3.3 Укладка асфальтобетонной смси

В Республике Беларусь укладка асфальтобетонной смеси производится в соответствии с ТКП 059 и ТКП 094:

ТКП 059-2012 предусматривает возможность укладки горячих асфальтобетонных смесей при температуре воздуха не ниже 5 С.

Перед укладкой смеси (за 0,5-З,0 ч) необходимо произвести обработку очищенной от пыли и грязи поверхности основания из асфальтобетонных, органоминеральных смесей и нижнего слоя асфальтобетонного покрытия битумной эмульсией марки ЭБДК Б-60, жидким или вязким битумом, нагретыми, соответственно, до температуры от 20 0С до 40 0С, от 100 0С до 120 0С и от 140 0 С до 160 0C.

Укладку асфальтобетонных смесей следует осуществлять асфальтоукладчиком и, как правило, на всю ширину покрытия.

В исключительных случаях на дорогах местной сети допускается укладка смесей в нижний слой покрытия и в основание автогрейдером. При этом вдоль краев слоя следует устанавливать упорные брусья.

В местах, недоступных для асфальтоукладчика, допускается ручная укладка смеси с уплотнением ее ручными мини-катками массой 400-1000 кг, виброплитами и вибротрамбовками массой до 200 кг. Порядок уплотнения смеси при ручной укладке – в соответствии с технологической картой при обеспечении требуемого коэффициента уплотнения.

При укладке горячих, теплых и холодных (в горячем состоянии) асфальтобетонных смесей асфальтоукладчиками толщина укладываемого слоя должна быть на 10 %-15 % больше проектной, а при укладке автогрей­дером или при ручной укладке – на 25 %-30 %.

При укладке холодной асфальтобетонной смеси из штабеля асфальтоук­ладчиком (с выключенными уплотняющими рабочими органами) и при укладке автогрейдером или вручную толщина слоя должна быть на 60 %-70 % выше проектной.

При укладке конструктивных слоев толщиной более 10 см следует, как правило, применять асфальтоукладчики с активными уплотняю­щими органами. Режим работы уплотняющих машин, их состав, длину захватки уточняют (при необходимости) на основании результатов пробной укатки на опытной захватке.

При использовании асфальтоукладчиков с трамбующим брусом и пассивной выглаживающей плитой, а также при использовании асфальтоукладчиков с трамбующим брусом и виброплитой при укладке смесей для щебеночно-мастичного и плотного асфальтобетонов типов А и Б и пористого и высокопористого асфальтобетонов с содержанием щебня более 40 % скорость укладки, как правило, должна составлять 2-3 м/мин.

При укладке смесей для плотного асфальтобетона типов В, Г и Д, а также для пористого и высокопористого асфальтобетонов с содержанием щебня менее 40 % и высокопористого песчаного скорость укладки может быть увеличена до 4-5 м/мин.

Рекомендации по укладке асфальтобетонной смеси, основанные на анализе отечественного опыта, опыта стран Западной Европы и США.

При разгрузке асфальтобетонной смеси автомобиль приближается задним ходом к укладчику до тех пор, пока расстояние между ним и укладчиком не сократится до нескольких сантиметров. Если же автомобиль будет продолжать движение вплоть до контакта с упорными роликами укладчика, появляется опасность, что в результате соударения обеих машин на укладываемом слое останется след от задней кромки рабочего органа. Затем укладчик роликами упирается в колеса автомобиля и начинает его толкать. При опрокидовании кузова автомобиля асфальтобетонная смесь сгружается в приемный бункер асфальтоукладчика. При этом, платформа автомобиля не должна опираться на какую-либо часть асфальтоукладчика. Перед тем, как задний откидной борт транспортирующего грузового автомобиля откроется для разгрузки смеси в бункер асфальтоукладчика, платформа грузового автомобиля должна медленно подниматься, пока смесь на платформе не сдвинется к заднему откидному борту. Эта процедура помогает смеси перемещаться в массе в бункер асфальтоукладчика при открытии заднего откидного борта, что снижает величину сегрегации.

Если асфальтоукладчик вынужден остановиться в ожидании смеси, в бункере асфальтоукладчика должно оставаться достаточно смеси, чтобы быть, как минимум, на уровне верха заслонок или туннельных отверстий. Не следует допускать опорожнения бункера до точки, когда становятся видны пластинчатые транспортеры на днище бункера.

Ключевым фактором для получения ровного слоя является поддержание постоянного напора материала перед плитой. Ключевым моментом для постоянного напора материала является постоянная скорость асфальтоукладчика и постоянный режим работы шнеков асфальтоукладчика. Если асфальтоукладчик оборудуется устройствами автоматической регулировки расхода, это оборудование должно устанавливаться в месте, близком к концевой плите для того, чтобы поддерживать постоянный напор смеси перед плитой, поддерживая непрерывную работу шнеков. Место размещения устройства важно для предотвращения от избытка или недостатка смеси на наружной кромке плиты.

При укладке количество смеси в бункере должно оставаться постоянным для того, чтобы напор материала перед плитой асфальтоукладчика оставался постоянным (рис. 3.4).

Рисунок 3.4

В начале укладки асфальтоукладчик должен быть максимально быстро приведен к заданной скорости укладки, и затем двигаться при постоянной скорости. Эта практика позволяет поддерживать максимально возможный постоянный напор материала перед плитой.

Не следует снижать скорость асфальтоукладчика при смене грузовых автомобилей.

Скорость асфальтоукладчика должна соответствовать производительности АСУ, а также ширине и толщине укладываемого покрытия. Максимальная скорость асфальтоукладчика может определяться для различных комбинаций производительности установки и толщины покрытия.

Общие рекомендации при укладке асфальтобетонной смеси:

Укладка ровного покрытия требует однородной смеси. Смесь должна быть постоянного состава, иметь одинаковую температуру по всему объему. Этого можно достичь путем оптимизации рабочего цикла асфальтобетонных заводов;

При подборе состава смеси следует учитывать влияние сегрегации;

Для приготовления смеси необходимо использовать АСУ оснащенные специальными механизмами снижающими сегрегацию:

Выгрузку смеси из бункера производить в несколько приемов;

Транспортировку смеси производить большегрузными автомобилями;

Использовать изолирующие тенты при перевозке смеси при любых погодных условиях т.к. градиент температур в кузове автомобиля в самых благоприятных условиях достигает 30 С;

При разгрузке самосвала, не останавливать укладчик и подхватывать самосвал в движении;

Укладчик должен двигаться с постоянной скоростью, подобранной для каждой конкретной смеси при устройстве опытной захватки. Стабильная скорость укладки возможна при тщательной корректировке производительности асфальтобетонного завода и укладочной бригады;

Поддерживать постоянный уровень горячей смеси перед плитой. Это требует регулировки работы подающих шнеков, подающего конвейера, либо регулировки заслонки ограничивающей подачу смеси из приемного бункера к шнекам;

Не останавливать укладчик. Единственной причиной остановки укладчика может служить недостаток асфальтобетонной смеси. При этом происходит опускание плиты на полотно. После загрузки смеси, сопротивление материала резко возрастает по сравнению с предыдущим уровнем и вызывает подъем плиты на новый уровень, до достижения баланс сил;

Правильно выполнять поперечные стыки;

Выполнять постоянный контроль степени сегрегации покрытия приборами экспресс контроля качества асфальтобетона и вносить необходимые корректировки в технологию укладки смеси;

Для увеличения длины захватки при укладке асфальтобетонной смеси одним укладчиком в несколько полос использовать битумополимерную ленту для устройства продольных швов.

Устройство швов и стыков

В процессе устройства дорожных покрытий из асфальтобетонных смесей встречаются два типа швов-продольный и поперечный швы.

