сотрудник
Россия
сотрудник
США
студент
Белгородская область, Россия
аспирант
Белгородская область, Россия
ГРНТИ 67.09 Строительные материалы и изделия
ББК 383 Строительные материалы и изделия
Рассмотрена проблема ограничения типоразмерного ряда механизмов привода гравитационных в настоящее время в большинстве регионах России при капитальном ремонте автомобильных дорог часто используют технологию холодной регенерации существующего асфальтобетонного покрытия. Технология холодной регенерации заключается в измельчении материала существующего асфальтобетонного покрытия в частности с захватом части щебеночного слоя основания преимущественно холодным фрезерованием, перемешивании смеси на дороге или в специальных установках (с добавлением органических и неорганических вяжущих, нового скелетного материала и других добавок), распределении полученной смеси в виде слоя и его уплотнении. Смешение на месте производится звеном специализированных машин. Для выполнения работ по холодной регенерации, чаще всего использовали типовой подбор с добавлением цемента и битумной эмульсии. Однако в связи с повышением стоимости материалов и строительства в целом, заказчики ищут альтернативные способы снижения стоимости строительства, не ухудшающие качество производства работ. Одним из методов является добавление цемента и модифицирующей добавки «Дорцем ДС-1». В статье рассмотрена целесообразность ее использования.
холодный ресайклинг, метод холодного фрезерования, основание дорожной одежды, модифицирующие добавки, дорожная конструкция, модификатор «ДорЦем ДС-1», конструкция дорожной одежды
Введение. Постоянно возрастающая интенсивность движения по автомобильным дорогам общего пользования, а также значительное увеличение нагрузок на ось требует увеличения несущей способности дорожной одежды существующих дорог.
Одним из методов увеличения несущей способности для ремонтируемых и реконструируемых дорог является метод холодной регенерации (ресайклинг) [1]. Он является современным, хорошо зарекомендовавшим себя у дорожных организаций способом и единственным в своем роде, поскольку обеспечивает восстановление основания дорожной одежды, позволяющим повторное использование материала старого покрытия [2, 3].
Холодный ресайклинг позволяет сократить сроки реконструкции, ремонта, существенно снизить затраты. Производство работ методом холодной регенерации осуществляется без остановки движения, что позволяет не предусматривать дополнительные затраты на строительство временных объездных дорог [4].
В данной статье произведен анализ и сравнение типовых подборов асфальтогранулобетонных смесей (АГБ), а также рассмотрена эффективность использования модифицирующей добавки «ДорЦем ДС-1» [5].
Методология. Отбор смесей осуществлялся при производстве работ по капитальному ремонту дороги III технической категории в Красногвардейском районе Белгородской области.
На первом участке, протяженностью двенадцать километров использовали типовой подбор асфальтогранулобетонных смесей (табл. 1) с укреплением цементом и битумной эмульсией. Было отобрано 6 образцов смеси для последующего испытания на соответствие
ГОСТ 30491-2012, на 14 сутки после отбора образцов.
На втором участке, протяженностью девятнадцать километров использовали типовой подбор асфальтогранулобетонных смесей (табл. 1) с укреплением цементом и модифицирующей добавкой «ДорЦем ДС-1». Было отобрано 6 образцов смеси для последующего испытания на соответствие требованиям методических рекомендаций по восстановлению асфальтобетонных покрытий и оснований автодорог способами холодной регенерации, на 7 сутки после отбора образцов.
Испытания проводились на базе производственной лаборатории подрядной организации, выполняющей работы на участке капитального ремонта автомобильной дороги. Сравнение и выявление эффективности подборов составов проводилось на основании лабораторных испытаний и сметной документации, разработанной заказчиком.
Основная часть. На территории Белгородской области метод холодной регенерации существующего асфальтобетонного покрытия (ресайклинг) используют более трех лет. Он представляет собой укрепление (стабилизацию) грунтов [6–8], каменных материалов и асфальтогранулята [9] вяжущими материалами путем предварительного фрезерования и смешения на дороге специализированным звеном машин (рис. 1). Строительные организации региона оснащаются техникой для производства данного вида работ [10, 11], что подтверждает востребованность и целесообразность метода холодной регенерации.
