Для устройства покрытий автомобильных дорог в мировой практике наибольшее распространение получили асфальтобетонные смеси. В РФ с непростыми климатическими условиями, частыми перепадами температур, высокой степенью промерзания грунтов на фоне увеличивающихся транспортных нагрузок дорожное полотно не выдерживает и быстро приходит в неудовлетворительное состояние. В данной статье рассматривается способ улучшения качества асфальтобетонной смеси путем введения резиновой крошки. Добавка на резиновой основе позволит повысить физико-механические показатели и свойства, что в последующем приведет к повышению модуля упругости и прочности дорожных покрытий, увеличению межремонтных сроков эксплуатации дорожной одежды и облегчит исполнение контрактных гарантийных обязательств по сохранению нормативного состояния автомобильной дороги. Рабочая гипотеза изучения данного вопроса основывается на предположении о том, что использование резиновой крошки в качестве добавки в асфальтобетонную смесь решает сразу две проблемы — повышение качества покрытий и переработку изношенных шин.
Ключевые слова: асфальтобетон, модификаторы, резиновая крошка, колееобразования, автомобильные дороги.
Одним из основных условий повышения эффективности дорожного строительства является применение качественных материалов для устройства дорожного покрытия. В настоящее время темпы строительства автомобильных дорог сдерживаются высокой стоимостью или отсутствием некоторых видов материалов. Перспективным направлением развития является совершенствование технологий использования техногенных отходов производства.
Эффективное улучшение комплекса физико-механических свойств асфальтобетонных смесей возможно в первую очередь при использование модифицированных вяжущих. Например, применение асфальтобетонных смесей на полимербитумных вяжущих (ПБВ) позволяет повысить качество дорожного асфальтобетона в покрытии автодорог, однако эти технологии являются дорогостоящими и требуют специального оборудования. Учитывая протяженность сети автодорог в РФ, необходим поиск альтернативных добавок и материалов для повышения долговечности и транспортно-эксплуатационных качеств асфальтобетонных покрытий. Исследования позволили использовать в составе асфальтобетонной смеси большую группу исключительно трудно утилизируемых техногенных продуктов и отходов, а именно, резиновой крошки, получаемой из старых автопокрышек и других резинотехнических изделий [1, с. 3].
На протяжении многих лет предпринималось множество попыток ввести резину в асфальт и битум, с целью улучшения свойств дорожных покрытий. Исследования показали результаты, свидетельствующие о возможностях использования резины в асфальтобетонных смесях. Было установлено, что эксплуатационные характеристики асфальтобетона зависят от количества и размера добавленных частиц резины. Крупность зерен резины должна быть не более 1 мм, поскольку наибольшая плотность составов асфальтобетонной смеси обеспечивается при крупности частиц резины не более 0,63 мм. Применение резиновой крошки с размерами частиц 2–8 мм в асфальтобетонных смесях, приводит к снижению срока службы дорожного покрытия из-за невозможности формирования однородного материала, способного к восприятию транспортных нагрузок [3, с. 68].
Дробленую резину вводят либо непосредственно в минеральный материал, либо предварительно объединив с битумом; при этом в первом случае ее гранулометрический состав учитывается в общем зерновом составе минеральных составляющих, а во втором — не учитывается. Установлено, что содержание резиновой крошки при введении ее в минеральную часть должно составлять 1–2 % массы минеральной части, при добавлении в битум — 5–7 % массы битума. При введении резины в минеральную часть смесители оборудуют дополнительными устройствами, включающими расходную емкость, средства для подачи дробленой резины из емкости в смеситель и отдельный дозатор для введения в смеситель, для этой цели может служить дозатор минерального порошка. Точность дозирования дробленой резины должна составлять ± 1,5 % массы. Материалы в смеситель подают в такой последовательности: сначала щебень, песок, минеральный порошок, затем резиновую крошку; после предварительного «сухого» перемешивания в течение 15–30 с вводят битум и заканчивают перемешивание. Общее время перемешивания составляет 60–90 с. При введении дробленой резины в битум, компоненты перемешивают в рабочем котле, оборудованном приспособлением для перемешивания. Температура битума при объединении с дробленой резиной должна составлять 150–170°С. Для улучшения удобоукладываемости и уплотняемости асфальтобетонных смесей целесообразно вводить в битум мягчитель, например, сланцевый в количестве 4–7 % массы битума. Для улучшения уплотняемости готовые асфальтобетонные смеси целесообразно выдерживать в накопительных бункерах в течение 1–2 ч [3, с. 69].
Основные преимущества добавления резиновой крошки в асфальтобетонную смесь:
— Снижение шумового загрязнения от автомобильных дорог примерно на 50–70 %, что позволяет строить покрытия дорог ближе к жилым застройкам;
— Инновационные покрытия могут избавить от надобности шумозащитных экранов;
— Увеличение срока эксплуатации дорог на 5–10 лет за счет уменьшения на дорожной поверхности образование трещин;
— Повышение деформативности дорожного покрытия. Снижение колеобразования за счет упругости асфальтобетона на битуме, модифицированным резиновой крошкой;
— Улучшение сцепных свойств с поверхностным покрытием. Снижение аварийности до 50 %, так как снижается риск заноса. Также сцепные свойства обеспечиваются в дождь, на мокром покрытии;
— Сохранение характеристик асфальтобетона даже при высоких перепадах температуры, когда покрытия без добавления резиновой крошки переходят в пластичное состояние, при повышенных температурах накапливая деформации. При низких температурах наблюдается менее интенсивный процесс трещинообразования. Это позволяет строить дороги в любой климатической зоне;
— Увеличение срока службы автомобильных шин благодаря постепенному износу протектора.
Литература:
- Иванова, Т. Л. Модификация дорожного асфальтобетона резиновыми порошками механоактивационного способа получения: специальность 05.23.05 «Строительные материалы и изделия»: автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук / Иванова Татьяна Леонидовна; Сибирская государственная автомобильно-дорожная академия. — Улан-Удэ, 2009. — 19 c.
- Руденский, А. В. Применение резиновой крошки для повышения качества дорожных битумов и асфальтобетонов // Дороги России ХХI века. — 2004. — № 5. — С. 62–71.
- Пособие по строительству асфальтобетонных покрытий и оснований автомобильных дорог и аэродромов / И. А. Плотникова, В. Н. Сотникова, М. Б. Сокальская [и др.]. — Москва: Союздорнии, 1991. — 138 c.
- Веселов, В. И. Переработка использованных шин. Международный опыт // Твердые бытовые отходы. — 2012. — № 12. — С. 58–63.
- Использование отходов резины для модификации вяжущего в асфальтобетоне / К. Ю. Вабищевич, Н. П. Коновалов, П. Н. Коновалов, Е. О. Хозеев. // Вестник БГТУ им. В. Г. Шухова. — 2020. — № 2. — С. 18–25.
