Слои износа и защитные слои для покрытий дорог: назначение, классификация, устройство

Слои износа дороги

Устройство слоев износа

Защитные слои дороги

Устройство защитных слоев покрытий

Плюсы использования слоев износа и защитных слоев для покрытий дорог

 

Очевидно, что все асфальтобетонные дороги — одни в большей, другие в меньшей степени — в процессе эксплуатации испытывают нагрузки. При этом верхний слой — покрытие — принимает на себя основную долю этих нагрузок: от колес автомобилей; от противогололедных реагентов, применяемых в процессе зимнего содержания дорог; ну и, конечно, от природно-климатических факторов, проявляющих себя по разному в зависимости от того или иного региона России, — все это постепенно разрушает дорожное полотно.

Продлить срок службы покрытий, а вместе с ним и всей конструкции дорожной одежды, помогают слои износа и защитные слои, — они способны не только восстановить ровность покрытия, но и замедлить старение вяжущего в асфальтобетоне.

 

 

Слои износа дороги

Любое асфальтобетонное покрытие со временем изнашивается, — это нормально. Каким бы прочным ни был минеральный каркас асфальта, как бы качественно ни были выполнены дорожно-строительные работы, как бы ни был армирован верхний слой, главный «вредитель» покрытия — шипованная резина — в процессе эксплуатации будет так или иначе, миллиметр за миллиметром, истирать зерна щебня в асфальте, создавая таким образом колею.

Для того, чтобы восстановить необходимую для безопасного движения транспорта ровность дороги, старый изношенный слой покрытия срезают специальной машиной — фрезой, а на его место укладывают выравнивающий слой из нового асфальта и уплотняют его. После выполнения этих двух технологических процессов на подготовленную поверхность укладывают слой износа, которым может выступать:

 

• асфальтобетонная смесь

• щебеночно-мастичная асфальтобетонная смесь (ЩМАС)

• битумоминеральная открытая смесь (БМОС)

 

 

Компонентами асфальтобетонных смесей, в том числе щебеночно-мастичных, являются щебень, песок, битум или полимерно-битумное вяжущее, минеральный порошок или инертная пыль, а также, — в случае с ЩМАС, — целлюлозная добавка. Отсутствие каких-либо нестандартных компонентов в составе этих смесей говорит о том, что слоем износа, по сути, может служить любой асфальтобетон, конечно, с учетом его соответствия требованиям национальных стандартов. Более того, если существующая дорога с формальной точки зрения не имеет слоя износа, то функцию такого слоя выполняет верхний слой покрытия.

Для создания слоев износа используют асфальтобетонные смеси по стандартам серий 58401 и 58406, с номинально максимальным размером фракций каменного материла равным 8; 11,2 или 16 мм, реже — 22,4 мм.

Битумоминеральные открытые смеси, как и асфальтобетонные, производят на стационарных или мобильных смесительных установках. Главный компонент БМОС — щебень: в общем объеме он составляет от 55 до 85%. При этом номинально максимальный размер фракций каменного материала почти полностью соответствуют показателям размеров фракций щебня в асфальте — 8; 11,2 или 16 мм. Другими составляющими битумоминеральной смеси выступают песок, минеральный порошок, битумное или полимерно-битумное вяжущее, а также возможные добавки для них, например поверхностно-активные вещества.

 

 

Устройство слоев износа

Толщина слоя износа, созданная из асфальтобетона, в среднем составляет от 3 до 7 см, — здесь все индивидуально и зависит от условий эксплуатации конкретного участка дороги: интенсивности движения, применяемых материалов, дорожно-климатической зоны (ДКЗ) и других.

Температура укладки слоя износа напрямую связана с температурой производства асфальта, которая в том числе зависит от марки используемого вяжущего, — в рамках данной статьи готовая для устройства покрытия смесь должна иметь температуру не ниже 100 °C.

Работы выполняют в сухую погоду при температуре воздуха не менее 5 °C, стандартным набором техники: автомобилями-самосвалами, асфальтоукладчиками, катками, перегружателями. Более подробнее об особенностях укладки конкретных типов смесей можно найти в соответствующих им стандартах, в ГОСТ Р 58397-2019 «Дороги автомобильные общего пользования. Правила производства работ. Оценка соответствия», СП 78.13330.2012 «Автомобильные дороги. Актуализированная редакция СНиП 3.06.03-85» и других.