Продольный шов представляет собой место соединения двух лежащих рядом друг с другом уложенных полос. Эти швы могут формироваться работающими совместно укладчиками при укладке соседних полос ("горячее на горячее") или при укладке "горячее на холодное", когда вторая полоса укладывается рядом с уже существующей полосой.

При укладке «горячее на горячее» речь идет об укладке совместно двумя или более асфальтоукладчиками, что является наилучшим условием для образования качественного соединения швов. При этом подвоз смеси должен быть организован так, чтобы все укладчики могли двигаться с одной скоростью и расстояние между ними не было слишком большим и было постоянным, что обеспечит примерно одинаковую разность температур между соседними полосами. Используемые асфальтоукладчики должны быть оборудованы, по возможности, одинаковыми рабочими органами, чтобы предварительное уплотнение - при одинаковой настройке уплотнительных агрегатов - было идентичным по всей ширине укладки. Благодаря этому обе полосы будут иметь одинаковую просадку и могут укладываться без перепада высот между ними. Первые катки, следующие за каждым укладчиком, должны иметь одинаковую массу. Оба катка начинают укатку снаружи внутрь, к шву. Уплотнение заканчивается на расстоянии около 15 см от шва с обеих сторон. Эта последняя, шовная часть уплотняется последним проходом катка. В результате получают прочное и герметичное соединение отдельных уложенных полос.

Укладка «горячее на холодное» означает, что вторая полоса укладывается из горячей асфальтолбетонной смеси рядом с уже существующей полосой покрытия.

Поверхность для пристыковки последующего шва (поверхность контакта слоев) должна быть образована при укладке первой полосы. Она может иметь наклон примерно 70-80°, что увеличивает площадь контакта по сравнению с вертикальным стыком Наклонную кромку уложенной полосы можно получить с использованием прижимного диска, который закрепляется на укладчике или на катке (рис. 3.5).

Рисунок 3.5 Формирование кромки полосы асфальтобетонного покрытия прижимным диском

Для обеспечения надежной связи асфальтобетонных полос стыкуемая контактная поверхность должна быть тщательно очищена и обработана достаточным количеством горячего или холодного вяжущего. Продольные швы в двух слоях асфальтобетона должны перекрываться для предотвращения появления отраженных трещин (рисунок 3.6).

Рисунок 3.6 Расположение швов в двух слоях асфальтобетонного покрытия

Вторая полоса укладывается с небольшим перекрытием (2-3 см) и с учетом уплотнения при укатывании. Технологическая схема уплотнения шва на стыке горячего и холодного асфальтобетона отдельно выделенным катком приведена на рис. 3.7

Рисунок 3.7 схема уплотнения смеси в зоне шва

Поперечные швы-рабочие швы устраиваются по окончании рабочего дня или при длительных перерывах в работе-поперек полосы закрепляют брус, толщиной равной толщине слоя и укатывают.

При возобновлении работы на рабочем шве брус убирают и производят одно из мероприятий:

а) разогрев кромок ранее уложенной полосы с помощью инфракрасных излучателей [1] до температуры 100 0С – 120 0С или путем укладки на нее горячей смеси в виде валика шириной от 10 до 20 см с последующим удалением этой смеси на устраиваемую полосу;

б) обработку кромки ранее уложенной полосы битумом с расходом от 0,3 до 0,4 кг/м2 или битумной эмульсией с концентрацией не менее 60 % и расходом от 0,6 до 0,8 л/м2;

в) применение ленты битумной по СТБ 1937, которая обеспечит плотное сопряжение смежных полос в процессе уплотнения смеси.

После этого приступают к укладке смеси асфальтоукладчиком.

Существуют и другие технологии устройства рабочих швов.

Шов в стык. При этом выполняются следующие работы: асфальтоукладчик отводится от места устройства шва; смесь в области недостаточной толщины слоя вручную удаляется с образованием прямолинейной кромки; укладывается деревянная планка, соответствующую толщине слоя; основание в области шва покрывается тонким слоем песка; из остатков смеси на покрытом песком основании в месте шва вручную формируется наклонная поверхность – рампа; вся поверхность, включая рампу, уплотняется катком.

Перед возобновлением укладки удаляется рампа, песок и деревянная планка, освободившаяся поверхность очищается и обрабатывается разжиженным битумом.

Применяется и технология устройства швов в стык ,когда рядом со швом размещаются настилы длясъезда. Толщина настилов, приблизительно, должна равняться толщине уплотненного слоя. К тому же, настилы должны быть широкими и длинными в достаточной степени для размещения всего размера катка. Уплотнительное оборудование проходит по смеси в месте шва и по настилам. Эта позволяет обеспечить получение качественного шва.

Конусный шов. Этот тип шва целесообразно устраивать когда через поперечный шов осуществляется на протяжении длительного времени движение автотранспорта. В месте размещения поперечного шва асфальтобетонная смесь за швом временно выталкивается в продольном направлении от шва. За швом, прямо на поверхности существующего дорожного покрытия выкладывается пропитанная прокладочная бумага или какой-либо подобный материал, к которому не прилипает асфальтобетонная смесь. Длина листа бумаги зависит от толщины уложенного слоя, но, как правило, она составляет от 1 до 1,5 м и равна ширине укладываемой полосы. После того, как бумага будет размещена на месте, смесь выталкивается обратно поверх бумаги, и из данной смеси в ручную формируется конус.

Рис. 17-4 Использование пропиточной бумаги при сооружении конусного поперечного шва.

Возможные дефекты при укладке асфальтобетонной смеси

Неровности вследствие "переезда" через остатки асфальтобетонной смеси

При переезде асфальтоукладчика через смесь в районе гусеничных тележек или колес угол атаки рабочего органа изменяется и если влияние смеси не компенсируется цилиндрами нивелирования, то на покрытии образуются неровности. С целью недопущения данного дефекта следует:

1. Не допускать попадания смеси под колеса или гусеничные ленты асфальтоукладчика машины или при ее наличии удалять.

2. На гусеничных асфальтоукладчиках использовать устройства для очистки лент.

Образование "горба" при трогании асфальтоукладчика с места

При трогании укладчика с места на поверхности покрытия образуется "горб".

.

Образование этого дефекта обусловлен тем, что при каждой остановке машины равновесие сил, действующих на рабочий орган в плавающем режиме, нарушается. Самыми важными факторами для этого режима являются: сила тяжести рабочего органа, тяговое усилие и подъемная сила. Кроме того, на образование "горба" влияют температура асфальтобетонной смеси-при низкой температуре смеси ее вязкость повышается и при том же положении рабочего органа -"горб" увеличивается. Для исключения данного дефекта следует масимально сократить время остановок асфальтоукладчика.

Мелкие поперечные волны на поверхности

При укладке асфальтобетонной смеси возможно образование небольших неровностей с периодичностью до 2 метров. Причиной мелких неровностей является неправильная регулировка или неисправность уплотняющих органов асфальтоукладчика.

Периодические неровности в продольном профиле

При укладке асфальтобетонной смеси возможно образование неровностей динной с периодичностью более 2 метров. Причиной данного дефекта может быть например, провис копирной струны (расстояние между стойками струны не должно превышать 6 м) или технические неисправности асфальтоукладчика такие как износ тефлоновых лент в системы направления телескопических труб, зазор в регуляторе выдвижной секции, ослабление затяжки винта на несущем рычаге рабочего органа.

Следы расслоения на поверхности асфальтобетонного покрытия за асфальтоукладчиком.

Крупнозернистые смеси и смеси с малым содержанием вяжущего более склонны к расслоению (сегрегации), так как в таких смесях более крупные зерна концентрируются во внешней части объема материала. Такое расслоение может проявляться уже при загрузке смеси в кузов автомобиля, при подаче смеси в бункер асфальтоукладчика или при транспортировке смеси его питателем и шнеком.

