1576

С.Ф. Филатов

ВОССТАНОВЛЕНИЕ

АСФАЛЬТОБЕТОННЫХ ПОКРЫТИЙ

МЕТОДОМ ХОЛОДНОГО РЕСАЙКЛИНГА

Учебное пособие

Омск • 2009

1

Федеральное агентство по образованию

Сибирская государственная автомобильно-дорожная академия (СибАДИ)

С.Ф. Филатов

ВОССТАНОВЛЕНИЕ

АСФАЛЬТОБЕТОННЫХ ПОКРЫТИЙ

МЕТОДОМ ХОЛОДНОГО РЕСАЙКЛИНГА

Учебное пособие

Допущено УМО вузов РФ по образованию в области железнодорожного транспорта и транспортного строительства в качестве учебного пособия для студентов вузов, обучающихся по специальности «Автомобильные дороги и аэродромы» направления подготовки «Транспортное строительство»

Омск Издательство СибАДИ

2009

2

УДК 666.964; 691.327

ББК 39.311-03

Ф 51

Рецензенты:

канд. техн. наук, доцент Г.И. Надыкто (СибАДИ);

канд. техн. наук Б.В. Белоусов

(ОАО «Омский СоюздорНИИ)

Работа одобрена редакционно-издательским советом академии в качестве учебного пособия для специальности 270205 «Автомобильные дороги и аэродромы».

Филатов С.Ф.

Ф 51 Восстановление асфальтобетонных покрытий методом холодного ресайклинга: Учебное пособие. – Омск: Изд-во СибАДИ, 2009. – 72 с.

ISBN 978-5-93204-445-2

Приведены методы регенерации асфальтобетонных покрытий на дороге. Даны основные понятия и классификация применяемых смесей из материала старого дорожного покрытия. Изложен краткий анализ состояния вопроса по регенерации асфальтобетонных покрытий у нас в стране и за рубежом. Изложены теоретические основы технологии ремонта асфальтобетонных покрытий методом холодного ресайклинга.

Представлены результаты экспериментальных исследований и производственный опыт по восстановлению асфальтобетонного покрытия.

Предназначено для студентов вузов, обучающихся по специальности 270205 «Автомобильные дороги и аэродромы», а также может быть использовано инженерами и научными работниками в дорожной отрасли.

Табл. 19. Ил. 25. Библиогр.: 12 назв.

3

5

6

ВВЕДЕНИЕ

Традиционный метод ремонта асфальтобетонных покрытий проводится выравниванием их асфальтобетонной смесью и перекрытием новым слоем асфальтобетона. В результате материал старых слоев частично становится балластом и источником появления отраженных трещин в новом покрытии. В нижних слоях покрытий автомобильных дорог находятся сотни миллионов тонн асфальтобетона в качестве бесполезного балласта, а объемы каменных материалов подстилающих слоев и оснований превышают указанное в 2–3 раза. Поэтому в условиях постоянного нарастания дефицита и стоимости дорожно-строительных материалов при строительстве и реконструкции автомобильных дорог необходимо ориентироваться на создание нематериалоемких и неэнергоемких технологий с использованием имеющихся резервов.

С целью минимизации затрат при восстановлении существующей ав- томобильно-дорожной сети предлагаются разработанные технические и технологические решения, которые позволяют повторно использовать все материалы реконструируемых дорог.

Наиболее экономичным технологическим решением для получения качественных дорожно-строительных материалов из асфальтового лома является обработка их медленнотвердеющими минеральными вяжущими из вторичных продуктов и отходов промышленности, таких как гранулированные шлаки и нефелиновый шлам, золы и золошлаковые смеси ТЭЦ, фосфогипс, цементная пыль и др.

Перспективным технологическим решением является получение органоминерального материала из полуфабриката без его нагрева путем обработки измельченного лома минеральным вяжущим. Учитывая длительное формирование структуры органоминерального материала в процессе эксплуатации дороги под движением транспорта, перспективно применение медленнотвердеющих вяжущих с тиксотропными свойствами длительного действия. Это позволит сократить сроки приостановления движения на реконструируемых автомобильных дорогах, снизить при производстве работ энергозатраты, избежать трещинообразования, как при использовании обычных портландцементов.

К настоящему времени наметились следующие направления в повторном использовании асфальтобетона:

а) вскрытие на всю толщину, измельчение в специальных стационарных установках старого асфальтобетона до фр. 1–16 мм и использование его в качестве добавки в количестве 20–30 % в новой асфальтобетонной смеси;

7

б) разогрев старого асфальтобетона на определенную толщину непосредственно в дорожном покрытии и фрезеровании с последующим частичным восстановлением новой смесью;

в) холодное фрезерование покрытия на определенную толщину с восстановлением асфальтобетонного покрытия новой смесью.

При этом измельченный асфальтовый лом может быть использован в качестве добавки в новой смеси.

Существует два принципиально различных метода вскрытия старого асфальтобетонного покрытия – фрезерование и разлом путем киркования. Фрезерование обычно производится на небольшую глубину, а киркование, в основном, на полную толщину покрытия.

Фрезерование осуществляется специальными машинами с использованием фрез, установленных в большинстве случаев на барабане. При фрезеровании используются так называемые холодные и горячие способы. В последнее время стали использовать только холодный способ фрезерования, так как при этом не происходит выгорание битума и не используется сжиженный газ, являющийся дефицитным и дорогостоящим энергоносителем.

Повторный нагрев асфальтобетона приводит к разрушению сформировавшейся структуры битума, а это, в свою очередь, к снижению его вязкости.