 

 

Периодичность проведения работ по устройству слоев износа из асфальтобетонов определяют преимущественно на основании данных о среднегодовой суточной интенсивности транспортного потока по наиболее загруженной полосе и информации о ДКЗ, в которой находится участок дороги. К примеру, если интенсивность движения составляет от 2500 до 5000 автомобилей, а участок дороги с покрытием из асфальтобетона расположен в I дорожно-климатической зоне, условно в Мурманской области, то периодичность устройства слоя износа будет составлять 1 раз в 3 года, а если интенсивность движения попадает в диапазон от 5000 до 10 000 машин, то 1 раз в 2 года, и так далее.

Более подробную информацию о периодичности устройства слоев износа, защитных слоев и проведения работ по пропитке покрытий, можно найти в документе ГОСТ Р 58861-2020 «Дороги автомобильные общего пользования. Капитальный ремонт и ремонт. Планирование межремонтных сроков».

Перед укладкой битумоминеральных открытых смесей, температура которых должна быть не менее 140 °C, на отфрезерованной поверхности устраивают выравнивающий слой асфальта, и уже на него, с помощью того же парка техники, что используют при работе с асфальтом, распределяют и уплотняют битумоминеральную смесь, в среднем толщиной от 1,5 до 3 см. Погодно-климатические условия при этом полностью соответствуют требованиям к условиям устройства слоев из асфальтобетона.

Периодичность укладки слоев износа, представленных БМОС, в целом определяют на основании среднегодовой суточной интенсивности транспортного потока и ДКЗ, — в соответствии с ГОСТ Р 58861-2020.

 

 

Защитные слои дороги

Защитные слои, в отличие от слоев износа, ко всему прочему характеризуются повышенными гидроизоляционными свойствами. К тому же, если для устройства слоя износа чаще всего необходимо полностью демонтировать старое покрытие, то в случае с некоторыми типами смесей, применяемыми в качестве защитных слоев, этого не делают. Таким образом, защитные слои необходимы в том числе для увеличения срока служба слоев износа, и в значительной степени выполняют их функцию.

По технологии устройства защитные слои разделяют на холодные и горячие. Холодные подразумевают использование смесей с температурой окружающей среды или смесей c температурой вяжущего от 60 до 80 °C. Горячие же предполагают применение смесей с температурой от 100 °C.  

 

Для работы по горячей технологии используют:

• битумоминеральные смеси с мембраной (БМСМ)

• шероховатую поверхностную обработку (ШПО) с битумным вяжущим и щебнем, обработанным битумом

 

Для работы по холодной технологии применяют:

• ШПО с битумной эмульсией

• литые эмульсионно-минеральные смеси (ЛЭМС)

• комплексную поверхностную обработку

• пропиточные материалы

 

 

Битумоминеральные смеси с мембраной — это те же битумоминеральные смеси, применяемые в качестве слоев износа, но только с небольшой разницей. Во-первых, номинально максимальный размер щебня БМСМ составляет не 16, а 11,2 мм. Во-вторых, эти смеси укладывают не стандартным асфальтоукладчиком, а специальным, который способен синхронно подавать на поверхность дороги битумно-полимерную эмульсию (мембрану) и смесь. В остальном — БМСО и БМСМ идентичны, в том числе с точки зрения периодичности их устройства на дорогах.

Международное название технологии укладки защитных слоев из БМСМ — «Новачип».

Шероховатая поверхностная обработка, наверное, самая экономичная и простая технология, применяемая при устройстве защитных слоев для асфальтированных дорог. Она представляет собой розлив вяжущего по поверхности покрытия и последующее распределение каменного материала с размером фракций до 16 мм.

Шероховатая поверхностная обработка бывает одиночной и двойной. В первом случае, на этапе распределения щебня используют каменные материал с максимальным размером фракций до 16 мм. А при двойной обработке, подразумевающей последовательное выполнение двух одиночных ШПО, при первом распределении применяют щебень с размером зерен от 11,2 до 16 мм, а при втором, уже после уплотнения крупных фракций, — с размером зерен от 5,6 до 8 мм.

 

 

При выполнении работ по горячей технологии вяжущим защитного слоя служит битум или полимерно-битумное вяжущее, а каменным материалом — черный щебень, то есть щебень, обработанный органическим вяжущим в смесительной установке. При неудовлетворительных результатах испытаний смеси на сцепление щебня с битумом, в него могут быть добавлены поверхностно-активные вещества.

При холодной технологии устройства ШПО в качестве вяжущего выступают битумные или битумно-полимерные эмульсии, а в качестве инертного материала — сухой щебень, прошедший через систему промывки, — это позволяет очистить его от пылеватых и глинистых частиц, которые негативно влияют на адгезию между каменным материалом и вяжущим.