Поперечные полосы

После каждой выгрузки смеси из автомобиля в бункер асфальтоукладчика на поверхности слоя появляются поперечные следы расслоения материала, вызванные проявлением сегрегаци на предшествующих этапах работы с асфальтобетонной смесью. Для уменьшения последствий проявления сегрегации следует избегать «схлапывания» крыльев бункера асфальтоукладчика и следить, чтобы бункер, по возможности, был постоянно заполнен смесью.

Полоса по оси укладчика

По оси укладчика на поверхности уложенного слоя образуется пористая, шероховатая полоса, обусловленная слишком малым количеством (слишком низкий уровень) асфальтобетонной смеси передплитой. В этом случае следует увеличить расстояние между редуктором привода шнеков и передней стенкой рабочего органа, скорректировать высоту шнеков.

Полосы на краях уложенного слоя

При большой ширине укладываемого слоя на краях уложенной полосы возникают полосы из расслоенного материала. Следует предпринять меры по снижению сегрегации смеси при приготовлении и транспортировке к месту укладки.

Скопления материала на поверхности слоя

Во время укладки на поверхности слоя возникают отдельные, локальные изменения структуры, которые могут быть вызваны несколькими причинами.

- неконтролируемое попадание остатков производства АСУ в смесь в процессе загрузки автосамосвала. В этом случае необходимо отрегулировать агрегаты АСУ.

- недостаточный прогрев плиты асфальтоукладчика. Необходимо очистьть уплотняющие органы асфальтоукладчика от налипших частиц смеси и прогреть их до требуемой температуры.

- недостаточная степень перемешивания исходных материалов в мешалке АСУ. Необходимо увеличить время перемешивания материалов в мешалке.

Неравномерная структура поверхности слоя вследствие разрушения зерен материала

В области меньшей толщины укладываемого слоя наблюдется разрушение зерен. Это проявляется в появлении на поверхности окраски цвета камня или белой муки, хотя первоначально все составляющие смеси были покрыты черным битумом. Энергия уплотнения рабочего органа слишком велика для принятой толщины слоя, что ведет к разрушению каменного материала. Следует отрегулировать уплотнительные агрегаты рабочего органа с учетом толщины слоя.

Укладка асфальтобетонной смеси при выпадении атмосферных осадков

ТКП 059 регламентирует укладку асфальтобетонной смеси только в сухую погоду. Однако на практике присутствуют моменты когда после начала укладки начинается выподение атмосферных осадков. В этом случае возможны два сценария. Первый сценарий: укладка асфальтобетонной смеси останавливается и смесь возвращается на асфальтобетонный завод для повторного использования в последующем в качестве асфальтогранулята. По второму сценарию, если интенсивность атмосферных осадков незначительная и ,предположительно, они будет продолжаться в течение непродолжительного времени, и, если на поверхности дорожного покрытия отсутствуют лужи, транспортные средства, доставившие смесь, должны быть разгружены максимально быстро, а дорожные катки должны быть приближены непосредственно к асфальтоукладчику для укатки смеси прежде, чем она полностью остынет.

Если же на существующем дорожном покрытии имеются лужи, укладку смеси продолжать не следует.

Смесь, укладываемая во время выпадения осадков, быстро охлаждается в результате интенсивной теплопередачи от смеси к влажной поверхности дорожного покрытия и охлаждения смеси под воздействием самих осадков. Это обуславливает трудность в получении требуемой плотности асфальтобетона.

Как вариант, в случае непродолжительного дождя даже высокой интенсивности асфальтобетонную смесь можно держать в транспортном средстве, если при этом она правильно укрыта брезентом и исключается попадание воды на смесь. В этом случае, по окончанию выпадения атмосферных осадков можно произвести укладку смеси, предварительно удалив с поверхности основания воду.

Уплотнение асфальтобетонной смеси

Теоретические основы уплотнения асфальтобетонной смеси

Уплотнение асфальтобетонной смеси является завершающей и важнейшей технологической операцией при которой происходит формирование структуры и текстуры асфальтобетонного покрытия и соответственно его требуемые эксплуатационные свойства.

От степени уплотнения в значительной мере зависят модуль упругости уплотняемого материала (определяет работоспособность конструктивного слоя), морозостойкость, усталостные свойства (по числу повторных изгибов, возникающих под воздействием проходящего транспорта и выдерживаемых покрытием до возникновения трещин), устойчивость к пластическому деформированию и износу покрытий и т. д.

При уплотнении смеси частицы минерального остова сближаются. При этом, с одной стороны, происходит контактирование минеральных частиц по адсорбционно-сольватным оболочкам, обладающим повышенной вязкостью, с другой, — повышение внутреннего трения между частицами всей системы.

Схема возникающих под вальцом катка контактных давлений и деформаций (осадок) уплотняемого слоя асфальтобетона

Процесс структурообразования асфальтобетона при уплотнении смеси можно разделить на три этапа, и на каждом этапе происходят качественные изменения, что отражается на количественных изменениях показателей структурно-реологических свойств асфальтобетонных смесей и уплотненного асфальтобетона.

Первый этап характеризуется увеличением плотности и прочности уплотняемой смеси. Уплотняющее усилие сближает частицы минеральной части асфальтобетонной смеси, что и определяет значительное увеличение плотности: увеличивается среднее число контактов между частицами в единице объема, происходит рост плотности упаковки минеральных частиц, заметно увеличивается прочность всей дисперсной системы (асфальтобетонной смеси). На первом этапе уплотнения средняя сила сцепления в зоне контакта и средняя прочность единичного контакта увеличиваются незначительно. Прослойки битума в контактной зоне еще относительно велики, из чего следует, что на первом этапе средняя сила сцепления в зоне контакта и средняя прочность единичного контакта не являются решающими факторами, определяющими экспериментально наблюдаемый существенный рост прочности уплотняемого материала.

На втором этапе минеральные частицы уже упакованы и дальнейшего их значительного сближения не происходит. Под воздействием внешних уплотняющих усилий возможны угловые перемещения частиц, что может привести к разрушению части образовавшихся элементарных коагуляционных контактов и вместе с тем — к образованию новых, так как толщина прослоек битума в контактной зоне в начале второго этапа сравнительно велика. В целом преобладает тенденция образования и упрочнения единичных контактов без значительного увеличения их количества, что характеризуется следующими изменениями структурно-механических свойств. Среднее число контактов между частицами в единице объема остается примерно постоянным и не оказывает решающего влияния на изменение прочности высококонцентрированной дисперсной системы (уплотняемой асфальтобетонной смеси). Заметно увеличивается средняя сила сцепления в контакте между частицами и их прочность, что объясняется как перераспределением частиц, так и увеличением вязкости пленочного битума в контактной зоне. Излишки битума выжимаются в поровое пространство уплотняемой асфальтобетонной смеси.

На третьем этапе минеральные частицы под воздействием уплотняющей нагрузки уже не в состоянии сближаться или поворачиваться (за исключением случаев возможного разрушения минеральных частиц по микроплощадкам в зоне точечных контактов), что вызывает в уплотняемых смесях ряд изменений структурно-реологических свойств.

Плотность уплотняемой смеси изменяется весьма незначительно и только за счет частичного разрушения минеральных частиц по микроплощадкам в контактной зоне. Среднее число контактов между частицами остается примерно таким же, как и на втором этапе, однако природа части элементарных контактов может быть иной. Средняя сила сцепления в контакте между частицами снижается, однако в некоторых единичных контактах могут продолжиться процессы, характерные для второго этапа, а иногда и деструктивные процессы, связанные с образованием "сухих контактов". В целом в контактной зоне доминируют процессы деструкции минеральных частиц за счет микроскопических разрушений по микроплощадкам.

