Суперпейв что это такое


Объемный метод проектирования составов асфальтобетонных смесей суперпейв

Рассматривается объемный метод проектирования составов асфальтобетонных смесей Суперпейв. Описываются особенности асфальтобетонных смесей, применяемых в России. Сравниваются уплотняемость различных смесей в сравнении со смесями, полученными объемным методом проектирования составов Суперпейв. Приводится описание особенностей системы Суперпейв.

Общей целью проектирования состава асфальтобетона является выбор экономичного сочетания материалов — так, чтобы при достаточной толщине и хорошем качестве строительства получилось покрытие, которое служит в течение ожидаемого срока в данных природных условиях при движении определенной интенсивности.

В США в качестве пионеров в области разработки новых асфальтобетонных технологий вначале выступали подрядчики-строители, например, A.L. Barber и F.J. Warren.

В период 1880-1900 г. в компании Барбера была разработана и очень широко внедрена технология песчаного асфальтобетона.

Уоррен, получивший за один год (май 1901 — апрель 1902) 6 патентов на щебеночный асфальтобетон, разработал зерновые составы и рабочие формулы смесей с максимальным размером щебня до 75 мм. Щебеночные асфальтобетоны с рационально подобранными зерновыми составами для зерен разной максимальной крупности имели пористость минерального остова примерно вдвое меньше песчаных, что позволило компании Уоррен Брозерс почти вдвое уменьшить расход битума и при этом повысить устойчивость к образованию колеи по сравнению с песчаными смесями компании Барбер-Грин. Кроме того, применение смесей с крупными зернами уменьшило опасность образования колеи, что сделало возможным применение менее вязких битумов, а это, по-видимому, положительно сказалось на устойчивости покрытия к образованию температурных трещин при охлаждении.

На сегодняшний день известно множество различных методов и способов проектирования состава асфальтобетона, но значительный интерес представляют методики, которые наиболее точно характеризуют физико-механические свойства и эксплуатационное поведение асфальтобетона — модуль упругости (жесткости) при различных температурах, устойчивость к образованию колеи, чувствительность к воздействию влаги (водостойкость), усталостная долговечность, трещиностойкость.

Литературный обзор

В качестве исполнителей научно-исследовательских работ, направленных на изучение и анализ Суперпейва, обычно выступают группы, состоящие из сотрудников различных университетов и центральных лабораторий крупных компаний, а также частные исследовательские институты и фирмы, например Asphalt Institute (штат Кентукки), Western Research Institute (штат Вайоминг), Advanced Asphalt Technologies, LLC (штат Вирджиния), ABATECH (Ноттингем, Англия, и штат Пенсильвания), Nichols Consulting Engineers (штат Калифорния) и др.

В исследованиях участвует ряд специалистов весьма высокой квалификации. Так, к исследованиям битумов и битумно-полимерных вяжущих были привлечены ученые-химики G. King, M. Bouldin, C. Petersen (США), L. Zanzotto (Канада), J.P. Planche (Франция) и другие.

Вместе с тем, для оценки свойств вяжущих современные методы реологии задействовали D.A. Anderson (университет штата Пенсильвания), его бывшие аспираты D.W. Christensen, H. Bahia, R. Dongre и их сотрудники, которые по основному образованию являются инженерами-дорожниками (точнее, civil engineers), а не химиками.

Исследованиями усталости асфальтобетона в первые годы разработки Суперпейва руководил C. Monismith (Калифорнийский университет в г. Беркли), а в настоящее время — M. Witczak (Аризонский университет), который сейчас одновременно возглавляет и группу, разрабатывающую новую инструкцию по проектированию нежестких дорожных одежд.

Тем самым соответствие подходов к прогнозированию разрушений в Суперпейве и методов расчета дорожных одежд на прочность обеспечивается автоматически.

К разработке методики прогнозирования хода процесса усталостного и низкотемпературного разрушения асфальтобетона был привлечен выдающийся специалист в области прочности композиционных материалов R.A. Schapery (Техасский университет в Остине).

Ему удалось решить сложную задачу о напряженном состоянии вязкоупругого материала вблизи вершины имеющейся в нем трещины и на этой основе построить теорию распространения трещин в вязкоупругих композитах при монотонном или пульсирующем нагружении.

На русском языке его большая статья на эту тему опубликована в книге «Механика композиционных материалов. Том 2», (Изд-во МИР, М. 1978, с.102–195). Эта теория была затем использована для расчета корпуса ракеты на твердом топливе, представляющем собой полимер, наполненный твердыми зернами, занимающими свыше 70 % объема.

