HMA для гидротехнических сооружений

Горячие асфальтовые смеси с непрерывным гранулометрическим составом заполнителя используются при создании водонепроницаемых и стойких к эрозии кладок для гидротехнических сооружений, таких как дамбы и водохранилища. Ввиду того, что HMA не загрязняют воду, эти кладки пригодны для хранения питьевой воды. Такие гидротехнические смеси обычно проектируются с очень низким водонасыщением для того, чтобы обеспечить водонепроницаемость. В случае использования метода Маршалла образцы уплотняются 35 ударами с каждой стороны. Для заполнения пустот повышается содержание битума в смеси и используется минус фракция № 200 (0,075 мм) (в отличие от HMA для дорожных покрытий). После укладки на уклонах такие смеси обычно не подвергают дополнительному уплотнению в условиях эксплуатации, в отличие от дорожных покрытий, которые испытывают воздействие транспортных нагрузок. Благодаря более высокому содержанию битума и соответствующему утолщению битумной пленки вокруг частиц заполнителя повышается долговечность этих смесей.

Для гидротехнических смесей не требуется высокая устойчивость, однако, она должна быть достаточной для того, чтобы смесь можно было бы удовлетворительным образом уложить и уплотнить в горячем виде на уклонах. Обычно для этих целей применяются битумы AC-20, AR-8000 или же битумы с пенетрацией 60–70. Кладка должна иметь толщину не менее 2" (50 мм) и содержать не более 4% воздушных пустот, что обеспечит достаточную водонепроницаемость покрытий.

Укладку HMA на склонах умеренной крутизны осуществляют с помощью обычных укладчиков и катков. Однако это оборудование подсоединяют к тросовой системе и поднимают и опускают по склону с помощью лебедки. В случае крутых склонов оборудование для укладки дорожных покрытий требует определенной модификации.

ПЕРЕРАБОТКА ДОРОЖНЫХ ПОКРЫТИЙ ИЗ ГОРЯЧИХ АСФАЛЬТОБЕТОННЫХ СМЕСЕЙ

Введение

Переработка дорожных покрытий из горячих асфальтобетонных смесей (рециклинг асфальта)приобрел популярность в середине–конце 70-х годов 20-го века. До этого он осуществлялся в очень небольшом объеме, так как для этого было мало стимулов. Подробные инструкции по рециклингу материалов для дорожных покрытий можно найти в 26 и 27.

Такой рост осознания необходимости рециклинга связан с рядом разработок, имевших место в 70-х годах 20-го века. Но, возможно, самой важной причиной стало введение эмбарго на нефть и последующее удорожание битума. В силу последнего обстоятельства любой повторно используемый битумосодержащий материал стал ценным активом. До введения эмбарго на нефть битум был настолько дешевым, что стоимость удаления, штабелирования и рециклинга старых асфальтовых покрытий превышала затраты на устройство асфальтобетонных покрытий из новых материалов.

Второй фактор, в значительной степени повлиявший на рециклинг, – это создание дорожных фрез. До ее создания старое асфальтобетонное покрытие приходилось скалывать с дорожного покрытия, а затем измельчать перед использованием. Этот процесс был неудобным, требовал удаления HMA по всей глубине и, как правило, серьезного переустройства дорожного покрытия перед укладкой верхнего слоя. Кроме того, для проведения данного процесса часто приходилось закрывать проезжую часть на продолжительное время. Другой процесс, который использовался до изобретения фрезы, предполагал использование горячего дорожного ремонтного комплекса. Он потреблял большой объем топлива для нагрева полотна, что вызывало загрязнение окружающей среды и повреждение удаленной HMA вследствие перегрева. Фреза позволила решить большинство проблем, возникавших при применении горячего дорожного ремонтного комплекса. С ее помощью можно удалить любое количество материала и получить материал заданного размера. При этом не происходит заметного загрязнения окружающей среды, так как тепловая энергия не потребляется. Материал, вырубаемый с помощью фрезы, не нужно измельчать для рециклинга сразу же после удаления, потому что он и так содержит достаточно мелкие частицы. Обнажившуюся поверхность можно временно открыть для движения, пока не будет наращен новый верхний слой.

Третья причина популярности рециклинга асфальтных смесей заключается в разработке барабанного смесителя, в который можно вводить регенерируемое асфальтобетонное покрытие (РАП). До этого инженеры не умели проводить рециклинг на установках периодического действия. Рециклируемый материал нельзя было подавать в смеситель через сушильнный барабан, так как это привело бы к перегреву асфальта и вызвало бы серьезное загрязнение окружающей среды. После создания барабанного смесителя в штате Миннесота был разработан процесс, предназначенный для применения на установках периодического действия. При его осуществлении свежий заполнитель подвергается перегреву в сушильной установке, а затем смешивается с рециклируемым асфальтовым покрытием (РАП) в весовом бункере и мешалке; при этом происходит передача тепловой энергии от заполнителя к РАП. В одном из вариантов процесса барабанного смешения РАП подается примерно по центру барабана (в направлении вниз), где смешивается со свежим заполнителем и свежим битумом. Разработаны и другие процессы (см. главу 6).

