Е. Л. ДАМЬЕ, советник руководителя ООО «Автодор-Инжиниринг»
В ПОСЛЕДНИЕ НЕСКОЛЬКО ЛЕТ В ОТРАСЛИ МНОГО ПОЛЕМИКИ НА ТЕМУ, КАКИЕ ГОСТЫ ПРИМЕНЯТЬ ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ ВЫСОКОКАЧЕСТВЕННЫХ АСФАЛЬТОВЫХ ПОКРЫТИЙ. НЕ УТИХАЮТ СПОРЫ ПО ПОВОДУ ОТМЕНЫ УСТАРЕВШИХ ГОСТ 9128 И ГОСТ 31015, БЫЛИ И ПРОДОЛЖАЮТСЯ ПОПЫТКИ ИХ МОДЕРНИЗАЦИИ. ОЧЕНЬ МНОГО РАЗГОВОРОВ ПРО РАЗНИЦУ В СТОИМОСТИ АСФАЛЬТОБЕТОНОВ, ЗАПРОЕКТИРОВАННЫХ НОВЫМИ МЕТОДАМИ, И О ТОМ, ЧТО НАДО ЗАКУПАТЬ ДОРОГОЕ ОБОРУДОВАНИЕ И МОДЕРНИЗИРОВАТЬ АСФАЛЬТОВЫЕ ЗАВОДЫ (ХОТЯ В СТАНДАРТАХ ТАКОГО ТРЕБОВАНИЯ НЕТ). ОБ ЭТОМ МОЖНО ДОЛГО И МНОГО ПИСАТЬ. НО В ДАННОЙ СТАТЬЕ ХОТЕЛОСЬ БЫ ОБРАТИТЬ ВНИМАНИЕ НА КОНКРЕТНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ, ПОЛУЧЕННЫЕ ООО «АВТОДОР-ИНЖИНИРИНГ» ПРИ ПРОВЕДЕНИИ СТРОИТЕЛЬНОГО КОНТРОЛЯ НА ДЕВЯТИ ЭТАПАХ СТРОИТЕЛЬСТВА ТРАССЫ М-12 ОТ МОСКВЫ ДО КАЗАНИ.
Государственная компания «Автодор» приняла стратегическое решение о применении на строя щихся этапах автомобильной дороги М-12 асфальтобетонных смесей по системе объемно-функционального проектирования (ОФП) в соответствии с ГОСТ Р 58401.1 и ГОСТ Р 58401.2.
Выбор вяжущих при проектировании АБС на каждом этапе строительства учитывал климатические условия и транспортную нагрузку, а также зависимость от назначения и толщины слоя, включая номинальный максимальный размер заполнителя.
Стоит отметить, что классификация марки вяжущего по PG (отображающая его прямые эксплуатационные характеристики) — это основанная на реологии самостоятельная система испытаний и оценки вяжущего внутри системы объемного проектирования. Система классификации по PG является набором лабораторных испытаний, в которых применяются очень точные приборы, используемые в научно-исследовательской деятельности и химической промышленности. По итогам проведенных исследований битумному вяжущему присваивается марка PG (табл. 1).
ПОЛУЧЕННЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ
Полученные при строительстве автодороги Москва — Казань результаты периодических и дополнительных выборочных испытаний у десятка производителей битумных вяжущих продемонстрировали, что система PG позволяет производить вяжущие требуемых марок как модифицированных, так и компаундированных, без единого отклонения от требуемых параметров.
При строительстве М-12 было задействовано более 25 асфальтобетонных заводов. При подборе составов асфальтобетонных смесей применено порядка 11 марок вяжущего по ГОСТ Р 58400.1 от более чем 10 производителей. Использовались как широкие (4,0–8,0 мм; 8,0–16,0 мм; 16,0–31,5 мм), так и узкие фракции (8,0– 11,2 мм; 11,2–16,0 мм; 16,0–22,4 мм; 22,4–31,5 мм) щебня от более чем 35 поставщиков с более чем 30 карьеров из 8 регионов Российской Федерации.
В среднем, для подбора составов SMA-16 были задействованы 2–3 фракции, для подбора составов SP-22(32) — 3–4. Стоит отметить, что применялся преимущественно каменный материал изверженных пород (габбро-диабаз, гранит, диорит, порфирит). В меньшей степени имело место применение метаморфических горных пород (кварцит). При этом необходимо упомянуть, что в ряде случаев использовались и осадочные горные породы (доломит и песчаник).
