AC DUOPAVE – технология для региональных автомобильных дорог

AC DUOPAVE – асфальтобетон, одновременно выполняющий функции верхнего и нижнего слоя покрытия – «Два в Одном». Технология AC DUOPAVE была разработана совместно с опытными экспертами дорожного хозяйства с целью увеличения срока службы дорог со средней и низкой интенсивностью движения, для временных дорог на участках строительства и в промышленных зонах. 

Автомобильные дороги являются важнейшей составной частью транспортной системы страны. От уровня транспортно-эксплуатационного состояния и развития сети автомобильных дорог общего пользования, обеспечивающих связи между регионами и населенными пунктами Российской Федерации, а также выходы на дорожную сеть сопредельных государств, во многом зависит решение задач достижения устойчивого экономического роста, улучшения условий предпринимательской деятельности и повышения качества жизни населения. 

Протяженность федеральных автомобильных дорог c твердым покрытием (твердое покрытие представляет собой дорожное покрытие в составе дорожных одежд капитального, облегченного и переходного типов) общего пользования к началу 2021 года составила 60,43 тыс. км, региональных и межмуниципальных 505,45 тыс. км и местных 987,78 тыс. км. Порядка 220 тыс. км дорог федерального и регионального значения составляют автомобильные дороги с грунтовым покрытием. Плотность автомобильных дорог с твердым покрытием на 1000 кв. км составляет около 66 км в 2022 г., для сравнения, в США плотность автодорог составляет около 636 км, в Германии – 180 км. К сожалению, более 30% дорог находится в удовлетворительном состоянии, в районе 40% автомобильных дорог в предельно нормативном состоянии и 30% – выше предельно допустимого состояния. А если взглянуть на статистику региональных дорог, где основными категориями являются II– IV с капитальными и облегченными типами дорожных одежд, то всего лишь 10% находятся выше предельно допустимого значения и 25–30% в предельно нормативном значении. В связи с этим возрастает необходимость применения материалов и технологий, позволяющих существенно повысить срок службы дорожных конструкций, особенно для автомобильных дорог регионального значения с облегченным и капитальным типом дорожной одежды. 

Одной из таких технологий, пользующихся популярностью за рубежом, является технология AC DUOPAVE «Два в Одном». АC DUOPAVE представляет собой однослойное асфальтобетонное покрытие, выполняющее функции нижнего слоя покрытия и слоя износа одновременно. Данная технология подходит для автомобильных дорог II, III и IV технических категорий, а также для временных подъездных путей в районах нового строительства и благоустройства. В качестве основного материала используется одноименная асфальтобетонная смесь AC Duopave 16. 

В рамках апробации данной технологии совместно с ООО МИП «МАДИ» были проведены работы по подбору состава асфальтобетонной смеси AC Duopave 16 с целью определения эффективности применения.

Рис. 1. Кривая зернового состава смеси и рекомендуемые пределы

Перед началом работ по подбору асфальтобетонной смеси были определены все качественные показатели исходных компонентов, предоставленных Заказчиком 01.07.2022 года: щебня гранитного фр. 4–8 мм; щебня гранитного фр. 8–16 мм, песка дробленого, вяжущего БНД 70/100 и минерального порошка. Все материалы соответствовали требованиям нормативно-технической документации. 

Исходя из полученных результатов, была запроектирована асфальтобетонная смесь с номинально максимальным размером зерен 16 мм – AC Duopave 16. Количество каждого минерального компонента назначалось таким образом, чтобы зерновой состав минеральной части смеси удовлетворял требованиям, рекомендованным зарубежными нормами (Report Rettenmaier и методическими рекомендациями SMA JENA). 

На основании зерновых составов исходных компонентов был принят зерновой состав. 

Первоначальное содержание вяжущего БНД 70/100 рассчитано, исходя из общей объемной плотности минерального заполнителя и стабилизирующей добавки VIATOP 66 в выбранном соотношении, и принято 5,4% сверх 100% минеральной части (с учетом рекомендованного Заказчиком минимального количества). Количество стабилизирующей добавки выбрано на основе многолетнего опыта ее применения и составило 0,4% св.100% минеральной части смеси. 

Изготовление образцов проводилось по методу приготовления образцов уплотнителем Маршалла (ГОСТ Р 58406.9-2019). Принятое количество ударов на каждой стороне образца – 50. 

Содержание воздушных пустот в образцах составило 1,0%. Данное значение меньше минимального рекомендованного Заказчиком (не менее 2,5%). 

Для определения оптимального количества вяжущего в лаборатории были приготовлены 2 (две) смеси с содержанием вяжущего с шагом 0,2% менее первоначального и определено содержание воздушных пустот в образцах. 

