Применение полимерно-битумных вяжущих дорожных покрытий для повышения их сроков службы
Автор: Л. М. Гохман, Союздорнии, Зав.лабораторией органических вяжущих материалов
Тел.: +7 (095) 521-22-38
Факс: +7 (095) 521-18-92
Катастрофическое положение, которое сегодня сложилось в части сроков службы дорожных покрытий и связанных с этим объемами недоремонта, обусловлено не только недостаточной капитальностью дорожных одежд нежесткого типа, а и недоучетом некоторых факторов в расчете дорожных одежд, а следовательно, и их проектировании, строительстве, ремонте и реконструкции.
Обращает на себя внимание следующий факт. При расчете дорожной одежды, который призван обеспечить ее требуемую капитальность, модуль упругости асфальтобетона принимается равный тому, каким асфальтобетон характеризуется при 0ºС, а при положительных, особенно максимальных, температурах, фактический модуль упругости асфальтобетона значительно ниже чем при 0ºС, приближается к модулю несвязных материалов, следовательно, фактическая капитальность дорожной одежды значительно ниже расчетной.
Если это так, то покрытие летом работает в экстремальных условиях, не предусмотренных расчетом по следующим причинам:
- амплитуда прогиба покрытия выше расчетной, т.к. капитальность дорожной одежды ниже расчетной
- слой покрытия не приклеен, отсутствует сцепление с нижележащим слоем, так как первой же зимой подгрунтовка треснула
- материал покрытия работает в водонасыщенном состоянии, ввиду наличия трещин на покрытии и разрешению проектировать асфальтобетон для покрытий с водонасыщением, превышающим 2,5%, что резко снижает его долговременную прочность.
Если исключить из расчета верхний слой асфальтобетонного покрытия, а рассматривать его только как слой износа, отделить его от нижних слоев подгрунтовкой - трещинопрерывающей прослойкой, вместо битумов для верхнего слоя покрытия применять вяжущие, обеспечивающие его температурную трещиностойкость, и установить требования по водонасыщению покрытия не более 2,5%, по верхнему слою покрытия устраивать долговечную поверхностную обработку (срок службы не менее 5 лет), возобновляемую каждые 5 лет, можно значительно увеличить сроки службы покрытий и в ближайшие годы резко сократить, а может быть и ликвидировать недоремонты.
Во всех указанных мероприятиях необходимо заменить битумы на специальные вяжущие нового поколения. К новому поколению органических вяжущих материалов можно отнести комплексные многокомпонентные органические вяжущие (КОВ). Частным случаем КОВ являются полимерно-битумные вяжущие (ПБВ), в частности ПБВ на основе СБС.
ПБВ на основе СБС в отличие от битума наряду с коагуляционным каркасом из асфальтеновых комплексов содержит дополнительную эластичную структурную сетку из макромолекул блоксополимера типа СБС, которая и определяет отличие его свойств от свойств битума. При этом минимальное содержание полимера, при котором эта сетка образуется, составляет (2÷2,5)% полимера по массе. Повышение содержания полимера повышает прочность сетки, а следовательно, эластичность и теплостойкость ПБВ и за счет ориентационного эффекта его трещиностойкость.
Увеличение содержания пластификатора позволяет регулировать трещиностойкость ПБВ, обеспечивая температуру хрупкости вплоть до минус 60ºС. Введение ПАВ в ПБВ позволяет повысить долговечность покрытий и поверхностных обработок за счет повышения адгезии к поверхности минеральных материалов.
Важно отметить, что варьируя соотношениями полимера и пластификатора могут быть получены ПБВ на основе СБС, обеспечивающие требованиям, предъявляемым как к вяжущим для асфальтобетонных смесей разных типов и поверхностных обработок, так и к герметикам, гидроизоляциям, кровлям, подгрунтовкам - трещинопрерывающим прослойкам.
"Техпрогресс" много лет и на высоком уровне готовит указанные ПБВ и другие КОВ на основе СБС для любых указанных выше целей по строго обоснованным ценам и изготавливает "под ключ" необходимое оборудование. Лабораторией органических вяжущих материалов Союздорнии (т/ф 521 22 38) подготовлена необходимая научно-техническая документация для внедрения КОВ в т.ч. ПБВ на основе СБС.
Лаборатория оказывает помощь в обосновании требований и подборе состава указанных материалов.
Считаю необходимым с целью повышения сроков службы дорожных покрытий осуществить следующие мероприятия:
- Исключить из расчета дорожных одежд верхний слой покрытия в качестве конструктивного, рассматривая его как слой износа, толщиной не менее 6 см. Внести соответствующие изменения в расчеты. Это существенно повысит капитальность дорожных одежд, а следовательно, срок службы покрытий за счет снижения амплитуды прогиба.
- Включить в качестве одного из основных в расчет дорожных одежд критерий трещиностойкости покрытия: от воздействия температурных напряжений, вызывающих как температурные, так и усталостные трещины, обусловленные качеством применяемых в покрытии материалов, особенно вяжущих; отраженные и усталостные трещины, обусловленные напряжениями, вызванными недостаточной капитальностью дорожной одежды и локальными напряжениями, связанными с деформацией слоев основания и нижнего слоя покрытия в областях трещин и швов.
- Узаконить и включить в расчет дорожных одежд, а следовательно, и в проекты строительства ремонта и реконструкции дорожных одежд нежесткого типа сплошную подгрунтовку - трещинопрерывающую прослойку под верхним слоем покрытия. Температура хрупкости такой подгрунтовки должна быть не выше температуры наиболее холодных суток района эксплуатации покрытии, а эластичность при 0ºС не ниже 70%.
- При расчете дорожных одежд и верхнего слоя покрытия по критериям трещиностойкости необходимо учесть качество применяемого органического вяжущего материала, а именно в требованиях проекта должна быть заложена температура хрупкости вяжущего по Фраасу не выше температуры наиболее холодных суток района эксплуатации по СНиП 23-01-99, а комплекс показателей свойств должен быть не ниже регламентированного - ОСТ 218.010-98 и ГОСТ 52056-2003.
- Освоить технологию устройства долговечной (срок службы не менее 5 лет) поверхностной обработки с применением КОВ или ПБВ на основе СБС специального состава и узаконить ее устройство сразу после строительства, ремонта и реконструкции покрытий.