Во многих отношениях этот композит напоминает асфальтобетон. Основываясь на теории R.A. Schapery, известный ученый в области механики грунтов и дорожных одежд R.L. Lytton (Техасский университет в Колледж-Стейшен) разработал методику прогноза усталости асфальтобетона по результатам его испытания на ползучесть с учетом нелинейной связи между напряжениями и деформациями, а также изменения механических свойств асфальтобетона при постепенном нарастании его поврежденности.

Работу в этом направлении продолжают ученые более молодого поколения Y.R. Kim, S.W. Park и H.J. Lee. Между исследователями и инженерами, работающими на АБЗ и строительстве дорог, имеется значительный разрыв, для преодоления которого требуется время.

Чтобы оперировать с таким фигурирующим в дорожных стандартах показателем свойств вяжущего и асфальтобетона, как комплексный модуль сдвига G*=Gʹ+iG˝ (где i — толщина испытуемого образца), инженер должен понимать, что такое комплексное число. Это практически важно, поскольку вещественная часть модуля G˝ характеризует упругость вяжущего, а его мнимая часть G˝ — вязкие свойства.

Для освоения таких понятий и новых приборов требуется техническая учеба. В стране имеется несколько учебных центров Суперпейва и передвижная лаборатория Федеральной дорожной администрации, оборудованная основными необходимыми приборами.

На протяжении 10 последних лет эта лаборатория ежегодно посещает несколько штатов и оказывает практическую помощь в проектировании асфальтобетонных смесей для конкретных местных условий.

В США нет общегосударственных, имеющих силу закона, дорожных стандартов типа российских СНиП «Автомобильные дороги» или ГОСТ Р «Геометрические элементы автомобильных дорог».

Федеральные нормативы носят рекомендательный характер, например, «Политика геометрического проектирования дорог и улиц». Дорожные стандарты обычно издаются Американской ассоциацией дорожных и транспортных представителей штатов (AASHTO). Они разрабатываются организациями или ассоциациями, в которые входят представители правительства и промышленности, изготовителей и потребителей, организации и частные лица. Их подготовка финансируется заинтересованными сторонами на добровольных началах при поддержке государства — Федеральной дорожной администрации (FHWA) и Транспортно-исследовательского отдела (TRB) Национальной академии наук.

Например, в 1956-1960 гг. ассоциация AASHO (Американская ассоциация государственных дорожных служащих, которая впоследствии была переименована в AASHTO, — Американская ассоциация государственных дорожно-транспортных служащих) организовала испытания нескольких сотен конструкций дорожных одежд разными нагрузками на полигоне в штате Иллинойс, а затем инициировала разработку чисто эмпирического метода расчета дорожных одежд, базируясь на результатах этих испытаний — метода AASHO.

К 1960 г. на этот эксперимент израсходовали 27 млн долл. В 1965 г. автор впервые узнал об испытаниях на полигоне AASHO из доклада, который сделал проф. Н.Н. Иванов в Ленинградском Доме ученых.

Назвав сумму 27 млн долл., Н.Н. Иванов доверительно сказал аудитории (это было в годы короткой «оттепели»): «Наверное, это больше, чем в нашей стране было истрачено на дорожные исследования за все годы. За такие деньги мы сделали бы более полезную работу».

Тогда автор считал это утверждение справедливым, но теперь он в этом не уверен. Мы до сих пор пользуемся коэффициентами приведения к расчетной нагрузке, найденными в этих испытаниях; показателями эксплуатационного состояния; «балкой Бенкельмана» для измерения прогиба покрытия и другими прямыми и косвенными результатами испытаний на полигоне.

Нормативные документы для проектирования нежестких и жестких дорожных одежд по методу AASHO периодически корректировали и переиздавали до 1993 г., когда приступили к разработке уже упоминавшегося механико-эмпирического метода (M-E Design).

Регулирование составов асфальтобетонных смесей в России и в мире

В Российском ГОСТ 9128 существует понятие пористых и высокопористых асфальтобетонных смесей, остаточная пористость которых составляет от 5 до 10% и свыше 10% соответственно. В большинстве случаев данный вид асфальтобетона применяется для устройства нижних слоев асфальтобетонной дорожной одежды с использованием щебня крупностью до 40 мм.

Установлено, что конструктивный слой из пористого асфальтобетона обладает высокой водопроницаемостью и периодически насыщается водой, теряя при этом свои прочностные характеристики. Вода может проникать в асфальтобетонный слой как сверху, сбоку, так и снизу из щебеночного основания, тем более, что в крупнозернистых смесях содержится большое количество взаимосвязанных открытых пор и они склонны к проникновению воды даже при остаточной пористости 5-7% [14].

