа и климатических условий. В подготовленных чертежах указывается конструкция будущего дорожного пирога. Асфальтирование относится к сложному процессу, который совершается в несколько этапов.
Подготовка основания
После составления плана непосредственно на месте начинается разработка территории. При необходимости ведется снос строений и вырубка растительности. Иногда процедура включает в себя выемку слоя почвы. Для этой цели часто используется специальное фрезерное оборудование. С его помощью проводится выравнивание участков для устранения существующих перепадов.
Затем подготовленное основание грунтуется. Для этого оно обрабатывается битумной эмульсией. В некоторых случаях укладка асфальтобетона ведется на старое покрытие. Если оно сохранилось в хорошем состоянии, то его можно использовать в качестве базы. Чаще всего так поступают тогда, когда старый слой представляет собой литой асфальтобетон. Такое покрытие обладает долговечностью, поэтому наличие в нем небольших трещин не является критичным. Они просто ремонтируются путем их расширения и последующей заливки раствором.
Чтобы не выйти за пределы размеченной территории, по краям дороги может устанавливаться деревянная опалубка. Ее высота должна соответствовать уровню будущего покрытия. Однако потребность в ней отпадает при использовании колесно-рельсового укладчика.
Процедура укладки
После доставки горячей смеси она высыпается на место укладки вне зависимости от вида транспортного средства. Это может быть самосвал или кохер. В последнем случае снизу открывается люк, и под давлением вращающихся шнеков раствор вытекает из бочки. Основным условием является полная выработка всего горячего асфальтобетона на протяжении одной смены, поскольку смесь не может оставаться в кохере. Если такое допустить, то извлечь ее на следующий день будет невозможно.
После окончания рабочего дня устанавливается деревянный брус. На следующий день он убирается, и застывшее покрытие размягчается для хорошей стыковки с новой порцией разогретого асфальтобетона.
Когда работа ведется с обычным асфальтом, то разравнивание покрытия происходит с помощью дорожных катков. В этом отношении литой асфальт имеет серьезное преимущество, поскольку жидкая масса обладает текучестью, что исключает потребность применения катков. Сразу после застывания формируется необходимая плотность асфальтобетона. При этом в некоторых случаях допускается трамбовка раствора с помощью автоукладчика. Данный процесс происходит с применением вибротрамбовочного бруса, встроенным в оборудовании.
Поверхностная обработка
Чтобы затвердевшему покрытию обеспечить максимальную долговечность, оно дополнительно улучшается. Для обычного асфальта сверху укладывается дополнительный тонкий слой полотна не более 4 см толщиной. Такое покрытие бывает 3 видов:
- В виде жидкой битумоминеральной смеси. В ее состав кроме мазута входят песок и минеральный порошок. Такой раствор хорошо закупоривает все мелкие трещины и поры, защищая поверхность асфальта от проникновения внутрь влаги.
- В состав битумоминеральной смеси добавляйся щебень. Это обеспечивает покрытию лучшее сцепление с покрышками автомобиля.
- Укладывается слой износа. Это мелкозернистая асфальтобетонная смесь, имеющая высокие показатели прочности. Она составляет толщину до 2 см. После прохождения некоторого времени слой демонтируется, и на его место укладывается новый. При этом основное покрытие остается в целостности.
После укладки литого бетона его поверхность подвергается чернению, поскольку такое покрытие обеспечивает плохой контакт с шинами автомобиля. Для этого на поверхность укладывается черный щебень, который специально доставляется самосвалами на объект в горячем состоянии. Затем он втапливается в асфальтобетон, что обеспечивает покрытию повышенную шероховатость.
Последующий ремонт
С течением времени в асфальтированной дороге могут появляться выбоины. Чтобы не совершать демонтаж всего полотна, проводится ямочный ремонт. Такие дефекты следует как можно быстрее устранять потому, что изношенный участок будет постепенно разрастаться. С этой целью яма с помощью отбойного молотка расширяется.
Затем на обработанную поверхность подается под большим напором воздушная струя, чтобы устранить всю имеющуюся грязь. Для этой цели используется компрессор. Все боковые поверхности ямы обрабатываются битумной эмульсией. После этого в подготовленное отверстие заливается горячий раствор.
Во время проведения ямочного ремонта допускается присутствие небольшого количества влаги, поскольку раствор хорошо сцепляется с основанием дороги. Однако нельзя допускать присутствия объемных луж. Связано это с тем, что после их высыхания будут формироваться пузырьки пара, что негативно скажется на внутренней структуре асфальтобетона.
