Особенности устройства верхних слоев дорожных покрытий из ЩМАС.

В последние годы в нашей стране все больше применяется щебеночно-мастичный асфальтобетон (ЩМА) для устройства верхних слоев покрытия дорожных магистралей. Этот материал имеет специфические эксплуатационные показатели, а именно : долговечность слоя, пониженный уровень шума, устойчивость к образованию колеи и др.

Кроме основных компонентов в состав ЩМА входит еще и стабилизирующая добавка.

ЩМА (ГОСТ 31015-2002) отличается от асфальтобетонных смесей по ГОСТ 9128-2013 тем, что в нем содержится больше щебня (до 80 % по массе) и битума (до 7,5% по массе).Стабилизирующая добавка позволяет удерживать в материале большое количество битума. ЩМА можно укладывать слоем меньшей толщины, чем горячий асфальтобетон, т.о. снижается расход смеси на 1 кв.м покрытия.

Для ЩМА нормируется как зерновой состав, так и содержание битума и стабилизирующей добавки.

В соответствии с ГОСТ 31015-2002 щебеночно-мастичные смеси подразделяют на виды:

· ЩМА-10 с наибольшим размером зерен до 10мм;

· ЩМА -15 с наибольшим размером зерен до 15 мм;

· ЩМА-20 с наибольшим размером зерен до 20 мм.

Зерновые составы минеральной части смесей и асфальтобетона должны соответствовать

Смеси щебеночно-мастичные должны быть устойчивы к расслаиванию и быть однородными.

Однородность смесей оценивают коэффициентом вариации показателей предела прочности при сжатии при температуре 50° С, который должен быть не более 0,18.

Устойчивость к расслаиванию определяется методом стекания вяжущего, суть которого заключается в способности смеси удерживать битум, предельное значение которого должно быть не более 0,20 % по массе пробы, рекомендуемые пределы показателя от 0,07 до 0,15 %.

Температура смеси в зависимости от используемого битума при отгрузке потребителю и при укладке должна соответствовать значениям, приведенным в таблице

ТРЕБОВАНИЯ К МАТЕРИАЛАМ

В ЩМА применяют щебень фракций 5-10, 10-15, 15-20 по ГОСТ 8267- 93

Марка по дробимости щебня из изверженных и метаморфических горных пород должна быть не менее 1200, из осадочных горных пород, гравия и металлургических шлаков не менее 1000, марка щебня по истираемости должна быть И1, и по морозостойкости должна быть не ниже F50.

Содержание зерен пластинчатой и игловатой формы должно быть не более 15% по массе.

Для ЩМАС применяется песок из отсевов дробления горных пород, который должен соответствовать требованиям ГОСТ 8736-93.

Минеральный порошок должен соответствовать требованиям ГОСТ Р 52129-2003.

В качестве стабилизирующей добавки применяют нижеперечисленные разновидности:

1) волокна и гранулы из целлюлозы,

2) гранулы на основе асбеста,

3) добавки на основе резиновых частиц,

4) высокопрочные акриловые волокна

Стабилизирующие добавки применяют с целью увеличить толщину битумной пленки, которая обеспечивает наличие объемного битума и обеспечить однородность , добавка обеспечивает устойчивость ЩМАС к расслаиванию.

Наибольшее применение получили стабилизирующие добавки на основе целлюлозы, которую получают путем переработки растительного сырья.

В настоящее время больше всего используются добавки на основе целлюлозы, которая используется либо в виде измельченного волокна или в виде гранул. Целлюлозное волокно должно иметь ленточную структуру нитей длиной от 0,1 мм до 2,0 мм.

Гранулы представляют собой спрессованные волокна, обработанные вяжущим.

При производстве ЩМАС можно применять битумы нефтяные дорожные вязкие (БНД) и полимерно-битумные вяжущие (ПБВ) на основе блоксополимеров типа СБС. Для II дорожно-климатической зоны рекомендован битум с глубиной проникания иглы 60-130 единиц.