Международное название технологии ШПО — «Чип Сил».

 

 

Литые эмульсионно-минеральные смеси, в отличие от других вышеперечисленных видов смесей, создают в специальных машинах на месте проведения работ, — в так называемых смесителях-распределителях.

Основные компоненты ЛЭМС — щебень с размером фракций до 16 мм, песок, битумная или битумно-полимерная эмульсия, вода. Для улучшения тех или иных свойств такого типа смесей в состав могут быть добавлены минеральный порошок, цемент или гашеная известь, латекс, стекловолокно и другие материалы.

Стандарт ГОСТ Р 58422.1-2021 «Дороги автомобильные общего пользования. Защитные слои и слои износа дорожных одежд. Технические требования» разделяет ЛЭМС на два вида: с медленным формированием и с быстрым формированием. В первом случае, в качестве вяжущего может быть использована битумная или битумно-полимерная эмульсия, а время отвердения смеси должно составлять не более 4 часов. Во втором случае вяжущим может служить только битумно-полимерная катионная эмульсия, а время отвердения не должно превышать 1 часа.

Стоить отметить, что ЛЭМС медленного формирования знакома дорожникам под международным названием «Сларри Сил», а быстрого формирования, которую в том числе можно укладывать в два слоя, — «Микросюрфейсинг».

 

 

Комплексная поверхностная обработка включает в себя использование сразу двух последовательно применяемых технологий — шероховатой поверхностной обработки с применением битумной эмульсии и литой эмульсионно-минеральной смеси. В качестве нижнего слоя выступает ШПО, а верхнего — ЛЭМС. При этом литую смесь укладывают не сразу, а только после формирования нижнего слоя, который в среднем составляет от 7 до 14 дней.

Такой двойной защитный слой покрытия наиболее целесообразно использовать на сложных участках дорог, например в местах крутых подъемов и спусков, а также в целях снижения уровня шума от проезжающего транспорта.

Международное название технологии устройства защитных слоев с применением комплексной поверхностной обработки называется «Кейп Сил».

 

 

Дорожные пропиточные материалы (ДПМ) представляют собой вязкие жидкости от коричневого до черного цвета, созданные на основе растворителей или эмульсий. При этом первые могут содержать в своем составе минеральный материал.

Отраслевой документ ОДМ 218.3.073-2016 «Рекомендации по применению пропиточных составов для повышения долговечности асфальтобетонных покрытий» разделяет пропиточные составы на 3 вида:

 

• защищающие — для повышения устойчивости покрытия к различным внешним воздействиям

• омолаживающие — для изменения или восстановления свойств вяжущего в асфальтобетонном покрытии

• комбинированные — сочетают в себе свойства защищающих и омолаживающих пропиток

 

Первые применяют при наличии на покрытии дефектов, например сетки трещин или шелушения; для снижения воздействия колес транспорта и погодно-климатических факторов на покрытие; для замедления процессов старения битума.

Вторые — омолаживающие — используют так же в случаях наличия дефектов на поверхности дорожного полотна; для повышения коррозийной стойкости; для улучшения свойств вяжущего.

Комбинированные пропитки применяют для всех вышеперечисленных случаев.

 

 

Устройство защитных слоев покрытий

При устройстве защитных слоев, толщина которых составляет от 0,5 до 3 см, в том числе осуществляется важный процесс — герметизация мелких трещин и отрытых пор на поверхности покрытий, что приводит к дальнейшему предотвращению попадания воздуха и воды в слои асфальтобетонов, — это в значительной степени замедляет старение вяжущих и увеличивает срок службы дорог.

Битумоминеральные смеси с мембраной устраивают в сухую погоду с помощью специального асфальтоукладчика, который способен синхронно подавать два материала — битумную эмульсию и непосредственно битумоминеральную смесь. Температура поверхности покрытия при этом должна быть не ниже 10 °C, эмульсии — от 60 до 80 °C, смеси — как и в случае с БМОС — не менее 140 °C.

Уложенный слой из БМСМ уплотняют гладковальцовыми катками массой от 7 до 10 тонн без вибрации.

Шероховатую поверхностную обработку, вне зависимости от использования горячей или холодной технологии, проводят в сухую погоду с температурой воздуха и покрытия дороги не менее 15 °C.

Сначала гудронатор распределяет вяжущее по подготовленной, то есть по очищенной и отремонтированной поверхности. В случае применения битумной эмульсии температура органического вяжущего должна составлять от 60 до 80 °C; битума и полимерно-битумного вяжущего — в соответствии с диапазоном температур смешивания по ГОСТ Р 58406.2-2020 «Дороги автомобильные общего пользования. Смеси горячие асфальтобетонные и асфальтобетон. Технические условия», условно от 135 до 170 °C.