В результате ослабевает вся конструкция дорожной одежды. В научных работах [12, 13] приводится множество реальных примеров преждевременного разрушения покрытий, где причиной являлись асфальтобетонные слои, которые поглощают и удерживают влагу. При насыщении водой и под действием движения автомобильного транспорта происходит отслоение битумной пленки от каменного материала, что приводит к дальнейшим повреждениям слоев асфальтобетона.

Также отмечается, что большинство выбоин и разрушений наблюдается не у оси, а у кромки покрытия, поскольку именно там происходит накопление влаги.

Кроме того, пористый асфальтобетон содержит меньшее количество битума и обладает более низким сопротивлением к усталости и растягивающим деформациям.

Как говорилось выше, в России данный вид асфальтобетона используют для устройства нижних слоев, которые, в соответствии с концепцией вечных дорожных одежд [9], должны обладать высокой стойкостью к усталости при растяжении. На рисунке 1 в виде схемы кратко изложена концепция вечных дорожных одежд.

Рисунок 1. Концепция вечных дорожных одежд

Огромный положительный опыт применения плотных смесей в нижних слоях покрытия накоплен в Санкт-Петербурге. При ремонте городских улиц и магистралей уже более 10 лет в качестве нижнего слоя покрытия применяется не пористый, а крупнозернистый плотный асфальтобетон типа А. Город одним из первых в России начал применять данную технологию, поэтому в данной работе считаю важным обратить на это внимание.

При применении крупнозернистых асфальтобетонов необходимо увеличить содержание щебня до 60-65%. Сравнивая зерновой состав крупнозернистых асфальтобетонных смесей (Тип А, пористая) по ГОСТ 9128 с зерновыми составами асфальтобетонов как Европы, так и США (табл. 1), можно сделать вывод, что в требованиях к нашим крупнозернистым смесям ограничивается количество щебня 50-60% [4].

В то же время, в стандартах других стран содержание щебня составляет от 50 до 75%. Также следует отметить, что содержание щебня растет при увеличении его крупности (см. табл. 1).

Во всех спецификациях и комментариях к ним рекомендуется приближать зерновой состав к нижней границе грансостава для повышения жесткости слоя и увеличения его сдвигоустойчивости. Смеси, близкие к нижней границе контрольных пределов (те, что проходят ниже рекомендуемой зоны и кривой максимальной плотности), имеют лучшую каменную структуру и повышенную устойчивость к колееобразованию.

Занижая количество щебня в крупнозернистых смесях и одновременно увеличивая их мелкую составляющую, мы получаем в зоне наиболее опасных сжимающих нагрузок (см. рис.1) асфальтобетон, склонный к накоплению пластических деформаций и к колееобразованию, который относится к легкоуплотняемым, пластичным смесям, это также подтверждается в работе [3].

На автодорогах с большой интенсивностью и грузонапряженностью движения в слоях покрытия не рекомендуется применять асфальтобетон типа Б, поскольку его зерновой состав относится к легкоуплотняемым асфальтобетонам.

В лаборатории ЗАО «ВАД» был проведен сравнительный эксперимент по определению склонности к уплотняемости различных смесей на гираторе-компакторе. Данный прибор позволяет изготавливать образцы из асфальтобетонной смеси диаметром 100 и 150 мм путем вращения относительно вертикальной оси специальной стальной формы под постоянным углом наклона и с приложением вертикального давления 600 кПа, что примерно соответствует давлению колеса автомобиля на покрытие.

Таблица 1. Сравнение зерновых составов асфальтобетонных смесей

Размер сита

Наименование норм, спецификаций, страна

Россия,

ГОСТ 9128-2013

Финские нормы 2000

США, штаты

Австралия AAPA

Канада (Новая Шотландия)

Аляска 2004

Вашингтон WSDOT 2010

Суперпейв 1999

Тип А

пористые

АВК 32

АВS 22

Type 1

NMSS 25 мм

NMSS 37,5

D0,45

Dmss (40 мм)

NMSS 25 мм

АС 40

Type A

Размер зерен, мм, мельче

40 (37,5)

90-100

90-100

90-100

100

100

100

90-100

100

90-100

100

28

-

-

70-82

90-100

-

-

-

-

-

-

25 (25)

-

-

-

-

100

90-100

-

81

72-87

95-100

20 (19)

66-90

75-100

62-78

70-86

80-90

< 90

-

73,2

58-76

-

15 (12,5)

56-70

64-100

42-62

55-74

60-84

-

-

64,3

-

60-80

10 (9,5)