Итого, процесс асфальтирования позволяет любому участку территории приобрести необходимую гладкость, прочность и эластичность. Это создает удобство для перемещения автомобилей. В процессе укладки покрытия необходимо строго придерживаться разработанной технологии. Только в этом случае полотно может послужить длительное время.
Игорь Коваль: «Действующие ГОСТы для добавок в бетон серьезно устарели»
Существующая нормативная база по разработке и применению добавок в бетон требует коррекции. Такие выводы делает руководитель научно-технического центра ООО «Полипласт Северо-Запад» Игорь Коваль. По его мнению, устаревшие ГОСТы не только не позволяют оценивать фактическую эффективность современных добавок, но и тормозят развитие рынка.
– Игорь Валерьевич, действительно ли действующая нормативная документация, а именно ГОСТы на химические и минеральные добавки в бетон, не отвечает запросам производителей?
– К сожалению, это так. Поэтому коррекция нормативов, касающихся применения добавок в бетоне, необходима. Один из важных отраслевых ГОСТ 30459-2008 «Добавки для бетонов и строительных растворов. Определение и оценка эффективности» не пересматривается уже 12 лет. Ряд методик уже не соответствует реальности, они устарели по номенклатуре типов добавок, технологиям производства конструкций, применения бетонов в холодный период года.
В частности, ГОСТ 30459-2008 при оценке эффективности добавок для ЖБИ использует режим прогрева +80 °С. При этом сравнение ведут на контрольном бездобавочном бетоне с величиной осадки конуса ОК = 1–4 см (марка смеси П1) и бетонах с суперпластификатором с ОК = 21 см (марка смеси П5). Техническая проблема в том, что в бетонах с абсолютно разными марками смеси П1 и П5 и неизменной величиной водоцементного отношения в 95% случаев результаты не покажут идентичную прочность – в частности, за счет действия расслоения смеси и погрешности испытаний.
Кроме того, температура +80 °С практически не используется в ЖБИ, КПД, ДСК и отрицательно влияет на физико-механические характеристики бетона по прочности и особенно на параметр качества – долговечность. Производственные режимы на современных продуктах и технологических линиях ограничены +50–60 °С. В связи с этим методика с оценкой при +80 °С и марках смеси П1 против П5 (ОК = 21 см и более), которая в реальности также не используется на заводах ЖБИ (за исключением СУБ или «кассет»), не позволяет оценивать эффективность добавок, т. е. нарушены смысл и цели, декларируемые в данном ГОСТ.
– Какие еще есть несоответствия?
– Серьезные проблемы с методикой оценки эффективности противоморозных добавок по «теплому» и «холодному» методам. Если первый метод используется на практике, то по второму, «холодному», оценить противоморозный эффект добавок почти невозможно. Даже обычные добавки-пластификаторы и просто бездобавочный бетон часто оказываются противоморозными. «Секрет Полишинеля» заключается во времени выдерживания бетона при оттаивании в нормальной температуре (+20 °С). Причем разрешенное время оттаивания до испытаний – от 24 до 48 часов – принимается согласно ТУ производителя добавок. На практике при температуре в теле бетона –12-15 °С не существует химических компонентов, обеспечивающих гидратацию цемента при условии использования добавок в разрешенном нормативами количестве не более 5% от массы цемента. Из этого следует, что бетоны, выдерживаемые по «холодному» методу, не твердеют на проверяемой минусовой температуре и прочность набирают из пластичного состояния смеси сразу после оттаивания за 24 или 48 часов. Ряд технических возможностей и адекватная оценка поликарбоксилатных добавок, несмотря на их активное применение, остались «за бортом» нормативов.
– Помогает ли сертификация добавок в бетон качественному развитию рынка стройматериалов?
– Сертификация – это важно и нужно! Вопрос заключается в квалификации и опыте оценивающих продукцию (бетон). Это скорее вопрос доверия к проверяющим и контролирующим органам, чем к самой процедуре, которая введена правильно.
В формате замещения. Рынок пенополистирола
В настоящее время, по данным экспертов, продолжается сокращение производства и потребления вспененного пенополистирола. Освободившуюся нишу все активнее заменяет экструдированный вид этого теплоизоляционного материала.