Все процессы, происходящие на первом, втором и третьем этапах уплотнения асфальтобетонных смесей, носят статистический характер, могут протекать одновременно в различных микрообъемах уплотняемого материала, налагаясь один на другой. Интегральные свойства высококонцентрированной дисперсной системы (асфальтобетонной смеси) будут определяться преобладанием тех или иных процессов в соответствии с описанными выше этапами уплотнения.

Активность перемещения минеральных частиц и битума, при прочих равных условиях, зависит от температуры, при которой происходит уплотнение смеси. Битум может облегчить уплотнение, если он выполняет роль смазки. Однако его действие в процессе уплотнения уменьшается в связи с тем, что:

- остывает смесь и вместе с ней остывает битум, это приводит к увеличению его вязкости и сопротивления деформированию;

- с ростом объемной плотности асфальтобетона уменьшается толщина битумных пленок и увеличивается их вязкость.

Уменьшение толщины пленки продолжается до тех пор, пока происходит перемещение структурных элементов смеси, и ее прочность возрастает настолько, что она может воспринимать нормальные и касательные напряжения от уплотняющих средств, не деформируясь, т. е. не изменяя своей толщины.

Чем выше температура смеси, тем меньшие усилия требуются для ее уплотнения.

При значительном увеличении вязкости битума вследствие снижения температуры и чрезмерно высоком контактном давлении от рабочих органов уплотняющих средств вязкопластические деформации могут продолжать развиваться за счет относительного перемещения структурных элементов, но уже без изменения объема. Такое деформирование бесполезно и даже вредно, так как может привести к разуплотнению и нарушению сплошности битумных оболочек.

Важнейшим фактором, влияющим на долговечность асфальтобетона, наряду с плотностью, «коэффициент уплотнения» и «водонасыщение» является температура, при которой была приготовлена смесь (полуфабрикат) и завершилось уплотнение асфальтобетона (готовой продукции).

Основные типы используемых катков

Тип катка, используемого для уплотнения асфальтобетонной смеси, оказывает существенное влияния на обеспечение требуемой плотности асфальтобетона и соответственно на затрачиваемые при этом материальные затраты, так как требуемую плотность можно получить при минимальных затратах комбинируя при этом типом катков и количеством их проходов. В настоящее время используются следующие типы катков: статические дорожные катки со стальными вальцами, пневмоколесные катки, вибрационные дорожные катки со стальными вальцами и комбинированные дорожные катки. В последнее время стали широко применяться, в том числе и в Республике Беларусь, катки осцилляторного типа, для уплотнения грунтов и оснований в странах Западной Европы применяются катки с полигональными вальцами.

Статические дорожные катки со стальными вальцами обычно характеризуются диапазоном по весу от 3 до 14 тонн и диаметром вальцом от 1,0 м до 1,5 м. и более. Вес катка может изменяться путем добавления балласта.

Пневмоколесные катки обычно эксплуатируются в качестве промежуточного катка, за вибрационным или статическим дорожным катком. Однако,пневмоколесные катки могут использоваться как и для первоначальной укатки смеси, так и для окончательной укатки.

Для пневмоколесного катка уплотнительное усилие, прилагаемое к смеси, является функцией нагрузки от колёс машины, давления шин, конструкции шин. Все шины катка имеют одинаковый размер, и давления.. Площадь каждого отпечатка шины и нагрузка от колес катка являются главными факторами эффективности пневмоколесного катка. Чем больше контактное давление шины на смесь, тем больше уплотнительное усилие, прикладываемое катком. Для обеспечения результативности при использовании в положении катка для первоначальной укатки используются катки с большими шинами.

Вибрационные катки выпускаются в различных конфигурациях:- вибрационные катки с одним вальцом изготавливаемые как на жесткой, так и на шарнирно-сочленённой раме; вибрационные катки с двумя вальцами на жесткой раме, шарнирно-сочленённой раме с одним сочленением и шарнирно-сочленённой раме с двумя сочленениями. Эти катки могут эксплуатироваться в любом из трех режимов: статическом (при выключенных вибраторах), с одним вибрационным вальцом и одним вальцом статического действия, и с обоими вибрационными вальцами. В вибрационных катках применяется уплотнительное усилие создаваемое статическим весом катка (веса вальцов и рамы) и динамическим (виброционным-создаваемым с помощью вращающегося груза эксцентрика, размещенного внутри вальца) усилием.

В комбинированных катках соединяются два различных типа уплотнительных усилий — вибрационное усилие и действие пневматических шин Наружная ширина резиновых шин обычно равна ширине вибрационного вальца. Однако, эти катки следует использовать с большой осторожностью при уплотненииасфальтобетонных смесей. Проблема состоит в существовании зазоров между четырьмя резиновыми колесами на задней стороне катка. В отличие от стандартного пневмоколесного катка, в котором шины на задней стороне катка попадают в промежутки, оставляемые зазорами между передними шинами, у комбинированных катка нет дополнительных шин для перекрытия зазоров.

Принцип действия катков осцилляторного типа основан на совместном воздействии вертикальной силы сжатия, создаваемойсилой веса вальца, и горизонтальной реверсивной силы сдвига, возникающей при вращательных колебаниях вальца, периодически изменяющих свое направление. Здесь уплотнение происходит по принципу реверсивного сдвига и статического сжатия.

Уплотнение асфальтобетонных смесей

Уплотнение смесей следует начинать непосредственно после их укладки, соблюдая температурный режим, указанный в СТБ 1033.

Таблица 3.2 - Температура смесей при выпуске из смесителя, в асфальтоукладчике и при завершении уплотнения

Вид и тип смесей	Вид вяжущего, пенетрация (глубина проникания иглы) при 25 °С, мм-1	Температура смеси, °С
		в асфальтоукладчике	при завершении уплотнения
С	Битум вязкий, 50-100	Не ниже 150 (160)	Не ниже 90 (100)
Горячие А, Б	Битум вязкий, 50-100	Не ниже 120 (150)	Не ниже 80 (100)
	Битум вязкий, 100-130	Не ниже 120 (150)	Не ниже 70 (100)
Горячие В, Г, Д, пористые, высокопористые	Битум вязкий, 50-100	Не ниже 120 (150)	Не ниже 80 (100)
	Битум вязкий, 100-130	Не ниже 120 (150)	Не ниже 70 (100)
Горячие С, А, Б, В, Г, Д, пористые, высокопористые	Битум модифицированный, 50-130	Не ниже 150	Не ниже 100
Теплые А, Б	Битум вязкий, 130-200	Не ниже 100	-
Теплые В, Г, Д, пористые, высокопористые	Битум вязкий, 130-200	Не ниже 80	-
Примечание: В скобках указана температура смесей, содержащих модифицирующие добавки по 5.12.5.2

Температура смесей при выпуске из смесителя и в асфальтоукладчике может быть выше верхнего предела, указанного в таблице 5.5, но не более чем на 10 °С, если их укладка осуществляется при температуре окружающего воздуха от 0 °С до 5 °С.

Температура смесей, кроме смесей, содержащих модифицированный битум или модифицирующие добавки, при выпуске из смесителя и в асфальтоукладчике может быть ниже нижнего предела, указанного в таблице 5.5, но не более чем на 20 °С, если их укладка осуществляется при температуре окружающего воздуха выше 20 °С или при толщине укладываемого слоя 7 см и более.

Рекомендуемые температурные режимы уплотнения смеси в зависимости от типа приведены в таблице 3.3.