Область применения рециклинга                  

 Кандидатом на рециклинг является любое дорожное покрытие, для которого требуется наращивание нового поверхностного слоя или существенная реконструкция. Однако целесообразность рециклинга в каждом конкретном случае нужно оценить на месте. Так, например, в некоторых случаях нанесение нового слоя поверх старого покрытия может оказаться экономически более выгодным. Если существующее покрытие имеет относительно небольшую толщину, то фрагменты, на которые его удастся разрезать с помощью фрезы, скорее всего, потребуют дополнительного измельчения перед повторным использованием. После удаления этих фрагментов будет трудно сохранить неизменной градацию материала, и может потребоваться серьезное переустройство базового слоя. В такой ситуации наращивание нового слоя поверх старого покрытия может оказаться более простым и дешевым вариантом. Основной фактор, определяющий выбор стратегии ремонта, – это общее состояние существующего покрытия. Для покрытия, в котором образовались усталостные (аллигаторовы) трещины, придется решать проблемы конструкционного характера, что потребует укладки достаточно большого количества HMA. Если при этом речь идет о добавлении 2–3 слоев асфальтобетонной смеси, то, возможно, вариант с наращиванием нового слоя потребует меньших временн'ых и финансовых затрат. Если же установлено, что для обеспечения необходимой несущей способности покрытия достаточно всего лишь одного слоя, тогда следует подумать о рециклинге с удалением и заменой поврежденного слоя. Если не удалить старую смесь, то в наращенном слое, скорее всего, образуются отраженные трещины, что приведет к ухудшению эксплуатационных свойств покрытия.

Рециклинг может оказаться нежелательным в том случае, когда заполнитель в существующей смеси не отвечает нормативным требованиям (например, если он не измельчен, то и в составе новой смеси после рециклинга окажется значительное количество неизмельченного материала). В этом случае следует использовать минимальное количество РАП. Далее, высокое процентное содержание в существующей смеси материала, просеивающегося через сито № 200 (0,075 мм), может затруднить рециклинг. После вырубки фрезой получается дополнительное количество материала, просеивающегося через сито № 200 (0,075 м), и в этой ситуации, возможно, будет трудно сохранить в необходимых пределах процентную долю заполнителя, просеивающегося через сито с этим критическим размером отверстий. Если существующая смесь содержит слабые зерна заполнителя, тогда следует с осторожностью подходить к вопросу о рециклинге такой смеси, если она предназначена для использования в поверхностном слое. При использовании небольших количеств РАП большей части этих проблем можно избежать,.

Для улучшения эксплуатационных характеристик асфальтобетонных смесей используется множество добавок. Рециклинг материалов, содержащих в своем составе некоторые из таких добавок, может оказаться сложной или просто невыполнимой задачей. В числе используемых добавок следует назвать латексную резину, резиновую крошку, серу, полипропилен и сажу. Добавки, препятствующие последующему рециклингу асфальтной смеси, следует исключить из использования. При повторном нагреве смесей, содержащих серу, возникает определенный риск, так как комбинация «сера + битум» выделяет токсичные дымы при нагреве до высоких температур. Кроме того, имеются сведения о возможных сложностях вырубки с помощью фрезы покрытий, устроенных из смесей, содержащих латексную резину, в частности, о закоксовывании зубьев фрезы. Методы определения содержания битума или свойств битумного вяжущего в старых «прорезиненных» асфальтобетонных смесях еще предстоит разработать. Кроме того, резина может вызывать более серьезные экологические проблемы в процессе производства смесей из регенерированного асфальта. Несколько лет назад для повышения долговечности некоторых асфальтобетонных смесей применялся асбест, что, очевидно, затрудняет или вообще исключает рециклинг для таких смесей.

Среди дорожных покрытий существует множество кандидатов на рециклинг, но его целесообразность нужно оценивать в каждом отдельном случае. Рециклинг можно использовать в следующих случаях: для борьбы с образованием отраженных трещин; для выравнивания бордюров и кюветов; для удешевления строительства покрытий; для более эффективной организации транспортного потока во время строительства; для сохранения высоты габарита проезда; для обнажения поврежденного подстилающего слоя, который нужно удалить или модифицировать. Очевидно, рециклинг целесообразен в случае покрытий, которые испытали существенное колееобразование и растрескивание, или же для покрытий на городских улицах и в иных местах, требующих выравнивания существующих конструкций (например, бордюров и кюветов).