Пенополистирол широко применяется в строительстве новых зданий и сооружений, а также при отделке помещений. В объеме потребления теплоизоляционных материалов его доля достигает 30%. По оценке экспертов, в ближайшей перспективе она будет постепенно увеличиваться и через 5-7 лет достигнет показателя в 40%.
Генеральный директор АПРИ «Флай Плэнинг» Владимир Савченков отмечает, что главными плюсами пенополистирола являются: широкая сфера применения (от утепления подвальных помещений до использования на балконах, лоджиях и фасадах), а также долговечность, высокие теплоизоляционные свойства, легкость в применении, экологичность и доступная цена. «В качестве недостатков можно указать следующее: это легковоспламеняющийся материал, он разрушается под долгим воздействием солнечных лучей, также он отличается хрупкостью. Поэтому при транспортировке и использовании нужно соблюдать меры предосторожности. Но стоит отметить, что указанные недостатки с лихвой покрываются достоинствами. Это современный технологичный материал с универсальными свойствами и широким перечнем возможностей», – считает он.
Путем продавливания
Отметим, что пенополистирол, как теплоизоляционный материал, подразделяется на два вида: вспененный (EPS) и экструдированный (XPS). Производители данных продуктов между собой достаточно жестко конкурируют.
Согласно исследованию аналитического агентства DISCOVERY Research Group, по итогам трех кварталов 2019 года, объем рынка (производство и потребление) EPS в нашей стране составил 5,49 млн куб. м, XPS – 6,21 млн куб. м. В том числе российскими компаниями за данный период времени было экспортировано 6 тыс. куб. м вспененного пенополистирола и 120 тыс. куб. м экструдированного.
Экструдированный пенополистирол, как рассказывает руководитель направления «Полимерная изоляция» корпорации ТЕХНОНИКОЛЬ Алексей Касимов, создается из полистирола общего назначения (ПСОН) методом экструзии (путем продавливания вязкого расплава материала). В результате получается равномерная мелкопористая структура, что придает материалу прочность, практически нулевое водопоглощение и низкий показатель теплопроводности.
«Экструдированный пенополистирол может применяться в заглубленных конструкциях: фундаменты, подвалы, подземные паркинги, где эффективно защищает фундамент от теплопотерь и разрушительных сил морозного пучения. Также особенностью экструзионного пенополистирола является то, что он может использоваться при температуре от –70°С до +75°С. Благодаря этому материал активно используют в холодильных установках, катках и пр. В целом мы отмечаем ежегодное сокращение рынка EPS, при этом освободившуюся нишу замещает XPS», – добавляет Алексей Касимов.
Отвечая новым требованиям
Эксперты считают, что рост потребления экструдированного пенополистирола связан с трендом повышения энергоэффективности зданий. В частности, стандартный слой плит из этого материала в 50 мм сохраняет тепло в помещении так же, как метровая кирпичная или бетонная стена толщиной 2,5 м. Также XPS все активнее применяется в дорожном строительстве для предотвращения морозного пучения полотна. Материал препятствует промерзанию грунта и значительно увеличивает срок эксплуатации дорожного покрытия. Кроме того, экструдированный пенополистирол более прост в переработке – и его производители могут заниматься выпуском вторичных продуктов.
В целом, как отмечают игроки рынка, применение XPS позволяет существенно усовершенствовать и ускорить технологию строительства, значительно снизить затраты при создании новых конструкций, отвечающих новым требованиям строительных норм.
При этом они подчеркивают, что EPS как теплоизоляционный материал не уйдет с рынка совсем. Он останется востребован в бюджетном строительстве и утеплении малоэтажных индивидуальных домов. Кроме того, за счет совершенствования технологий производства этого материала будут повышаться его качественные характеристики и расширяться область применения.
Кстати
С 1 января 2020 года, в соответствии с приказом Росстандарта, в общероссийском классификаторе ОКПД 2 выделены отдельные коды для теплоизоляционных плит из пенополистирола, сэндвич-панелей с пенополистиролом и сэндвич-панелей с минеральной ватой. Предполагается, что это новшество поможет лучше идентифицировать теплоизоляционные продукты в области их применения, а также повысит качество сбора статистической информации, необходимой в том числе для оказания мер господдержки. Изменения в классификаторы подготовлены на основании предложений технической рабочей группы «Ассоциация производителей и поставщиков пенополистирола» в рамках научно-технического совета по развитию промышленности строительных материалов, изделий и конструкций при Минпромторге РФ.