Таблица 3.3

Тип смеси	Температура эффективного уплотнения смеси, 0С
	Предварительное уплотнение (подкатка легкими катками)		Основное уплотнение (укатка средними катками)		Окончательное уплотнение (докатка тяжелыми катками)
	Начало	Конец	Начало	Конец	Начало	Конец
С	-	-	180-160	130-110	110-100	100-90
А	-	-	155-140	120-110	110-100	100-90
Б	-	-	140-130	110-100	100-90	90-80
В	130-120	110-105	105-95	90-80	-	-
Г, Д	125-120	105-100	100-90	90-80	-	-

При использовании асфальтоукладчиков с трамбующим брусом и пассивной выглаживающей плитой уплотнение осуществляется следующим образом:

а) перемещение катка с включенным вибратором должно идти от укладчика, а его движение к укладчику необходимо выполнять без вибрации;

б) уплотнение смесей для плотного асфальтобетона типов А и Б, а также для пористого и высокопористого с содержанием щебня более 40 %:

сначала – катком на пневматических шинах массой 16 т количеством проходов по одному следу от 6 до 10 или гладковальцовым катком массой от 13 до 16 т количеством проходов от 8 до 10 или вибрационным (комбинированным) катком массой от 6 до 8 т количеством проходов от 5 до 7 и окончательно - гладковальцовым катком массой от 11 до 18 т количеством проходов от 6 до 8;

в) уплотнение смесей для плотного асфальтобетона типов В, Г и Д, а также пористого, высокопористого асфальтобетонов с содержанием щебня менее 40 % и высокопористого песчаного:

сначала – гладковальцовым катком массой от 6 до 8 т или вибрационным катком массой от 6 до 8 т с включенным вибратором и количеством проходов от 2 до 3, затем – катком на пневматических шинах массой 16 т количеством проходов от 6 до 10 или гладковальцовым катком массой от 13 до 16 т и количеством проходов от 8 до 10, или вибрационным катком массой от 6 до 8 т с включенным вибратором количеством проходов от 3 до 4 и окончательно – гладковальцовым катком массой от 11 до 18 т количеством проходов от 4 до 8.

Скорость катков в начале уплотнения должна быть от 1,5 до 2 км/ч, а после 5-6 проходов скорость может быть увеличена до:

3-5 км/ч – для гладковальцовых катков;

3 км/ч – для вибрационных катков;

5-8 км/ч – для катков на пневматических шинах.

Уплотнение начинают от кромки укладываемой полосы с последующим перемещением к середине.

При использовании асфальтоукладчиков с трамбующим брусом и виброплитой уплотнение осуществляется следующим образом:

а) уплотнение смесей для плотного асфальтобетона типов А и Б, а также для пористого и высокопористого с содержанием щебня свыше 40 %:

сначала – гладковальцовым катком массой от 13 до 16 т, катком на пневматических шинах массой 16 т или вибрационным катком массой от 6 до 8 т количеством проходов от 4 до 6, затем – гладковальцовым катком массой от 11 до 18 т количеством проходов от 4 до 6;

б) уплотнение смесей для плотного асфальтобетона типов В, Г и Д, а также для пористого и высокопористого с содержанием щебня менее 40 % и высокопористого песчаного:

сначала – гладковальцовым катком массой от 6 до 8 т или вибрационным катком массой от 6 до 8 т с выключенным вибратором количеством проходов от 2 до 3, а затем – гладковальцовым катком массой от 13 до 16 т количеством проходов от 6 до 8, катком на пневматических шинах массой 16 т или вибрационным – массой от 6 до 8 т с включенным вибратором количеством проходов от 4 до 6 и окончательно – гладковальцовым катком массой от 11 до 18 т за 4 прохода.

Скорость катков в начале уплотнения не должна превышать:

для гладковальцовых – 5 км/ч;

для вибрационных – 3 км/ч;

для катков на пневматических шинах – 10 км/ч.

При первом проходе гладковальцовых катков ведущие вальцы должны быть впереди.

При укладке щебеночно-мастичных смесей уплотнение осуществляют в три этапа:

уплотнение гладковальцовым катком массой от 8 до 11 т за 3-4 прохода по одному следу;

уплотнение гладковальцовым катком с виброуплотнением массой от 8 до 11 т за 3-4 прохода по одному следу;

уплотнение гладковальцовым катком массой от 13 до 15 т за 3-4 прохода по одному следу.

Уплотнение асфальтобетонных смесей на модифицированном битуме и смесей с использованием резиновой крошки, резинобитумного вяжущего следует начинать гладковальцовыми катками массой от 8 до 11 т за 3-4 прохода по одному следу с последующим доуплотнением катками массой до 15 т и числом проходов по одному следу до 6-8 раз.

При укладке асфальтобетонной смеси толщиной более 10 см смесь укладывают в несколько слоев толщиной 4-6 см каждый. При этом уплотнение следует начинать катками на пневматических шинах за 6-8 проходов, после чего продолжать гладковальцовыми катками массой от 11 до 18 т за 4-6 проходов.

Рабочая скорость движения катков при уплотнении слоев повышенной толщины:

при первых двух-трех проходах – не выше 2-3 км/ч;

при последующих – 3-6 км/ч.

Давление воздуха в шинах катка в начале укатки должно быть не более 0,3 МПа, в конце – не менее 0,8 МПа.

Режим уплотнения асфальтобетонной смеси необходимо определять на опытной захватке. Опытная захватка выполняется один раз в сезон при первой укладке каждого состава асфальтобетона. На опытной захватке, в зависимости от состава асфальтобетонной смеси, состава звена уплотняющей техники, определяется количество проходов по одному следу каждого из катков с целью достижения требуемой степени уплотнения. При устройстве опытной захватки рекомендуется использовать приборы экспресс-контроля качества асфальтобетона. Протяженность опытной захватки должна быть не менее 50 пог. м.

Результаты работ на опытной захватке оформляются актом.

При уплотнении асфальтобетонных смесей катки должны двигаться по уплотняемому покрытию от краев полосы к середине, затем от середины к краям, перекрывая при каждом проходе 1/3 ширины следа предыдущего прохода. Первые проходы катка необходимо выполнять по продольному сопряжению с ранее уложенной полосой.

Уплотнение асфальтобетонной смеси на виражах начинают выполнять с внутренней кромки устраиваемого покрытия.

В процессе уплотнения необходимо следить за тем, чтобы каток трогался или изменял направление движения плавно, без рывков. Запрещается останавливать каток на горячей недоуплотненной асфальтобетонной смеси, а также заправлять каток топливом и смазочными материалами на устраиваемом асфальтобетонном покрытии. Остановка катка должна быть плавной, без включения тормозной системы.

Дефектные места на покрытии, выявленные в процессе укладки, должны быть устранены до начала уплотнения.

Подбор состава бригады катков следует производить с учетом типа асфальтобетонной смеси и ее удобоукладываемости, толщины уплотняемого слоя и температуры на каждом этапе уплотнения. Следует учитывать размеры вальцов катка, и, в первую очередь, их ширину, а также для обеспечения необходимой производительности процесса уплотнения правильно назначать рабочую скорость виброкатков. Рекомендуется применять катки, в которых предусмотрен вывод показателей уплотнения на дисплее в кабине машиниста.

Для уплотнения асфальтобетонных смесей, содержащих в своем составе более 50 % щебня, рекомендуется применять виброкатки.

При использовании виброкатков уплотнение асфальтобетонной смеси рекомендуется осуществлять следующим образом. Для снижения величины сдвиговой волны, образующейся перед катком, первые 2-3 прохода виброкатка, движущегося непосредственно за укладчиком, выполняют в статическом режиме, после чего дальнейшее уплотнение смеси производится с переменным включением и выключением вибратора. Перемещение виброкатка с включенным вибратором выполняется только от укладчика, а его движение к укладчику необходимо выполнять без вибрации.