48-62

52-88

34-55

45-65

48-78

-

-

53,6

38-58

-

5 (4,75)

40-50

40-60

22-43

29-51

28-63

30-46 (39)

(34,7)

39,2

27-43

25-50

2,5 (2,36)

28-38

28-60

18-36

21-43

14-55

19-45 (27-31)

15-41 (23-27)

28,7

16-33

15-45

1,25 (1,18)

20-28

16-60

13-30

14-34

9-44

(18-24)

(15,5-21,5)

21,0

11-26

-

0,63 (0,6)

14-20

10-60

10-23

10-27

6-34

(13,6-17,6)

(11,7-15,7)

15,4

7-20

-

0,315 (0,3)

10-16

8-37

8-18

8-23

5-24

(11,4)

(10,0)

11,3

5-14

3-18

0,16

6-12

5-20

5-13

6-14

4-16

8,3

4-10

-

0,071 (0,075)

4-10

2-8

3-9

5-9

3-7

1-7

0-6

5,8

3-6

1-7

Примечание: в скобках даны размеры сит в соответствии с американским стандартом. В столбцах зерновых составов США в скобках указаны рекомендуемые значения.

NMSS — номинальный максимальный размер сита, на один размер больше первого сита, остаток на котором превышает 10% MSS — максимальный размер стандартного сита на один больше номинального.

В результате смесь подвергается сдвиговым деформациям и уплотнение происходит без разрушения, дробления, изменения зернового состава и структуры, в отличие от процесса изготовления образцов при постоянном давлении на прессе стандартным способом.

При этом на гираторе-компакторе существует несколько режимов изготовления образцов — до требуемой (заданной) плотности, по количеству оборотов при уплотнении и до заданной высоты образца.

Таким образом, помимо обычного изготовления образцов для проведения дальнейших испытаний, по числу оборотов при формовании на гираторе-компакторе мы можем оценивать склонность смеси к уплотняемости (то есть, малое число оборотов — смесь легкоуплотняемая, большое число оборотов — трудноуплотняемая, жесткая смесь).

В результате мы получаем информацию, которая косвенно характеризует как технологические свойства асфальтобетонной смеси, так и ее дальнейшее эксплуатационное поведение (устойчивость к колееобразованию).

Сравнение уплотняемости различных смесей: система Суперпейв в действии

Как видно из данных, приведенных в таблице 2, наибольшую склонность к уплотнению показала смесь типа Б, которая всего за 35 оборотов гиратора достигла требуемой плотности, смесь типа А № 3 с высоким (в пределах ГОСТ) содержанием частиц размером мельче 0,63 мм также можно отнести к легкоуплотняемым, на дороге, при интенсивном движении, такой асфальтобетон будет склонен накапливать пластические деформации.

Смесь типа А № 1, выпускаемая по утвержденному рецепту завода АБЗ-ВАД, и экспериментальная смесь типа А № 2, с минимальным в пределах ГОСТ содержанием частиц размером мельче 0,63 мм показали высокую устойчивость к уплотняемости (уплотнению), что свидетельствует о наличии жесткой каменной структуры в материале.

На уплотнение таких асфальтобетонных смесей потребуется затратить большее количество энергоресурсов, но в то же время данные асфальтобетоны будут более устойчивыми к колееобразованию.

Таблица 2. Сравнение уплотняемости различных смесей

Наименование показателя

Наименование смеси

м/з Тип А № 1 с содерж. щебня 56% и частиц

novainfo.ru

«Суперпейв»: проектирование состава смеси

Мы завершаем публикацию серии статей, посвященных новой американской системе проектирования асфальтобетонных смесей – «Суперпейв» (Superpave). Были рассмотрены требования к вяжущему, каменному материалу, а этот обзор посвящен проектированию состава асфальтобетонной смеси.

Этапы проектирования смеси

Проектирование асфальтобетонной смеси включает в себя следующие этапы [1–4].

1. Выбирают битумное вяжущее, эксплуатационная марка которого, например, PG 58–34, должна соответствовать природным условиям местности в отношении расчетных летней и зимней температуры и условиям движения (суммарное число проездов расчетных осей по одной полосе и скорость движения). Этот этап подробно описан в первом обзоре данной серии.

2. Выбирают каменные материалы и составляют из них смесь. Эти материалы должны отвечать «согласованным» требованиям (угловатость крупных зерен, угловатость мелких зерен, содержание зерен пластинчатой и игловатой формы, содержание глинистых частиц) и требованиям к свойствам материнской породы (износостойкость, морозостойкость, содержание вредных примесей). Намечают комбинацию нескольких составляющих каменного материала, например, три фракции щебня, песок и минеральный порошок, так, чтобы кривая зернового состава минерального материала не выходила за пределы контрольных точек. Этот этап подробно рассмотрен во втором обзоре данной серии.