 

 

Не позднее чем через 30 секунд после розлива вяжущего, щебнераспределитель равномерно укладывает на поверхность мелкий щебень. Далее слой каменного материала уплотняется пневмоколесным катком с нагрузкой на колесо не менее 1,5 т.

Стандарт ГОСТ Р 70647-2023 «Дороги автомобильные общего пользования. Защитные слои и слои износа дорожных одежд. Общие требования к технологическим процессам» рекомендует выполнять укладку ШПО с помощью машин, реализующих синхронную подачу эмульсии и щебня. А ГОСТ Р 58861-2020 определяет периодичность проведения работ по технологии шероховатой поверхностной обработки.

 

 

При устройстве литых эмульсионно-минеральных смесей используют машины, которые на месте проведения работ способны смешать все компоненты и в дальнейшем распределить их по поверхности покрытия. При этом температура воздуха должна быть не ниже 10 °C, а в ближайшие 5 часов по прогнозу погоды не должен ожидаться дождь. Температура эмульсии, применяемой в качестве одного из компонентов смеси, не должна превышать 40 °C.

Так как ЛЭМС является литой смесью, то для ее укладки не используют катки. При этом ГОСТ Р 70647-2023 говорит о том, что иногда такую технику применять можно, например при необходимости ускорения времени открытия движения.

Как и в случае с другими защитными слоями, периодичность проведения работ по устройству литых эмульсионно-минеральных смесей указана в ГОСТ Р 58861-2020.

 

 

Комплексную поверхностную обработку, включающую в себя последовательную укладку ШПО и ЛЭМС, устраивают в соответствии с их технологиями проведения работ.

Нанесения дорожных пропиточных материалов осуществляют в сухую погоду при температуре воздуха не менее 15 °C. Для распределения пропитки по большой площади применяют гудронаторы с резиновыми скребками, при малой площади — ручные скребки. Время высыхания ДПМ в среднем составляет от 15 минут, но во многом зависит от погодных условий: скорости ветра, облачности и так далее.

 

 

Стоит отметить, что на рынке существует большое количестве поставщиков дорожных пропиток, поэтому их свойства, особенности использования, а также объем тары, в которых поставляется жидкость, может значительно отличаться. К примеру, одна компания поставляет пропитки в металлических или пластиковых ведрах и канистрах относительно небольшой вместимостью — от 12,5 до 30 литров; другая — в металлических 216-литровых бочках.   

ОДМ 218.3.073-2016 рекомендует обрабатывать поверхности покрытий защитным и комбинированные пропиточным материалом 1 раз в 2 года, омолаживающим — 1 раз в 3 года. А вот ГОСТ Р 58422.1-2021, который вообще не выделяет такой вид ДПМ как омолаживающий, рекомендует применять такие составы не чаще чем два раза в течение межремонтного срока. 

 

 

Плюсы использования слоев износа и защитных слоев для покрытий дорог

Устройство слоев износа и защитных слоев положительно сказывается на сроке службы дорожных одежд. В зависимости от применяемых технологий и смесей, они:

 

— восстанавливают ровность покрытий

— увеличивают устойчивость покрытий к воздействию противогололедных реагентов

— уменьшают интенсивность износа покрытий

— повышают гидроизоляционные свойства покрытий

— увеличивают шероховатость покрытий

— повышают коррозийную стойкость асфальта

— улучшают свойства вяжущего в покрытии

— замедляют старение вяжущего в асфальтобетоне

 

 

Если вашему предприятию требуется оборудование для выпуска смесей, предназначенных для укладки в качестве слоев износа или защитных слоев, то мы можем предложить вам:

 

• асфальтобетонные заводы разной производительности — для выпуска смесей в соответствии со стандартами серий 58401 и 58406, в том числе ЩМАС

• грунтосмесительные установки серии Osnova — для производства черного щебня, битумоминеральных смесей

• установки серии SE — для приготовления битумных и битумно-полимерных эмульсий

• установки серии CMB — для выпуска полимерно-битумных вяжущих

 

Для получения более подробной информации позвоните нам по телефону 8 (800) 555-73-40, отправьте запрос на sale@solomatic.ru или используйте любой другой удобный способ, указанный в разделе с контактами.

Оборудование от компании SOLOMATIC — залог стабильного производства смесей для решения ваших дорожно-строительных задач.