К преимуществам данного метода можно отнести значительную экономию инертного материала, что сокращает сроки производства работ, уменьшает пробег и износ грузовых автомобилей. Кроме того, разрушение старого покрытия позволяет ликвидировать источник возникновения новых отраженных трещин, при этом не требуется утилизация старого покрытия [12, 13].
Таблица 1
Типовые подборы составов
асфальтогранулобетонных смесей
|
Наименование компонентов |
Дозировка в кг на 1 м3 материала в уплотненном состоянии |
Характеристика материала |
|
|
1 |
2 |
||
|
Асфальтогранулят |
2210,86 |
2216,2 |
Существующая автодорога |
|
Цемент |
29,54 |
50,85 |
ЦЕМ I 42,5 Н |
|
Битумная эмульсия |
59,6 |
– |
ЭБДК-М (ЭБК-3) |
|
Стабилизатор (модификатор) |
– |
2,95 |
По проекту |
Примечание.
1. Расход стабилизатора (модификатора) составляет 6 % от массы цемента.
2. Количество воды уточняется в каждом конкретном случае в зависимости от естественной влажности.
|
|
|
Рис. 1. Специализированное звено машин при выполнении работ по холодной регенерации существующего
асфальтобетонного покрытия смешением на дороге
Модификатор «ДорЦем ДС-1» представляет собой порошкообразное вещество светло – серого (серого) цвета, в основе которого щелочноземельные металлы и синтетические цеолиты, дополненные активатором и предназначен для применения совместно с цементным вяжущим в качестве добавки в дорожном, аэродромном, промышленном и гражданском строительстве.
С помощью модификатора «ДорЦем ДС-1» возможно регулирование сроков схватывания цемента, а также ускорение набора прочности цементогрунта. Однако, положительного влияния на морозостойкость укрепленного цементом грунта модификатор «ДорЦем ДС-1» не показывает [14, 15].
Модификатор «ДорЦем ДС-1» намного превосходит по своим характеристикам импортные аналоги, при этом стоит в несколько раз дешевле. Технико - экономические расчеты, проведенные с учетом фактических затрат, показывают, что применение дорожного основания из укрепленных модификатором «ДорЦем ДС-1» материалов приводит к значительному снижению стоимости дорожного строительства. Полученный материал прошёл сертификацию, все необходимые испытания, а также получено экспертное заключение о безопасности его применения.
На первом участке капитального ремонта метод холодного ресайклинга производился в соответствии с I типовым подбором (табл. 1), добавление цемента осуществлялось цементораспределителем, подача битумной эмульсии и воды производилась непосредственно ресайклером. После холодной регенерации выполняется последующая планировка укрепленного материала автогрейдером с последующим уплотнением катками. В соответствии с проектно-сметной документацией стоимость такого основания дорожной одежды составляет 373 руб/м2.
На втором участке капитального ремонта метод холодного ресайклинга производился в соответствии со II типовым подбором (таблица 1), добавление цемента осуществлялось цементораспределителем, подача модификатора «ДорЦем ДС-1» производилась комбинированной дорожной машиной со специальным дозатором, вода поступала непосредственно в ресайклер. После выполнения работ ресайклером также производиться планировка и уплотнение. В соответствии с проектно-сметной документацией стоимость данного основания дорожной одежды составляет 325 руб/м2, что на 15 % ниже I типового подбора. Снижение цены обусловлено меньшей дозировкой модификатора.