Таких предварительных вариантов зернового состава каменного материала (trial blend) в «Суперпейве» принято выбирать не менее трех.

3. Для каждого из вариантов зернового состава намечают предварительную рабочую формулу смеси (Job Mix Formula). В ней указывают зерновой состав каменного материала и предварительное содержание битума, которое задают на основе имеющегося опыта. Кроме кривой зернового состава данного варианта, приводят контрольные точки, соединенные отрезками прямых, а также те пределы, в которых допускается отклонение зернового состава (tolerance) производственной смеси от намеченного лабораторного состава (табл. 1 и рис. 1).

Намечая предварительные варианты зернового состава, учитывают, что соотношение содержаний минерального порошка и вяжущего по весу – так называемое dust-to-binder ratio (пыле-битумное отношение) должно, по требованиям «Суперпейва» (AASHTOM 323 [1]), быть в пределах 0,6–1,2, а для очень мелкозернистых смесей с номинальной крупностью 4,75 мм – в пределах 0,9–2,0. Впрочем, в некоторых штатах действуют другие нормы: в Небраске, например, принимают 0,7–1,7; в штате Вашингтон – 0,6–1,6 и так далее. Кроме того, часто принимают во внимание, что при подаче составляющих и при приготовлении асфальтобетонной смеси содержание каменных частиц фракции минерального порошка может увеличиться за счет истирания крупных зерен, а поэтому повышают ожидаемое содержание частиц мельче 0,075 мм примерно на 1% (от веса каменного материала).

4. Наметив рабочие формулы трех-четырех вариантов смеси, включая ориентировочное содержание вяжущего, готовят цилиндрические образцы диаметром 150 мм и высотой около 115 мм. Их уплотняют на жираторном приборе. Затем анализируют структуру уплотненной смеси в терминах объемных долей, приходящихся на вяжущее, каменный материал и воздушные поры. Процедура уплотнения и объемное проектирование смеси будут далее рассмотрены подробно на примере.

5. На основе анализа структуры вариантов смеси выбирают один вариант зернового состава, для которого формуют образцы с разным содержанием битума (обычно – при четырех содержаниях битума), и приходят к выводу об оптимальном его содержании. Определение оптимального содержания битума также рассмотрено ниже. В результате приходят к искомой рабочей формуле смеси.

6. Проверяют водостойкость и морозостойкость смеси по стандарту AASHTO T 283 [5]. Для этого испытывают на раскол цилиндры, подвергнутые водонасыщению и замораживанию. Образцы должны иметь прочность на растяжение при расколе не ниже 0,70 от первоначальной. Этот метод считается не очень совершенным и сейчас дорабатывается.

7. Определяют механические характеристики запроектированной смеси при кратковременной нагрузке по стандарту AASHTO TP 79-09 с целью оценки поведения асфальтобетона в покрытии [6].

Уплотнение образцов

В лаборатории стремятся уплотнить образец смеси в условиях, как можно ближе воспроизводящих плотность, получаемую в покрытии. Поэтому используемый в «Суперпейве» прибор жираторного (вращательного) уплотнения является ключевым в методике проектирования состава смеси.

При разработке всех методов проектирования состава асфальтобетонной смеси важнейшим являлся вопрос получения образцов, воспроизводящих плотность и прочность (например, на растяжение при расколе), получаемую для материала в покрытии после его укатки, а затем – после доуплотнения под действием транспортных средств. Метод Хвима вначале предусматривал ударное уплотнение, а впоследствии – штыкование. В методе Маршалла образец уплотняли на механическом компакторе повторными ударами цилиндрического груза с плоской подошвой, причем число ударов выбирали в зависимости от глубины расположения слоя в дорожной одежде и от категории движения. Во время исследований по созданию «Суперпейва» были рассмотрены пять способов уплотнения: ударный, штыкование, жираторный (уплотнение сдвигом при вращении), комбинация штыкования с вибрацией и уплотнение плиты укаткой с последующим высверливанием образца [8, 9]. Образцы сравнивали с уплотненными в дорожном покрытии, сопоставляя пористости, прочности на растяжение, предельные относительные деформации при растяжении, модули упругости при сжатии и растяжении, деформации при ползучести. По совокупности всех критериев, включая трудоемкость и разброс повторных испытаний, был выбран метод жираторного уплотнения. Прибор жираторного уплотнения поставляют вместе с печью для определения содержания битума выжиганием (по весьма совершенной методике). Вместе с жираторным прибором поставляется калибровочное устройство и программное обеспечение.