В «старом» асфальтобетоне вязкость битума в результате снижения количества легких фракций повышается в 2–3 раза. При добавлении пластификатора пенетрацию битума можно довести до нормативных показателей. В качестве пластификатора применяют масла (нефтяные, каменноугольные, а также специально разработанные), в которых имеется большое количество ароматических соединений, реже мазут или жидкие битумы. В настоящем учебном пособии рассматривается применение вязкого битума, разжиженного керосином. Методы переработки асфальтобетона по горячей технологии, предусматривающей высокотемпературный нагрев, не предусматривают восстановление свойств битумов, содержащихся в длительно эксплуатируемом асфальтобетоне, а применяемые методы нагрева в немалой степени ухудшают свойства битумов и регенерированного асфальтобетона. В этой связи перспективным следует считать способ регенерации «старого» асфальтобетона по холодной технологии, т.е. без его разогрева. К преимуществам этого способа, получившего название «холодный ресайклинг», следует отнести также и то, что технологический процесс возможно осуществлять непосредственно на месте производства работ.

Данный метод заключается в измельчении «старого» асфальтобетонного покрытия с последующим введением в него регенерирующих добавок.

8

В зависимости от толщины асфальтобетонных слоев дорожной одежды, подвергаемых регенерации, измельчение материала производят на всю толщину или послойно.

Известные, в том числе зарубежные способы холодного восстановления свойств дорожной смеси из измельченного асфальтового лома, – это органоминеральные материалы с добавкой различных портландцементов. Органоминеральным материалам свойственно формирование структуры в процессе эксплуатации дороги под транспортным движением в течение нескольких дней. Кристаллическая структура цементного камня, еще не успевшая сформироваться (до 28 суток), может разрушиться, и такое покрытие не гарантировано от развития трещин и дальнейших разрушений. Для обеспечения требуемого длительного формирования органоминеральных покрытий необходимо применение медленнотвердеющих неорганических вяжущих, структура которых обладала бы повышенными тиксотропными свойствами в течение более длительного времени по сравнению со структурой цементного камня. Наиболее экономичными с позиции снижения затрат топливно-энергетических ресурсов для производства неорганических вяжущих являются вторичные продукты промышленности, уже прошедшие термическую обработку по технологическому процессу основного производства и по химико-минералогическому составу, обладающие скрытой гидравлической активностью.

Введение медленнотвердеющих минеральных вяжущих в измельченный старый асфальтобетон вместо цемента приведет к повышению прочности и теплостойкости восстановленного асфальтобетона без увеличения хрупкости и трещинообразования. Для восстановления свойств старого битума в комплексе с медленнотвердеющими вяжущими необходимо вводить вязкий битум, разжиженный легкими углеводородами.

Благодаря низкой вязкости, разжиженный битум хорошо обволакивает гранулы и зерна измельченного асфальтобетона, а также частично пластифицирует старый битум за счет диффузии легких углеводородов в пленки старого битума. В процессе эксплуатации покрытия легкие фракции разжиженного битума будут испаряться, а прочность асфальтобетона возрастать.

Настоящее учебное пособие предназначено для студентов 5 курса, обучающихся по программе дисциплины ДС.04-01 – Реконструкция автомобильных дорог блока ДС.00 в составе специализации 29 10 01 – Ав-

томобильные дороги специальности 29 10 00 (27 02 05) – Автомобильные дороги и аэродромы направления подготовки 65 36 00 (270 200.65) –

Транспортное строительство.

9

1. ТЕХНОЛОГИИ ВОССТАНОВЛЕНИЯ АСФАЛЬТОБЕТОННЫХ ПОКРЫТИЙ

1.1.Методы регенерации асфальтобетонных покрытий. Основные понятия и принятая классификация

Современный способ ремонта – регенерация, представляет собой такую обработку или переработку бывшего в эксплуатации материала дорожной одежды, которая позволяет повысить её транспортно-эксплуата- ционные и технические показатели до требуемого уровня при эффективном использовании старого асфальтобетона и минимальном расходе новых материалов.

Регенерацию старого асфальтобетона осуществляют горячим или холодным способом.

Технология горячей регенерации (ГР) заключается в разогреве асфальтобетона тепловой энергией инфракрасного излучения, измельчении горячим фрезерованием, перемешивании смеси на дороге или в специальных установках (с добавлением или без добавления регенерирующих добавок), распределении полученной смеси на дороге в виде слоя и его уплотнении.

Технология холодной регенерации (ХР) заключается в измельчении материала покрытия (в некоторых случаях с захватом части основания) преимущественно холодным фрезерованием, перемешивании смеси на дороге или в специальных установках (с добавлением или без добавления вяжущего, нового скелетного материала и других добавок), распределении полученной смеси в виде слоя и его уплотнении.

Способ ХР смешением на месте (ХРМ) предусматривает выполнение всех технологических операций ХР звеном специализированных машин. Способ ХР со смешением в установке (ХРУ) предусматривает смешение фрезерованного материала на центральном заводе или в притрассовой установке.

Органоминеральную смесь, образующуюся при измельчении бывшего в употреблении асфальтобетона, называют асфальтовый гранулят (АГ). При добавлении в АГ вяжущего образуется асфальтогранулобетонная смесь (АГБ-смесь). Кроме вяжущего в АГ может добавляться и минеральный заполнитель. АГБ-смесь после уплотнения превращается в асфальтогранулобетон (АГБ).

Различают следующие типы АГБ-смесей:

А – АГБ-смесь без добавления вяжущего; Б – АГБ-смесь с добавлением маловязкого разогретого битума;

В – АГБ-смесь с добавлением вспененного битума; Э – АГБ-смесь с добавлением битумной эмульсии;

10