Большое количество вяжущего препятствует прохождению влаги внутрь слоя, при этом увеличивается долговечность покрытия.

ЩМАС относят к самостоятельной группе дорожно-строительных материалов. ЩМА отличается от обычного а/б тем, что к нему применяется жесткий допуск по размеру щебня. Это связано с наличием большого объема пустот, которые заполняются битумной мастикой. Мастика получается на основе зерен крупностью менее 2,5 мм с содержанием минерального порошка 8-13 %. Каркас смеси составляет фракционированный щебень желательно кубовидной формы фракций 5-10 мм, 10-15 мм, 15-20 мм в количестве 70-80% по массе. Зерна щебня имеют между собой непосредственный контакт, поэтому появляется повышенная сдвигоустойчивость ЩМА. По этой причине они рекомендуются для применения в условиях интенсивного движения автомобилей. Покрытие из ЩМА характеризуется высокой износостойкостью к истирающему действию шипованных шин.

В отличие от обычных асфальтобетонов каркасная структура ЩМА имеет наивысшую жесткость, благодаря этому происходит перераспределение основной части нагрузки от верхнего слоя покрытия к нижележащим слоям. Эта особенность ЩМА ведет к повышению устойчивости к образованию колеи материала покрытия.

В 2016 году сотрудники лаборатории испытаний конструктивных слоев дорожных одежд и грунтов в своей практической деятельности часто испытывали щебеночно-мастичные асфальтобетоны, которые были использованы в верхних слоях покрытий дорожной одежды.

В лабораторных условиях исследовался зерновой состав, определялись плотность кернов, отобранных из конструктивных слоев дорожной одежды, а также водонасыщение. По результатам испытаний, проведенных специалистами лаборатории испытаний конструктивных слоев дорожных одежд и грунтов, Центром экспертиз было выдано 12 % отрицательных заключений по несоответствию показателя водонасыщения, а также 27% отрицательных заключений по несоответствию зернового состава асфальтобетонной смеси требованиям ГОСТ 31015-2002.

Водонасыщение асфальтобетона –это заполнение всех его пор влагой. Следовательно, что повышенное водонасыщение асфальтобетона характеризует его пористость, т.е. недостаточное уплотнение.

Причины повышенного водонасыщения асфальтобетона:

1) нарушение технологии устройства дорожного покрытия: несоблюдение температурного режима асфальтобетонной смеси при уплотнении, укладка ее в дождливую погоду или при отрицательных температурах, малое количество проходов катка;

2) некачественная асфальтобетонная смесь : пониженное содержание битума, зерновой состав не соответствует требованиям ГОСТ 31015-2002.

Зерновой состав не соответствует требованиям ГОСТ 31015-2002 по целому ряду причин, а именно: некорректно подобран зерновой состав ЩМАС (щебеночно-мастичная асфальтобетонная смесь) на асфальтобетонном заводе (АБЗ); каждый раз когда на АБЗ поступает новая партия материала , который используется для приготовления смеси (щебень или отсев дробления горной породы) необходимо делать новый подбор состава асфальтобетонной смеси, т.к. рассев исходного материала будет другой и соответственно другой будет рецептура для выпускаемой щебеночно-мастичной асфальтобетонной смеси.

Также причиной несоответствия зернового состава могут быть как техническая неисправность на АБЗ, при которой происходят недопустимые отклонения дозирования исходных материалов на АБЗ, (погрешность дозирования не должна превышать:

для щебня ±2%;

для минерального порошка и битума ± 1,5%;

для фибры ± 2,5% )

так и просто человеческий фактор – ошибка оператора на пульте дозирования материалов.

Таким образом, необходимо установить контроль за качеством поступающих исходных материалов, рецептурой и непосредственно за качеством выпускаемой щебеночно-мастичной асфальтобетонной смеси непосредственно на АБЗ.