Для проектирования составов асфальтобетонных смесей были привлечены более 11 лабораторий. В их число входили как лаборатории подрядчиков, так и сторонние специализированные лаборатории.
Всего за период строительства автомобильной дороги М-12 «Восток» было согласованно порядка 385 составов асфальтобетонных смесей по методологии ОФП (в период с 2021 по 2023 год включительно).
А главное, что при таком количестве материалов, поставщиков, производственных комплексов и бригад укладчиков с уплотнительной техникой совершенно отчетливо проявилась работа именно системы проектирования (повторюсь — не просто метод проектирования), которая позволила при всем многообразии исполнителей во всех лабораториях (невзирая на разный опыт) привести проектируемые составы к оптимальным АБС, затем изготовить на заводах все смеси с минимально допустимыми отклонениями от подобранных рецептов. (Ранее же, по старым стандартам, смеси обязательно соответствовали пределам зерновых составов ГОСТ, но при этом, как правило, сильно отличались от подобранных рецептов.)
Был организован мониторинг определения параметров отклонения остаточных пустот от максимальной плотности в соответствии с утвержденным рецептом, который позволил своевременно выявлять необходимость внесения корректировок рецептур при смене каких-либо материалов у производителей АБС и не допускать несогласованные смеси к укладке. (Надо отметить, что в нормативных документах есть двоякое понимание этого процесса, так как ведется мониторинг максимальной плотности ежедневно, и многим исполнителям казалось, что расчет пустот необходимо вести от полученного показателя. Это неверное представление, так как в данном случае меняется точка отсчета и показатели могут отклониться от рецептных на недопустимую величину, после которой они выходят из разрешенного диапазона по основным параметрам).
Итак, после контроля качества произведенной на заводе асфальтобетонной смеси она допускается к укладке и последующему уплотнению.
Прямо в процессе уплотнения подрядными организациями ведется мониторинг процесса уплотнения покрытия с помощью электромагнитных приборов, которые показывают остаточную пористость от введенной рецептурной максимальной плотности.
Данные мероприятия по результатам отборов кернов позволили на всех участках работ уплотнить смеси в требуемых пределах остаточной пористости.
Вывод: так как в системе ОФП все параметры АБС взаимосвязаны через объемные характеристики, система позволяет, при наличии подобранного рецепта с параметрами, путем контроля от максимальной плотности рецепта и проверяя остаточную пористость смеси и покрытия, полностью держать под контролем все параметры смеси и вяжущих на всех этапах производства и укладки асфальтобетонных покрытий.
По результатам соблюдения и контроля всех требований системы объемно-функционального проектирования можно с уверенностью сказать, что все слои асфальтовых покрытий на рассматриваемом участке получаются высочайшего качества.
МЕТОДЫ И СТАНДАРТЫ В СРАВНЕНИИ
Ранее по старым нормативам для всех АБС, кроме ЩМА, требовалось получить коэффициент уплотнения на покрытии не ниже 0,99 от лабораторного образца. Достичь данного параметра пустот было практически невозможно, измерить остаточную пористость в процессе уплотнения в отсутствии объемных параметров смеси — тоже, и нормативная документация, по сути, приветствовала уплотнение покрытий до коэффициента «1» и более «1,1». Результат уплотнения можно было получить только из отобранного керна «экспресс-методом» через 78 часов после укладки, но не напрямую из уплотненного катком материала, а разобранного в лаборатории керна, и затем снова переуплотненного на прессе образца.
Следует добавить, что для смесей типа ЩМА данные параметры и вовсе отсутствовали, и можно смело сказать, что у опытных подрядчиков это спасало смесь от переуплотнения, а у менее опытных — чаще всего к критическому росту параметра водонасыщения, которое вырастало вследствие недостаточного уплотнения или переуплотнения и разрушения скелетной части смеси.
Но самая большая проблема старых нормативов (и это основная причина, почему их бесполезно пытаться модернизировать) кроется в методе уплотнения образцов в лаборатории. Для наглядности, рассмотрим современные методы уплотнения:
- Вальцевый уплотнитель формует образцы с размером плиты 200х200 мм или 300х300 мм с постоянным давлением 600 КПа.
