Сдвигоустойчивость и трещиностойкость асфальтобетона дорожных покрытий в условиях Кемеровской области

В последние годы на асфальтобетонных покрытиях автомобильных практически всех регионов России наблюдается значительный рост пластических деформаций, растрескивание асфальтобетона. Весьма остро эта проблема проявляется и в условиях Кемеровской области. Не случайно действующие нормы предусматривают в качестве обязательных требований к асфальтобетону обеспечение его трещиностойкости и сдвигоустойчивости [1].

К сожалению, асфальтобетонные покрытия не могут быть как абсолютно трещиностойкими и сдвигоустойчивыми, однако применение эффективных методов борьбы с трещинообразованием и сдвиговыми деформациями позволило бы увеличить сроки службы покрытий, снизить затраты на их содержание и ремонт.

Обязательность испытаний на трещиностойкость и сдвигоустойчивость, требования к асфальтобетону по этим критериям относительно новые – введены на территории России ГОСТ 9128-2009 «Смеси асфальтобетонные дорожные, аэродромные и асфальтобетон. Технические условия» с 01.01.2011 г. В ГОСТ 9128-1984 таких требований не было, в ГОСТ 9128-97 они фактически носили рекомендательный характер, так как вступали в силу при условии наличия этих показателей в проектной документации или договоре на поставку. Считалось, что сдвигоустойчивость характеризуется прочностью асфальтобетона на сжатие при температуре 50^оС. Действующие нормы (ГОСТ 9128-2099) предписывают обязательную оценку показателей трещиностойкости и сдвигоустойчивости при периодических испытаниях и нормируют их значения для всех типов и марок асфальтобетонов, а так же для всех дорожно-климатических зон.

Полагаем, что требования к асфальтобетону по трещиностойкости и сдвигоустойчивости следует считать обязательными, поскольку распоряжением Правительства РФ от 21.06.2010 г. № 1047-р пункт 7.34 СНиП 2.05.02-85* (в котором установлено, что асфальтобетонные смеси должны соответствовать требованиям ГОСТ 9128), отнесен к частям нормативных документов, в результате применения которых на обязательной основе обеспечивается соблюдение требований Федерального закона «Технический регламент о безопасности зданий и сооружений».

Трещиностойкость асфальтобетона из горячих смесей всех типов оценивают по пределу прочности на растяжение при расколе (при температуре материала 0°С и скорости деформирования 50 мм/мин). Сдвигоустойчивость же нормируется по двум показателям - по величине внутреннего трения и сцеплению при сдвиге при температуре 50^оС.

С целью оценки степени соответствия трещиностойкости и сдвигоустойчивости асфальтобетонов дорожных покрытий в условиях Кемеровской области был выполнен статистический анализ результатов лабораторных испытаний в период строительного сезона 2011 г. При этом использовались материалы независимой компетентной испытательной лаборатории Кузбасского центра дорожных исследований (аттестат аккредитации POCC RU.0001.21.СА69). Пробы были отобраны на объектах сети автомобильных дорог общего пользования Кузбасса. Это позволило получить достаточно большой массив данных: 252 пробы асфальтобетонной смеси типа Б, II марки. Отметим, что все испытания проводились с использованием проверенных средств измерения, аттестованного испытательного оборудования.

Обработка данных проводилась средствами Microsoft Excel. Установлено, что плотность распределения показателя трещиностойкости и сдвигоустойчивости асфальтобетона подчиняется нормальному закону. По обработанным данным можно установить долю несоответствия нормам ГОСТ 9128-2009. На рис. 1 приведен график плотности распределения значений трещиностойкости при испытаниях образцов асфальтобетона из горячей мелкозернистой плотной асфальтобетонной смеси типа Б, II марки. Математическое ожидание значения трещиностойкости – 3,78 МПа, максимальное значение – 4,9 МПа, минимальное – 1,4 МПа, среднее квадратическое отклонение – 0,485, коэффициент вариации – 0,128.

Рис.1. График плотности вероятности значения трещиностойкости асфальтобетона из смеси типа Б, II марки

В среднем доля несоответствия по показателю трещиностойкости составила 3 %, что можно признать приемлемым. Однако, по отдельным организациям, районам области этот показатель существенно различается. Очевидно, что имеются большие трудности обеспечения требуемого качества асфальтобетона в районах, где традиционно для приготовления асфальтобетонных смесей использовали гравийно-песчаные смеси или щебень из гравия. Для их условий необходимы специальные мероприятия по обеспечению трещиностойкости асфальтобетона (корректировка минеральной части смеси, применение модифицированных вяжущих и др.).

Что же касается обеспечения сдвигоустойчивости, то процент несоответствия нормам ГОСТ 9128-2009 по этому показателю довольно большой. Этот вывод можно сделать исходя из рис. 2, на котором приведен график плотности вероятности значения сдвигоустойчивости асфальтобетона из смеси типа Б, II марки. Так по величине сдвигоустойчивости по коэффициенту внутреннего трения доля несоответствия составила 26%, а по по сцеплению при сдвиге при температуре 50^оС - 13%.

Рис.2. График плотности вероятности значения сдвигоустойчивости

асфальтобетона из смеси типа Б, II марки

Среди причин такого несоответствия нормам можно выделить следующие:

- использование некачественных исходных минеральных материалов и вяжущих, гравийно-песчаных смесей, щебеня из гравия;

- недоуплотнение асфальтобетонных смесей.

Использование асфальтобетона в дорожном покрытии преследует основную цель – обеспечить функциональные свойства и покрытия в межремонтный период. Главной задачей инженерно-технического обеспечения является создание такого асфальтобетона, который способен в наибольшей степени и в течение максимально возможного времени обеспечивать требуемые функциональные свойства покрытия и противостоять нормированным видам разрушений.

Научные исследования и практический опыт позволяют определить основные пути обеспечения качества асфальтобетона. Первый из них связан с направленным регулированием качества битума, которое так же, как и в случае асфальтобетона оценивается набором показателей [2]. При этом выполнение требований ГОСТ 22245-90 во многих случаях не гарантирует требуемого качества асфальтобетона, необходимо использование специальных химических добавок, модифицирующих битум.

Битумы и битумоминеральные композиции являются одними из наиболее распространенных материалов, используемых в строительстве покрытий, однако на практике сроки службы покрытий с их использованием в несколько раз меньше нормативных. Разработка путей повышения качества и долговечности битумов и материалов на их основе представляется весьма актуальной задачей, позволяющей решать проблему надежности и долговечности работы покрытий.

Решая проблему обеспечения трещиностойкости и сдвигоустойчивости можно и нужно использовать качественные вяжущие с применением различных модифицирующих добавок: нефтеполимерная смола (НПС) – продукт полимеризации непредельных углеводородов С8-С9, гранулированный каучук СКЭПТ (ППК) – этилен-пропилен диеновый, содержащий в своем составе полипропилен [3].

Литература:

1. ГОСТ 9128-2009. Смеси асфальтобетонные дорожные, аэродромные и асфальтобетон. Технические условия / Госстрой России. – М., ГУП ЦПП, 2010. – 17 с.

2. Золоторев, В. А. Эффективность приемов. Возможности получения асфальтобетона высокого качества / В.А. Золоторев, В.В. Губарев // Автомобильные дороги. – 2011. – № 1. – С. 68–76.

3. Поздняева, Л. В. «Ловушка» для трещин / Л.В. Поздняева, Л.А. Горелышева // Автомобильные дороги. – 2010. – № 8. – С. 78–81.