Изменение направления движения катка при выполнении первых проходов либо в случае возникновения волны перед вальцом катка рекомендуется осуществлять при расположении катка по отношению к асфальтоукладчику под острым углом в соответствии со схемой, приведенной на рисунке 3.1. Движение катка при первых проходах следует начинать ведущим вальцом вперед по направлению к асфальтоукладчику.

Рисунок 3.1 – Схема движения катка при выполнении первых проходов при устройстве асфальтобетонного покрытия

1 – асфальтоукладчик; 2 –– каток;

3 – укладываемая полоса; 4 – уложенная полоса

В процессе уплотнения необходимо следить за тем, чтобы катки начинали движение или изменяли направление движения плавно, без рывков. Запрещается останавливать каток на горячей неуплотненной смеси, а также заправлять каток топливом, смазочными материалами и водой на покрытии, устраиваемом в течение рабочей смены. При заправке катков топливом и смазочными материалами необходимо подкладывать под каток подкладку (полиэтилен, геотекстиль), препятствующую розливу горючесмазочных материалов на покрытие. В случае разливания горюче-смазочных материалов на поверхность асфальтобетона необходимо в месте разливания производить посыпку адсорбента.

Скорость катков не должна превышать: гладковальцовых – 5 км/ч, вибрационных – 3 км/ч, на пневматических шинах и комбинированных – 8 км/ч.

При уплотнении слоев повышенной толщины от 10 до 18 см рабочая скорость движения катков при первых двух-трех проходах не должна превышать 2-3 км/ч, при последующих – 12-15 км/ч. Давление воздуха в шинах пневмокатка в начале укатки должно быть не более 0,3 МПа, в конце – 0,8 МПа.

Уплотнение асфальтобетонных смесей, содержащих полимеры (типа SBS), следует начинать только гладковальцовыми катками.

Уплотнение следующей полосы асфальтобетонного слоя необходимо начинать с места продольного сопряжения полос. Сопряжение полос должно быть ровным и плотным. Поперечные сопряжения полос должны быть перпендикулярны оси автомобильной дороги.

В местах, где невозможно уплотнение катками (у бортовых камней и др.), смеси уплотняются, как правило, ручными виброплитами, а при их отсутствии - горячей стальной трамбовкой.

Катки рекомендуется оборудовать специальными системами смачивания, способными обеспечить равномерность смачивания поверхности вальцов катка. Не допускается образование луж на поверхности уплотняемого слоя. В случае образования луж следует отрегулировать систему подачи воды на вальцы катка и проверить уклоны асфальтобетонного слоя.

Ликвидацию дефектов и повреждений, возникающих в процессе уплотнения горячих асфальтобетонных смесей, следует производить оперативно с обязательным устранением причин их возникновения. Дефекты и повреждения, возникающие в процессе уплотнения, а также возможные причины их образования приведены в таблице 3.2.

Таблица 3.2 - Дефекты и повреждения, возникающие в процессе уплотнения горячих асфальтобетонных смесей

№ п/п	Наименование дефекта	Возможные причины образования дефекта
1	Накопление смеси перед передним вальцом катка	- недостаточное предварительное уплотнение смеси асфальтоукладчиком; - начало уплотнения смеси выполняется катком большей массы, чем предусмотрено технологической картой; - движение катка осуществляется под углом к направлению укладки; - уплотнение начато при высокой температуре смеси
2	Глубокий след катка	- недостаточное предварительное уплотнение смеси асфальтоукладчиком; - слишком высокая температура асфальтобетонной смеси
3	Налипание смеси на валец катка или пневмоколеса	- слишком высокая температура асфальтобетонной смеси; - недостаточная или неравномерная подача воды на поверхность вальца
4	Продольные трещины	- непрочное основание; - недостаточное сцепление устраиваемого слоя покрытия с основанием дорожной одежды; - переуплотнение смеси; - избыточное содержание вяжущего в смеси; - слишком высокая температура асфальтобетонной смеси
5	Появление битумных пятен в процессе уплотнения щебеночно-мастичной смеси	- некачественная стабилизирующая добавка; - недостаточное перемешивание смеси; - нарушение состава смеси; - уплотнение смеси при высокой температуре; - высокая температура приготовления смеси
6	Поперечные трещины	- уплотнение начато при высокой температуре смеси; - уплотнение смеси начато при температуре смеси ниже требуемой (характерно для слоев повышенной толщины); - плохо очищено основание или некачественно выполнена подгрунтовка (плохое сцепление основания с укладываемым слоем); - переохлаждение поверхности слоя смеси; - неправильно подобран состав смеси; - переуплотнение смеси
	Неровность	- нарушение состава смеси; - неравномерная температура по объему смеси(тепературная сегрегация); - расслоение смеси(технологическая сегрегация); - некачественная подготовка основания(недостаточная прочность, неровное, наличие мусора); - недостаточное перемешивание смеси; - резкое торможение или быстрый реверс хода катка; - неправильноя схема уплотнения
	Разрывы	- нарушение состава смеси; - низкая температура укладываемой смеси; - неравномерная температура по объему смеси(тепературная сегрегация); - расслоение смеси(технологическая сегрегация); - резкое торможение или быстрый реверс хода котка

Расчет звена катков для достижения требуемого уплотнения асфальтобетонной смеси производится для каждого катка в отдельности или для группы однотипных, одинаковых по массе катков.

Требуемое количество проходов катка по одному следу устанавливается на пробной захватке. Работы по устройству пробной захватки выполняются в случае, если укладка асфальтобетонной смеси, изготовленной по индивидуальному подбору, производится впервые в новом строительном сезоне, а также при изменении технологии производства работ, изменении состава применяемых при укладке машин и механизмов, а также при применении новых материалов.

Длина пробной захватки назначается в пределах от 50 до 300 м на усмотрение подрядчика с учетом климатических особенностей, скоростного режима укладки и уплотнения асфальтобетонной смеси, соблюдения температурных режимов устройства асфальтобетонного слоя, обеспечения ровности покрытия и в последующем, при необходимости, корректируется.

Первоначальное количество катков устанавливается в соответствии с требованиями ТКП 059 с учетом погодно-климатических условий производства работ по устройству асфальтобетонного слоя.

С целью установления требуемого количества проходов катков на пробной захватке на поверхности укладываемого слоя намечаются контрольные точки. В контрольных точках фиксируется скоростной режим движения катков, количество проходов каждого катка по одному следу и проверяется уплотнение. При определении количества проходов катка в качестве одного прохода следует принимать движение катка в обоих направлениях: к асфальтоукладчику и обратно.

Уплотнение асфальтобетона производится до момента, когда после очередного прохода катка на поверхности слоя будут отсутствовать следы от его вальцов. При использовании приборов экспресс-контроля (типа PQI-301 и др.) уплотнение производится до момента, когда по завершению очередного прохода катка показания прибора до прохода катка и после будут совпадать.

Рисунок Прибор экспресс-контроля качества асфальтобетона PQI - 301

Рисунок Прибор экспресс-контроля качества асфальтобетона ПАБ-2М

В контрольных точках на пробной захватке отбираются пробы асфальтобетона и проводятся их испытания в соответствии с СТБ 1115. На основании результатов лабораторного контроля устанавливается требуемое количество проходов катков.

При получении неудовлетворительных результатов вносятся коррективы в состав уплотняющей техники и в режим производства работ по устройству асфальтобетонного слоя.

Требуемое количество катков на захватке с округлением в большую сторону рассчитывается по формуле

, (3.1)

где – требуемое количество проходов одного катка для окончательного уплотнения;

– фактическое количество проходов одного катка.

Рекомендуемое количество проходов одного катка определяется в соответствии с таблицей 3.3.