По результатам испытаний построена графическая модель предполагаемой зависимости содержания воздушных пустот от количества вяжущего, представленная на рис. 2. 

Рис. 2. Кривая зернового состава смеси и рекомендуемые пределы

Пунктирная линия является предполагаемой зависимостью между содержанием битума в смеси и количеством воздушных пустот, однако при изготовлении и испытании образцов с уменьшенным содержанием битума, зависимость описывается не прямой, а параболой с максимальным значением 2,5% воздушных пустот и подчиняется правилу створа, обнаруживая минимальное содержание воздушных пустот при оптимальном содержании битума в смеси (рис. 4). 

Рис. 4.

Согласно исследованиям, более быстрое возникновение колейности в верхнем слое происходит при низких значениях остаточной пористости (пустотности) «свежеуложенного» асфальтобетона, т.к. при неизбежно возникающем под воздействием автомобильного транспорта доуплотнении в виду малого количества пор и невозможности перераспределения частиц асфальтобетона между собой более быстрыми темпами начинаются сдвиговые процессы в слое. В связи с вышеизложенным было принято решение об изменении зернового состава смеси. Откорректированный состав представлен на рис. 3. 

Рис. 3. Откорректированная кривая зернового состава смеси и рекомендуемые пределы

В результате анализа ранее выполненных работ было принято решение об уменьшении количества вяжущего относительно рекомендованного для AC Duopave. Для определения оптимального содержания вяжущего были приготовлены несколько смесей с изменяемым содержанием БНД 70/100 как с применением в качестве стабилизирующей добавки VIATOP 66, так и VIATOP Premium. 

Физические и эксплуатационные характеристики асфальтобетонов типа AC Duopave 

В итоге дальнейшие определения основных физических характеристик и устойчивости к колееобразованию асфальтбетона будут выполняться на следующих составах: 

• для смеси с использованием VIATOP 66 – 4,6% сверх 100% минеральной части, 0,4% добавки, 
• для смеси с использованием VIATOP Premium – 4,7% сверх 100% минеральной части, 0,2% добавки.

На рис. 5 приведены кривые зерновых составов (сплошные линии) и допустимые пределы для асфальтобетонов типа ЩМА 16 по ГОСТ Р 58406.1 (зеленый цвет) и AC Duopave 16 (фиолетовый цвет) А16Вн (голубой цвет).

Рис. 5. Кривые зерновых составов:
зеленым цветом показаны пределы и кривая зернового
состав для ЩМА-16;
фиолетовым цветом – для AC Duopave;
синим – для асфальтобетона типов А16Вн и А16Вл

 

При, казалось бы, небольших отличиях, кривая зернового состав ЩМА имеет ярко выраженный сбег и, следовательно, доминирующее количество крупного для данного типа смеси щебня; кривая AC Duopave 16, занимая промежуточное положение между смесями типа АВ (плотными) и смесями типа ЩМА, имеет более крутой угол сбега, чем у плотных смесей, и по зерновому составу ближе к смесям типа ЩМА. На это указывает и кривая зависимости воздушных пустот от содержания вяжущего (рис. 2).

По результатам ранее проведённых исследований Г.Н. Кирюхин и Е.А. Смирнов установили, что пористость (пустотность) в асфальтобетоне типа ЩМА увеличивается пропорционально содержанию битума, а иные смеси, подчиняясь правилу створа, имеют максимальное значение пустот при оптимальном количестве вяжущего. Смесь AC Duopave 16 по своим характеристикам приближена по своей структуре к обычным асфальтобетонам, но имея более высокое содержание щебня, чем в плотных смесях, AC Duopave имеет высокое и стабильное внутреннее трение минеральной части и за счет этого компенсирует низкий показатель когезионного сцепления.

Таким образом, структура AC Duopave 16 в отличие от плотных асфальтобетонов, сочетая в себе достаточную жесткость и высокую деформативность, меньше зависит от физико-химических характеристик вяжущего. Учитывая тот факт, что на II (для некоторых климатических зон), III и IV категории автомобильных дорог не предусмотрено применения щебеночно-мастичного асфальтобетона в качестве слоя износа, то применения AC Duopave 16 является эффективным способом повышения долговечности покрытия. Также большим преимуществом использования технологии AC DUOPAVE «Два в Одном» является единоразовое устройство верхнего и нижнего слоев покрытия толщиной 6–8 см, что значительно снижает затраты при производстве работ. 

Ширяев Никита Игоревич 

ООО «Реттенмайер Рус» 

Россия, Москва, ул. Ленинская Слобода, д.19 

Nikita.Shiryaev@rettenmaier.ru