В ходе лабораторных испытаний были получены физико-механические характеристики разработанных составов (табл. 2)
Таблица 2
Результаты испытаний
|
№ пробы |
Наименова- ние смеси |
Вид вяжущего (марка) |
Расход вяжу- щего, % |
Наименование добавки,% |
Средняя плотность смеси, г/см3 |
Водо- насыщение, % по объему |
Набухание, % по объему |
Предел прочности при сжатии, МПа |
|
|
R20 |
R50 |
||||||||
|
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
10 |
|
1 |
АГБ К |
ЦемI 42,5Н |
2,0 |
Эмульсия ЭБДКМ |
2,31 |
6,24 |
0,06 |
5,9 |
2,1 |
|
2 |
АГБ К |
ЦемI 42,5Н |
2,0 |
Эмульсия ЭБДКМ |
2,29 |
6,79 |
0,04 |
5,8 |
2,0 |
|
3 |
АГБ К |
ЦемI 42,5Н |
2,0 |
Эмульсия ЭБДКМ |
2,31 |
6,41 |
0,02 |
5,9 |
2,2 |
|
4 |
АГБ К |
ЦемI 42,5Н |
2,0 |
Эмульсия ЭБДКМ |
2,23 |
4,61 |
0,10 |
4,0 |
1,8 |
|
5 |
АГБ К |
ЦемI 42,5Н |
2,0 |
Эмульсия ЭБДКМ |
2,24 |
4,21 |
0,11 |
3,8 |
1,9 |
|
6 |
АГБ К |
ЦемI 42,5Н |
2,0 |
Эмульсия ЭБДКМ |
2,24 |
4,48 |
0,13 |
3,9 |
1,9 |
|
Средние показатели |
5,46 |
0,08 |
4,9 |
2,0 |
|||||
|
Требования ГОСТ 30491-2012 |
Не> 10,0 |
Не> 2,0 |
Не< 1,4 |
Не< 1,6 |
|||||
|
7 |
АГБ М |
ЦемI 42,5 |
2,3 |
ДорЦем ДС-1 |
2,24 |
6,17 |
0,02 |
4,3 |
2,0 |
|
8 |
АГБ М |
ЦемI 42,5 |
2,3 |
ДорЦем ДС-1 |
2,24 |
6,01 |
0,01 |
4,5 |
1,9 |
|
9 |
АГБ М |
Цем I 42,5 |
2,3 |
ДорЦем ДС-1 |
2,23 |
6,11 |
0,01 |
4,3 |
1,9 |
|
10 |
АГБ М |
ЦемI 42,5 |
2,3 |
ДорЦем ДС-1 |
2,25 |
6,01 |
0,05 |
4,5 |
1,9 |
|
11 |
АГБ М |
ЦемI 42,5 |
2,3 |
ДорЦем ДС-1 |
2,25 |
5,86 |
0,04 |
4,5 |
1,9 |
|
12 |
АГБ М |
ЦемI 42,5 |
2,3 |
ДорЦем ДС-1 |
2,25 |
5,97 |
0,05 |
4,5 |
1,8 |
|
Средние показатели |
6,02 |
0,03 |
4,4 |
1,9 |
|||||
|
Требования методических рекомендаций по восстановлению покрытий и оснований автодорог способами холодной регенерации |
Не> 10,0 |
|
Не< 2,0 |
Не< 0,8 |
|||||
Предел прочности при сжатии образцов №1-№6 составляет R20cр= 4,9 МПа, R50cр=2,0 МПа. Предел прочности при сжатии образцов №7-№12 составляет R20cр=4,4 МПа, R50cр=1,9 МПа, что не значительно ниже чем у образцов №1-№6. Учитывая наименьшую стоимость типового подбора II по сравнению со стоимостью типового подбора I практически при одинаковых прочностных характеристиках, что доказывает экономическую целесообразность ее применения.
В ходе лабораторных испытаний выявлено, что органоминеральная смесь, укрепленная органическими вяжущими совместно с минеральными (подбор I) полностью соответствует требованиям ГОСТ 30491-2012.
Асфальтогранулобетонная смесь, укрепленная минеральными вяжущими (подбор II), соответствует нормативным требованиям, а именно требованиям методических рекомендаций по восстановлению асфальтобетонных покрытий и оснований автодорог способами холодной регенерации.
Выводы. Эффективность применения материала подтверждена испытаниями, проведенными независимыми лабораториями, длительной безремонтной эксплуатацией объектов, а также положительными отзывами государственных заказчиков. На сегодняшний день все большее число проектов с применением модификатора «ДорЦем ДС-1» получили положительное заключение государственной экспертизы, как регионального, так и федерального уровня. Практика подтверждает технологическую и экономическую целесообразность использования модификатора при ресайклинге.