Таблица 3.3 – Рекомендуемое количество проходов катка для уплотнения асфальтобетонов различных типов

Тип асфальтобетона	Количество проходов катка по одному следу
1	2
Тип А, Б, пористый и высокопористый с содержанием щебня более 40 %	14-22
Тип В, Г, Д, пористый и высокопористый с содержанием щебня менее 40 %	12-21
Тип С (щебеночно-мастичный)	17-25

Фактическое количество проходов одного катка для окончательного уплотнения рассчитывается по формуле

, (3.2)

где – средняя скорость катка, км/ч;

– время остывания асфальтобетонной смеси, мин (приложение Д);

– расстояние, пройденное асфальтоукладчиком за единицу времени , м;

– целое число полос с учетом перекрытия катком соседних полос при движении его по одному следу, определяемое по формуле (округляется до целого большего числа)

, (3.3)

где – ширина укладываемой полосы, м;

– коэффициент, учитывающий перекрытие катком соседних полос при движении его по одному следу; =1,1…1,3;

– ширина уплотняющего органа катка, м.

Общая длина участка , пройденного асфальтоукладчиком за единицу времени , определяется по формуле

, (3.4)

где – средняя скорость асфальтоукладчика, м/мин;

– время остывания асфальтобетонной смеси непосредственно с момента ее нахождения в асфальтоукладчике до ее остывания после распределения по поверхности основания или покрытия, при котором остывшая смесь не подлежит уплотнению, мин.

Пример расчета требуемого количества катков для достижения требуемого уплотнения асфальтобетонной смеси приведен в приложении В.

Рекомендации при укатке:

Малощебенистые смеси (крупного заполнителя меньше 50%) рекомендуется уплотнять гладковальцевыми легкими и средними катками статического действия.

Смеси высокощебенистые (крупного заполнителя больше 50%) рекомендуется уплотнять гладковальцевыми средними и тяжелыми катками статического и вибрационного действия. В случаях, когда применение виброкатков невозможно из-за разрушения зерен слабых пород, зерен лещадной формы, недостаточной прочности каменных материалов, уплотение смеси целесообразно производить средними гладковальцовыми и пневмокатками.

В случаях когда толщина укладываемого слоя в 5 и более раз превышает максимальную крупность заполнителя уплотнение целесообразно выполнять гладковальцевыми средними и тяжелыми катками статического действия. При этом рекомендуется уменьшить скорость движения асфальтоукладчика с активными уплотняющими органами. Уплотняющие органы асфальтоукладчика должны работать с максимальной амплитудой.

При укладке смеси при низких температурах воздуха (ниже 10 с0) рекомендуется уменьшить скорость движения асфальтоукладчика с активными уплотняющими органами и увеличить скорость движения катков на 30 %. Уплотняющие органы асфальтоукладчика должны работать с максимальной частотой.

Уплотнение малощебенистых смесей рекомендуется завершать средними и тяжелыми пневмокатками для получения требуемой шероховатости поверхности слоя.

Укатку начинайте как можно раньше, так как асфальтобетонная смесь уплотняется только в горячем состоянии.

Ведущий валец катка должен располагайте перпендикулярно в направлении к укладчику. Благодаря этому неукатанный материал перед асфальтоукладчиком не сдви­гается. В противном случае появились бы поперечные трещины от укатки. Исключение - участки с большим уклоном.

Не включайте вибрацию при неподвижном катке, так как в таком случае вальцы оставят отпечаток на поверхности.

Плавно трогайтесь с места и изменяйте на­правление движения или используйте элек­тронную систему управления скоростью, что­бы предотвратить смещение материала. Ис­ключайте остановки, особенно тяжелого катка.

Включайте вибрацию только во время движе­ния, при реверсировании выключайте ее или используйте автоматику. Так как при реверси­ровании каток снижает скорость до полной ос­тановки и затем ускоряется в противополож­ном направлении, воздействие вибрации в этом месте было бы больше, чем около него. Это отрицательно скажется на ровности.

При поперечном уклоне дорожной одеж­ды всегда начинайте с края, лежащего ниже, и смещайтесь к верхнему краю.

Переход с одной полосы на другую и по­ворот катка производите только по уп­лотненной смеси, чтобы исключить сдвиг материала.

Никогда не оставляйте каток стоящим на еще горячей смеси, так как под воздей­ствием веса катка бандажи могут вдав­ливаться в покрытие.

Для повышения ровности покрытия останавливайте каток у асфальтоукладчика под углом в 30 гр. к на­правлению укладки

Кромку уложенной полосы необходимо обрабатывать прижимным диском, установленным на катке завершающем уплотнение.

Укладка смеси при пониженных температурах;

Температура воздуха и температура основания оказывают существенное влияние на качество выполнения работ по устройству асфальтобетонных слоев дорожных покрытий.

В холодное время риск появления дефектов и снижения качества строительства асфальтобетонных покрытий существенно возрастает.

Низкая температура воздуха (ниже 5 С0) является причиной быстрого остывания смеси при транспортировке, укладке и уплотнении, что значительно уменьшает время на уплотнение смеси. При низкой температуре воздуха обостряется проблема температурной сегрегации, особенно при транспортировке смеси в открытых кузовах автомобилей, что существенно снижает срок службы покрытия.

Низкая температура основания (ниже 0 С0) при укладке асфальтобетона приводит к нарушению сцепления слоев, нарушению сплошности укладываемого асфальтобетонного слоя, разрывам в следствии сдвигающего воздействия катков, быстрому остыванию уплотняемой смеси.

В соответствии с ТКП059-2012 укладку горячих асфальтобетонных смесей следует выполнять в сухую погоду при температуре окружающего воздуха не ниже 5 С0.

Однако в реальных условиях производства требования к температуре воздуха при укладке смеси не всегда удается выполнить.

Осенняя или весенняя погода иногда подвержена внезапным и резким изменениям в худшую сторону в течение 2–3 часов.

Начатые асфальтобетонные работы при +5…+6 °С могут продолжаться до своего завершения при понижении температуры на 3–4 °С, да еще с усилением ветра и выпадением осадков в виде дождя или мокрого снега, т. е. за пределами разрешенных температурных и погодных ограничений.

Покрытие на некоторых значимых объектах, например мостах, по организационным и технологическим причинам дорожники вынуждены устраивать в самом конце строительного сезона. Перенос работ по устройству покрытия до наступления благоприятных погодных условий на таких объектах невозможен.

В ряде случаев возникают единичные неотложные или аварийные ситуации, когда требуется, например, в ноябре-декабре срочно уложить асфальтобетонное покрытие на мосту или на разрушенном участке действующей дороги несмотря на погодные условия.

Для таких особых случаев ТКП 059-2012 предусматривает возможность укладки горячих асфальтобетонных смесей при температуре воздуха не ниже 0 С, горячих смесей с температуропонижающими добавками при температуре воздуха не ниже минус 10 С.

При этом должны быть обязательно выполнены все приведенные ниже условия:

- толщина устраиваемого слоя должна быть не менее 5 см;

- необходимо применять асфальтобетонные смеси с адгезионными присадками или активированными минеральными порошками;

-  верхний слой устраивается только на свежеуложенном нижнем слое или выравнивающем слое до его остывания (с сохранением температуры нижеуложенного слоя не менее 20°С).

Как показывает отечественный и зарубежный опыт при выполнении требований нормативных документов, а так-же при правильной организации работ качественно уложить асфальтобетонное покрытие можно и при отрицательных температурах воздуха.

Если асфальтобетонные работы при пониженных или даже отрицательных температурах воздуха заранее предусматриваются или планируются, то тогда проще и легче выполнить обязательную подготовку к таким условиям работы АБЗ, автотранспорта, укладочной и уплотняющей техники, людей и самого объекта.