Полную версию статьи читайте в номере.

www.avtodorogi-magazine.ru

СУПЕРПЕЙВ В РОССИИ

ЗАО ПКФ «РБДС» выполняет все виды работ по строительству, реконструкции, капитальному и текущему ремонту автомобильных дорог всех технических категорий, искусственных сооружений, объектов авиационной инфраструктуры, иных технически сложных объектов. Осуществляет функции генерального подрядчика, является членом СРО.

Предприятие уделяет большое внимание освоению и внедрению прогрессивно-инновационных технологий при строительстве и ремонте автомобильных дорог, позволяющих значительно улучшить качество работ и увеличить продолжительность межремонтных сроков.

Среди других Заказчиков основным на сегодняшний день для ЗАО ПКФ «РБДС» выступает Федеральное казенное учреждение «Управление автомобильной магистрали Москва-Бобруйск Федерального дорожного агентства» (ФКУ Упрдор Москва-Бобруйск).

Следует отметить, что с 2014 года организацией ЗАО ПКФ «РБДС» было восстановлено более 75 км асфальтобетонного покрытия методом холодной регенерации, с применением мобильной смесительной установки. Применение такой технологии восстановления покрытий и оснований позволяет существенно удешевить ремонт дорог за счет вторичного использования материала старой дорожной одежды.

В 2016 году впервые в Смоленской области был отремонтирован участок протяженностью 40 км по технологии устройства тонкослойных покрытий из битумоминеральной смеси методом «Новачип». Важно отметить, что битумоминеральные смеси укладывались на асфальтобетон, который был спроектирован по принципам Американской системы Суперпейв.

Впервые асфальтобетонная смесь, спроектированная по системе Суперпейв начала осваиваться ЗАО ПКФ «РБДС» в 2015году. Данная асфальтобетонная смесь применялась для устройства верхнего слоя покрытия при капитальном ремонте автомобильной дороги Р-120 Орел — Брянск – Смоленск — граница с Республикой Белоруссия км 310 — км 320 в Смоленской области. Площадь первого опытного участка составила 10940м2 покрытия.

Таким образом в 2016 году ЗАО ПКФ «РБДС» наладило массовый выпуск асфальтобетонных смесей спроектированных по системе Суперпейв на асфальтосмесительной установке Black Move производительностью 160 тонн в час фирмы AMMANN. Выпущенная асфальтобетонная смесь укладывалась на автомобильной дороги Р-120 Орел — Брянск – Смоленск — граница с Республикой Белоруссия на обходе г. Смоленска участок км 29 – км 33 в верхний слой покрытия -70329 м2, а на участке км 330-км 350 в выравнивающий слой покрытия-409326 м2.

На сегодняшний день работу по проектированию асфальтобетонных смесей по системе Суперпейв для ЗАО ПКФ «РБДС» выполняют сотрудники лаборатории ФКУ Упрдор Москва-Бобруйск. В лаборатории Заказчика имеется необходимое оборудование для проектирования таких смесей.

Так же важно отметить, что эти новые асфальтобетонные смеси проектируются из местных инертных материалов (песок, щебень) имеющихся на территории Смоленской области.

Основываясь на Американскую и Российскую методическую и нормативную базу, которая обеспечивает оценку контроля качества ЗАО ПКФ «РБДС» разработали свои регламенты по выпуску асфальтобетонных смесей спроектированных по системе Суперпейв и устройства слоёв покрытия из этой смеси.

На сегодняшний день постоянно ведётся мониторинг за экспериментальными участками асфальтобетонных покрытий, построенных с применением асфальтобетонов с параметрами, основанными на принципах Суперпейв. ЗАО ПКФ «РБДС» считает для себя, что внедрение новой методологии в практику является важным делом. Это позволяет и помогает определить дальнейшие пути развития предприятия, строить планы на ближайшую перспективу. В связи с этим ЗАО ПКФ «РБДС» в первую очередь организовала выезд в Германию своих специалистов для обучения в формировании своей современной лаборатории. Далее – приобретение лабораторного оборудования. Например, приобретение динамического вискозиметра для битумного вяжущего позволило на АБЗ усилить контроль над битумом в процессе приготовления асфальтобетонной смеси, её укладке и уплотнении. Квадратные сита с соответствующими размерами отверстий для контроля зернового состава смеси и т.д.