Источник финансирования. Программа развития опорного университета на базе БГТУ
им. В.Г. Шухова.
1. Есипова Ю.Ю., Сачкова А.В., Духовный Г.С. Современные методы регенерации асфальтобетонов // Сборник статей международной научно-практической конференции «Современная наука: Теоретический и практический взгляд» (15 апреля 2016 г.). Тюмень: сборник статей Международной научно-практической конференции: в 4-х частях, 2016. С. 33-37.
2. Лупанов А.П., Силкин В.В., Рудакова В.В., Гладышев Н.В., Силкин А.В. Повторное использование асфальтобетона // СТТ: Строительная техника и технологии. 2016. № 4 (120). С. 76-79.
3. Свириденко М.В., Федорова В.С. Способы регенерации дорожных одежд // Материалы 57-й студенческой научно-технической конференции инженерно-строительного института ТОГУ (17 - 27 апреля 2017 г.). Хабаровск: Тихоокеанский государственный университет, 2017. С. 256-260.
4. Мануковский А.Ю., Курдюков Р.П. Регенерация асфальтобетонного покрытия // Актуальные направления научных исследований XXI века: Теория и практика. 2016. №5-2 (25-2). С. 63-68.
5. Фурсов С.Г., Кондратюк Д.В., Федоров П.Л., Бубнов Д.Н. Эффект модификатора «ДорЦем ДС-1» // Автомобильные дороги. 2012. №5. С. 136-139.
6. Дмитриева Т.В., Куцына Н.П., Кондрашов Д.С., Безродных А.А. Некоторые свойства грунтов с модификатором ДорЦем // Ресурсоэнергоэфективные технологии в строительном комплексе региона. 2018. № 9. С. 132-135.
7. Кулижников А.М. Требования к грунтам земляного полотна и подстилающего основания // Автомобильные дороги. 2015. №5. С. 82-83.
8. Безродных А.А., Дмитриева Т.В., Беляев А.В., Строкова В.В. Опыт укрепления грунтов для дорожного строительства // Сборник научных трудов международной научно-практической конференции «Современные проблемы строительной науки» (8-10 ноября 2017 г.). Липецкий государственный технический университет, 2017. С. 210-215.
9. Курдюков Р.П., Курдюков Д.П., Мануковский А.Ю. Регенерация асфальтобетонного покрытия // Сборник научных трудов по итогам международной научно-технической интернет-конференции «Леса России в XXI веке» (26 ноября 2015 г.). Санкт-Петербург, 2015. С. 130-135
10. Селиверстов Н.Д. Создание технологического комплекса для строительства, ремонта и восстановления покрытий автомобильных дорог (ресайклера) // Ремонт. Восстановление. Модернизация. 2016. № 2. С. 42-47.
11. Асанов А.А., Алымкулов К.А. Современные технологии и комплекты машин для ремонта дорожного покрытия // Вестник КГУСТА. 2016. № 1 (51). С. 291-295.
12. Маданбеков Н.Ж., Омурбек Уулу Р., Мурзакматов Д.К., Турдубай Уулу С. Регенерация дорожных одежд // Вестник КГУСТА. 2015. № 2. С. 11-15.
13. Лыштван К.В., Цупикова Л.С. Регенерация асфальтобетона // Материалы 57-й студенческой научно-технической конференции инженерно-строительного института ТОГУ (17 - 27 апреля 2017 г.). Хабаровск: Тихоокеанский государственный университет, 2017. С.179-182
14. Подольский Вл.П., Матвиенко Ф.В., Строкин А.С., Борисов А.Е. Исследование влияния модификатора «ДорЦем ДС-1» на свойства цемента и физико-механические характеристики цементогрунта // Научный журнал строительства и архитектуры. 2017. №1(45). С. 84-92.
15. Вострикова Г.Ю., Хорохордин А.М., Востриков А.Г., Тимошинов О.В., Галактионов А.И. Влияние модификатора на физико-механические показатели цементных систем // Научный вестник Воронежского государственного архитектурно-строительного университета. Серия: Физико-химические проблемы и высокие технологии строительного материаловедения. 2016. № 1 (12). С. 0-33.