- Гираторный уплотнитель по системе ОФП формует образцы диаметром 150 мм при количестве вращений, соответствующих транспортной нагрузке, с постоянным давлением 600КПа. Гиратор, при вращательном уплотнении образца под заданным углом, имитирует механику воздействия вальца дорожного катка на асфальтобетонную смесь, что помогает получить лабораторный образец запроектированной смеси, максимально близкий к а/б покрытию. Также гиратор позволяет моделировать АБС с заданными характеристиками и проводить испытания составов смеси на устойчивость транспортным нагрузкам.
- Молоток Маршалла уплотняет ударной нагрузкой падающим грузом 10,21 кг с высоты 457,2 мм, после штыкования формируется образец размером 150 мм. Количество ударов соответствует транспортной нагрузке.
Следует отметить, что данному методу более 75 лет! И при этом плотность образцов не критично, но, как правило, все-таки отличается от образцов, полученных с помощью современного и точного метода уплотнения по вращательной технологии, как в системе ОФП.
Наш метод по старым нормативам ГОСТ 12801: образец размером 70 мм уплотняется в прессе (без указания, механическом или гидравлическом) статической нагрузкой в течение трех минут с давлением — внимание! — 40 МПа. Это примерно в 67(!) раз больше чем у всех известных методов.
Теперь давайте разберемся, что значит «давление в 600 КПа» и почему у других методов оно именно такое или к нему очень близкое. 600 КПа — это эффективное давление на квадратный фут у целого ряда моделей асфальтовых катков, причем разных по весу. Такой показатель мы получим при пересчете веса на ширину и диаметр вальца.
Рассмотрим, к чему же это приводит в лаборатории. Уверен, все лаборанты при прессовании смеси из прочных, изверженных пород слышат характерный хруст. Это мы получаем лабораторный образец с нарушенной структурой каменного заполнителя и, конечно, переуплотненный. Потом на нем мы будем проверять коэффициент уплотнения на покрытии после уплотнения, который должен быть не менее 0,99 и который практически у каждого подрядчика имеет, по результатам испытаний (информация из журналов производства работ), уплотнение выше единицы. И это все касается смесей по ГОСТ 9128. Теперь понятно, почему дорожная отрасль практически вся и везде пришла к повсеместному применению в асфальтобетонах каменных материалов из габбро-диабазов, гранитов, диоритов и порфиритов, невзирая ни на какие затраты, даже если плечо перевозки материалов составляло более 3 тыс. км.
Та же участь была бы и у АБС по ГОСТ 31015, если бы в них контролировался коэффициент уплотнения.
Теперь давайте вспомним, откуда у нас появилась смесь типа ЩМА. Она была заимствована также у зарубежных дорожников, которые ее создавали и применяли с использованием методов объемного проектирования по методу Маршалла. На этой основе разработаны стандарты (порядка 11) серии ГОСТ Р 58406. А также методика системы Superpave, на основе которой разработана и адаптирована система ОФП, состоящая из 48 стандартов (ГОСТ Р 58401.1, ГОСТ Р 58401.2, ГОСТ Р 58400.1 и т. д.).
Так вот, смеси SMA имели в оригинале все те же требуемые и контролируемые параметры, которые установлены современными стандартами.
Нашим отраслевым уважаемым корифеям для адаптации смесей ЩМА и разработке ГОСТ 31015 пришлось отказаться от некоторых качественных контролируемых параметров, некоторые изменить, а в покрытии пришлось проверять, по сути, только водонасыщение и толщину. Применять, опять же, следовало только прочные изверженные материалы, и была еще, передаваемая «из рук в руки» или «из уст в уста», методика правильного выбора кривых и правильного уплотнения.
Причем, если посмотреть на массу компаний в нашей большой стране, которые либо не получали вводных данных, либо имели недостаточный опыт в этих вопросах, то они начали повсеместно ставить три и более катка на уплотнение. Многие потом удивлялись, что в лаборатории параметр по водонасыщению соответствовал норме, а после укладки и уплотнения соответствовать переставал, и заказчик требовал все демонтировать и переделать.
И только несколько крупных, известных, имеющих большой опыт работы компаний, которые сохранили ученых и специалистов в своем составе, могли и умели по ГОСТ 31015 получать покрытия, имевшие увеличенный срок службы и повышенную стойкость к колееобразованию. Тем не менее, смеси типа ЩМА в целом по отрасли служили дольше остальных, поэтому стали очень популярны и востребованы.