Таким образом, перспектива развития ЗАО ПКФ «РБДС» в этом направлении оценивается достаточно оптимистично. Путь, выбранный предприятием на внедрение всего нового и передового, приведёт к качественному скачку в работе. Безусловно, будут сложности, в особенности внедрения асфальтобетонных смесей по системе Суперпейв, так как существуют достоинства и недостатки.

dorogniki.com

Суперпейв: требования к вяжущему

В США разработана и широко внедряется новая система проектирования асфальтобетонных смесей – Суперпейв (Superpave).

Эта система привнесла новую концепцию требований к вяжущему и каменному материалу, новые методики и приборы для их испытания, новый метод подбора состава смеси и оценки ее показателей. Суперпейв уже привел к изменениям в технологии асфальтобетона в США и оказал заметное влияние на нее в ряде стран. Первое сообщение о Суперпейве в России было сделано автором этой статьи сразу после окончания его разработки в 1993 году на расширенном заседании Ассоциации асфальтобетона в городе Павловске. Обстоятельный двухдневный курс лекций на эту тему прочел в декабре 2013 года в Санкт­Петербурге один из разработчиков Суперпейва, американский профессор H. Bahia. Мы предлагаем вниманию читателей серию из трех обзоров, посвященных Суперпейву. В первом будут рассмотрены требования к вяжущему, во втором – к каменному материалу, а в третьем – к асфальтобетонной смеси.

Цель и причиныразработки Суперпейва

В США из общего протяжения 4,3 млн км дорог с твердым покрытием 93% приходится на асфальтобетонные. В последние годы, по данным Национальной Ассоциации асфальтобетона (NAPA – National Asphalt Pavement Association), в стране 4000 асфальтобетонных заводов ежегодно производят от 500 до 550 млн т смеси общей стоимостью свыше 30 млрд долл. В дорожной отрасли работают примерно 300 тыс. американцев. При населении 314 млн в стране свыше 200 млн (88% взрослых) имеют водительские права и фактически ежедневно ощущают состояние дорожных покрытий. Транспортные задержки и объезды на период производства ремонтных работ вызывают всеобщее недовольство.

Федеральное правительство в 1987 году организовало дорожную исследовательскую программу (Strategic Highway Research Program – SHRP) с целью повышения качества и увеличения срока службы дорожных одежд и мостов, выделив на нее 150 млн долл. на 5 лет. Треть этой суммы предназначалась для исследования асфальтобетона с целью разработки нового метода проектирования состава смесей [1]. При этом, хотя исследования должны были проводиться до 1993 года, внедрение было предусмотрено начать уже в 1992 году, и для этого Федеральной дорожной администрации (FHWA) были выделены 108 млн долл на внедрение результатов SHRP с 1992 по 2002 год [2].

Особенности системы Суперпейв становятся яснее после анализа причин ее разработки. Причин было несколько.

1. К началу 1980­х годов покрытия Национальной системы между­штатных дорог пришли в неудовлетворительное состояние на большой части протяжения. Хотя в 1982 году конгресс выделил значительную сумму – 58 млрд долл. на дорожные работы в течение четырех лет, это не решило проблему. Стало ясно, что нужны новые технические решения.

2. Осенью 1973 года произошел нефтяной кризис: ассоциация нефтедобывающих арабских стран ОПЕК снизила добычу нефти, чтобы повлиять на мировые цены и оказать на западные страны политическое давление. Это привело к удорожанию нефти в четыре раза за последующий год и, соответственно, к удорожанию битума и асфальтобетонной смеси.

3. Под влиянием нефтяного кризиса США расширили источники импорта нефти, и НПЗ страны стали производить битумы из примерно 200 разных источников сырой нефти. В прежние годы нефтеперерабатывающие компании редко меняли свои источники сырья. Такая практика приводила к тому, что битум, поступавший из одних и тех же источников, имел постоянные свойства из года в год. После нефтяного кризиса возникла ситуация, когда крупные нефтеперерабатывающие предприятия могли менять источники сырья каждые несколько дней. Такая ситуация вызвала заметные колебания свойств битума, как химических, так и физических.

В результате при одной и той же паспортной марке по пенетрации (глубине проникания стандартной иглы) битумы существенно отличались друг от друга по свойствам. Накопленный дорожниками в каждом данном штате или округе опыт, позволявший интуитивно принимать нужное решение, стал почти бесполезным. По этому поводу в 1983 году представитель штата Теннеси в Федеральной дорожной администрации Боб Феррис (Bob Farris) публично заявил: «Asphalt was not as sticky as it used to be» – «Битум перестал быть таким клейким, как был раньше». Многие дорожники подозревали, что в связи с удорожанием нефтепродуктов технологи нефтеперерабатывающей промышленности стали отбирать из нефти для дорогих промышленных масел больше ароматических углеводородов, обедняя масляную составляющую битумов. Эти подозрения, однако, не были впоследствии ни подтверждены, ни опровергнуты.