Планируя объемы работ при завершении строительного сезона, следует предпочтение отдавать нижним слоям асфальтобетонного покрытия. По согласованию с заказчиком возможно строительство верхних слоев покрытий автомобильных дорог III, IV категорий.

Технологический процесс строительства покрытий из асфальтобетонных смесей в холодное время состоит в основном из тех же операций, которые регламентируются в теплое время. Однако характер и сроки их выполнения существенно изменяются.

Основу технологии строительства асфальтобетонных покрытий в холодное время составляют тепловая подготовка основания, снижение тепловых потерь смеси в технологическом процессе и интенсификация процесса уплотнения.

Для обеспечения качества строительства асфальтобетонных покрытий в этих условиях надо заблаговременно, в теплое время, выполнить ряд мероприятий:

выбрать объекты строительства;

обустроить производственную базу;

подготовить и доставить необходимое количество материалов;

произвести утепление машин и оборудования;

подготовить подъездные пути;

обеспечить необходимый задел основания, величина которого определяется сроком продления строительного сезона и расчетной скоростью потока.

При выборе объектов строительства предпочтение следует отдавать асфальтобетонным покрытиям повышенной толщины. В зависимости от температуры воздуха толщина слоя должна быть не менее: выше 5°С до 10°С (осень) - 4...5 см; ниже 5°С до 10°С - 5...6 см; ниже 0°С до - 5°С - 6...7 см; ниже - 5°С до -10°С - 7...8 см.

Если зимой или весной по этому слою будет происходить движение транспортных средств, то его следует строить только из плотных асфальтобетонных смесей.

Подготовка асфальтобетонных заводов и дорожно-строительных машин к работе в холодное время

Для качественного и бесперебойного выпуска асфальтобетонной смеси в холодное время необходимо:

- изолировать сушильный барабан и мешалку асфальтобетонных заводов, покрывая их листовым асбестом;

- изолировать теплоизоляционными материалами паро-, газо-, битумо-, нефте- и водопроводы, а также битумные дозировочные бачки; обеспечить обогрев всех битумных кранов и насосов;

- обеспечить плотную обшивку горячих элеваторов, установок и утепление узла грохотов;

- бункеры для минеральных материалов утеплить и оборудовать системой паро- и электроподогрева в их нижней части;

- изолировать битумные котлы слоем топочного шлака или песка, засыпаемых в дополнительную обшивку;

- установить у топок сушильных барабанов бачки для нагрева топлива до 70-80оС перед подачей в форсунку, дополнительно подогревать топливо в расходном топливном баке; распыление топлива в форсунке необходимо осуществлять с помощью пара вместо сжатого воздуха;

- оборудовать защитными кожухами ленточные транспортеры, установленные на открытом воздухе, для предотвращения попадания снега и воды;

- в комплекте технологического оборудования АБЗ в обязательном порядке иметь накопительные бункеры объемом, равным часовой производительности смесительной установки;

- в системе управления технологическим оборудованием АБЗ следует отдавать предпочтение гидравлическим системам. В случае использования сжатого воздуха для обеспечения нормальной работы пневмоцилиндров необходимо последние заключать в кожухи с дополнительным обогревом;

- для предотвращения попадания больших смерзшихся комков минерального материала в приемные бункеры рекомендуется производить предварительное разрыхление этих материалов. Целесообразно сменный запас минеральных материалов размещать под крытыми навесами;

- утеплить кабины машинистов, пультов управления.

Перед началом работы смесителей (за 1-2 ч) следует разогреть все битумные коммуникации (битумные насосы, краны, битумопроводы), создав условия для бесперебойной циркуляции битума в битумопроводе. Заблаговременно должны быть также прогреты сушильный барабан и мешалка.

Особенности обеспечения температурных режимов укладки смеси при пониженных температурах воздуха

Одной из основных особенностей строительства асфальтобетонных покрытий в холодное время является повышенная интенсивность охлаждения смеси в технологическом процессе. Поэтому для обеспечения качества строительства необходимо особо строго соблюдать ее температурный режим.

В соответствии с СТБ 1033 температура смесей при выпуске из смесителя и в асфальтоукладчике может быть выше верхнего предела, указанного в ТНПА, но не более чем на 10 °С, если их укладка осуществляется при температуре окружающего воздуха от 0 °С до 5 °С.

При этом температура смесей при завершении уплотнения должна соответствовать указанной в СТБ 1033.

При работе в холодное время транспортировать смесь от АБЗ к асфальтоукладчикам следует большегрузными автомобилями-самосвалами, оборудованными системами обогрева кузовов. Для сохранения тепла смесь необходимо в обязательном порядке укрывать теплоизоляционными матами, брезентом. Максимальная дальность возки смеси к месту укладки должна определяться обеспечением требуемых температурных режимов укладки в соответствии с СТБ 1033.

После 2-3 проходов по следу скорость остывания смеси снижается. Поэтому укладывать и уплотнять смесь надо как можно быстрее. Кроме того, для увеличения допустимого времени уплотнения смеси целесообразно использовать брезентовый полог длиной 5 м в месте выхода смеси из асфальтоукладчика. Это позволяет увеличить время эффективного уплотнения в 1,10 - 1,15 раза.

На основании расчетной продолжительности технологического процесса устройства асфальтобетонного покрытия назначают темп строительства и состав машинно-дорожного отряда.

Применение температуропонижающих добавок

Эффективным способом обеспечения качества укладки асфальтобетонной смеси при пониженной температуре воздуха является применение специальных температуропонижающих добавок.

Особенности применения температуропонижающих добавок приведены в ДМД 02191.2.032-2009 «Рекомендации по производству и применению горячих асфальтобетонных смесей с пониженной температурой приготовления и укладки».

Асфальтобетонные смеси с пониженной температурой приготовления и укладки приготавливаются путем смешения в смесительной установке каменных материалов, битума со специальной температуропонижающей добавкой.

Температуропонижающая добавка должна быть сертифицирована или иметь техническое свидетельство на применение и соответство­вать требованиям ТНПА фирмы-производителя и СТБ 1463 по показателям: «активность», «термостабильность», «устойчивость битума к термоокислительному старению».

Норма расхода добавки для конкретного состава асфальтобетона назначается лабораторией в соответствии с произведенным по ДМД 02191.7.003 подбором асфальтобетонной смеси.

Асфальтобетонная смесь с пониженной температурой уплотнения должна приготавливаться на смесительной установке по традиционной схеме на АБЗ.

Введение добавки в битум рекомендуется осуществлять по технологическим схемам, предусмотренным для введения адгезионных добавок.

Требования к температурному режиму приготовления и применения асфальтобетонных смесей приведены в таблице 2.

Таблица 2

Вид смеси по СТБ 1033	Вид вяжущего ГОСТ 22245 (СТБ 1062)	Температура вяжущего при введении добавки, °С	Температура смеси, °С
			при выпуске из смеси­теля	в асфальтоукладчике		при завершении уплотнения
				смеси типов С, А, Б пористые и высокопористые с содержанием щебня / гравия более 40% по массе	смеси В, Г, Д пористые и высокопористые с содержанием щебня / гравия менее 40% по массе
1	2	3	4	5	6	7
Щебеночно-мастичная	Вязкий битум БНД 60/90 (БН 60/90) БНД 90/130 (БН 90/130)	130-140	130-140	Не ниже 120	-	Не ниже 80
Щебеночная, гравийная, песчаная	Вязкий битум БНД 6О/90 (БН 60/90)	130-140	110-130	Не ниже 110	Не ниже 100	Не ниже 70
	Вязкий битум БНД 90/130 (БН 90/130)	130-140	110-130	Не ниже 100	Не ниже 100	Не ниже 70