Полную версию статьи читайте в номере.

www.avtodorogi-magazine.ru

В России начнут делать «суперасфальт»: что это такое и когда он появится в Ленобласти

Вскоре российские дороги обновятся по новой технологии Superpave, которая позволит сохранять состояние полотна в два раза дольше. Ivbg.ru рассказывает, в чём преимущества новой системы, чем она отличается от нынешней и когда её будут использовать в Ленинградской области 

Что такое «суперасфальт»

Superior Performance Pavements (Superpave) в дословном переводе означает «способ проектирования составов асфальтобетонных смесей для автодорожных покрытий с высокими эксплуатационными характеристиками». Технология позволяет выдерживать большие перепады температур, а также она прочна к интенсивному потоку транспортных средств.

С помощью Superpave дорожное полотно будет более прочным и долговечным, что позволит реже проводить капитальный ремонт. Сейчас срок службы дороги составляет 4-5 лет, с применением новой системы он вырастет до 12. Капитальный ремонт будет проводиться один раз в 24 года.

Из чего состоит технология?

Источник: Интернет

Superpave имеет ряд составляющих, при которых определяется устойчивость определённой марки битума вяжущего к разным температурам. Для этого специально разработана шкала PG Grade, которая основана на реологических свойствах вяжущего и температурных диапазонах его применения. Шкала PG, в отличие от существующей стандартной классификации, позволяет подобрать вяжущее под определенные условия эксплуатации гораздо точнее. Применение этого метода служит гарантом увеличения срока службы дорожного полотна.

Также характеристик материала, используемого по методу Superpave, схожи с существующими: износостойкость, морозостойкость, содержание дробленых зерен, глинистых частиц, лещадных и игловатых зерен. При этом размер составляющих в технологии отличается от тех, которые применяются сейчас. Специалисты полагают, что узкие фракции гранулометрического состава каменного материала и применение сит с квадратными ячейками позволит создать более плотную массу, которая в последствии обеспечит эффективное сопротивление пластическим деформациям и усталостным разрушениям.

Чем отличается новая система укладки от нынешней?

Источник: Интернет

Существующая технология укладки асфальтового покрытия является устаревшей, Superpave имеет ряд преимуществ, которые не сравнятся с нынешней.

Надёжность. При классическом методе дорожное полотно служит до семи лет и рассчитано на нагрузку до шести тонн на ось. Superpave продлит «жизнь» асфальтобетонного покрытия до 12 лет, при этом оно сможет выдерживать нагрузку до 12 тонн на ось.

Экономичность. Superpave обходится дороже примерно на 10-20% по отношению к классической технологии. Однако новый метод увеличивает срок службы дорожного полотна на 30-50%, что способствует увеличению его межремонтных сроков.

Стандарты. Классический метод предусматривает старые технологии, ГОСТы и СНИПы, которые не соответствует существующим нагрузкам на асфальтобетонное покрытие.

В чём плюсы новой системы?

Источник: Интернет

Superpave применяется с помощью холодного ресайклинга, технология которого максимально снижает возможность возникновения старых трещин, исключает возможность возникновения трещин из-за неровностей нижележащих слоев, выровняет профиль дорожного полотна и многое другой. Технология осуществляется с помощью специального транспортного средства Wirtgen WR250, которая оснащена фрезерным барабаном, перерабатывающим и укрепляющим дорожное полотно с помощью внесения специальных добавок и стабилизаторов без необходимости подвоза большого количества допматериалов.

Когда «суперасфальт» появится в Ленинградской области

Цена такой технологии очень высока, поэтому применять её будут только на крупных федеральных трассах. Первую тысячу километров «суперасфальта» уложат в 2019-2020 году на трассе «Таврида» в Крыму. Также он уже применяется в тестовом режиме в в Московской области и Северо-Западном федеральном округе: на трассе А-114 Вологда–Тихвин, М-5 «Урал», А-108 Московское большое кольцо. Общая протяжённость дорог составила 550 км. 

Несмотря на уже сформировавшиеся итоги исследования изобретенной технологии в США, российские специалисты смогут увидеть «поведение» новых дорог только спустя несколько лет, так как именно время поможет определить, насколько Superpave устойчив к температурным скачкам в нашей стране.

ivbg.ru


Смотрите также