Общие сведения об асфальтогранулобетонной смеси

Асфальтогранулобетонная смесь — композиционный дорожно-строительный материал представляющий собой смесь асфальтобетонного гранулята (асфальтовой крошки), зернистого минерального материала необработанного битумом (щебня, песка, песчано-гравийной или щебеночно-песчано-гравийной смеси), вяжущего и воды.

Асфальтогранулобетон (АГБ) — уплотнённая и сформировавшаяся асфальтогранулобетонная смесь. Процесс формирования асфальтогранулобетонной смеси заключается в полном схватывании вяжущего компонента (цемента, извести, вспененного битума, битумной эмульсии или других вяжущих материалов).

Процесс приготовления и укладки асфальтогранулобетонной смеси осуществляется в рамках технологического цикла дорожно-строительных работ под названием «Регенерация» (ресайклинг, рециклинг, ресайклирование). Суть этой технологии заключается в повторном использовании устаревшего и потерявшего несущую способность асфальтобетонного покрытия (в виде фрезерованной или дробленой асфальтовой крошки) с целью создания нового конструктивного слоя дорожной одежды.

АГБ-смесь не является альтернативой обычной горячей асфальтобетонной смеси и поэтому, после устройства асфальтогранулобетонного слоя, в большинстве случаев (исключение — горячий ресайклинг), осуществляется традиционное асфальтирование с укладкой замыкающего слоя асфальта и/или слоя износа.

Назначение и область применения асфальтогранулобетонных смесей

Различные типы асфальтогранулобетонных смесей предназначены для:

• устройства верхнего слоя дорожного основания по технологии холодного ресайклинга;
• устройства нижнего слоя дорожного покрытия по технологии холодного ресайклинга;
• устройства верхнего слоя дорожного покрытия по технологии горячего ресайклинга.

Устройство верхнего слоя дорожного основания по технологии холодного ресайклинга

Для устройства дорожного основания асфальтогранулобетонная смесь может применяться на дорогах I­–IV категории. Слой асфальтогранулобетонной смеси при устройстве дорожных оснований составляет от 8 до 30 см. Если толщина слоя превышает 20 см, то АГБ-смесь укладывается в два слоя с последовательным уплотнением каждого слоя. Показанием для применения АГБ служит трещиновато-блочное состояние пакета асфальтированных слоев дорожной одежды, то есть такое состояние дорожного покрытия, при котором устройство выравнивающего слоя методом сплошного асфальтирования или слоя износа становятся малоэффективными.

Устройство нижнего слоя дорожного покрытия по технологии холодного ресайклинга

Асфальтогранулобетонные смеси с добавлением битумных эмульсий могут применяться для устройства нижнего слоя дорожного покрытия на дорогах III­–IV категории. После уплотнения и формирования (схватывания вяжущего материала) такой слой должен быть покрыт замыкающим слоем асфальтобетонной смеси и/или слоем износа. В некоторых случаях (для дорог IV–V технических категорий) асфальтогранулобетонные смеси на основе битумных эмульсий допускается применять при устройстве верхнего слоя дорожного покрытия с последующей тонкослойной поверхностной обработкой АГБ-слоя.

Устройство верхнего слоя дорожного покрытия по технологии горячего ресайклинга

Горячий ресайклинг — технология восстановления верхнего слоя дорожного покрытия с применением АГБ-смеси. Целью этой процедуры является быстрое устранение различных повреждений верхнего слоя покрытия глубиной до 40 мм (колея, трещины, неровности, мелкие выбоины) и восстановление целостности дорожного покрытия. Выполняя всего один проход, ремиксер (дорожно-строительная машина для горячего ресайклинга) снимает предварительно нагретое старое асфальтобетонное покрытие, смешивает его по необходимости с новой асфальтобетонной смесью и вяжущими и тут же укладывает обратно.

Горячий ресайклинг применяется в тех случаях, когда дорожное основание не повреждено и сохранило несущую способность. В отличие от холодного ресайклинга, слой дорожного покрытия из АГБ-смеси устроенный по технологии горячей регенерации не требует последующего асфальтирования (укладки замыкающего слоя).

Типовой состав асфальтогранулобетонных смесей

Типовой состав большинства асфальтогранулобетонных смесей включает 4 основных компонента:

1. Асфальтобетонный гранулят (АГ)
2. Скелетный материал
3. Вяжущее
4. Вода

1. Асфальтобетонный гранулят (асфальтовая крошка) — главный компонент асфальтогранулобетонной смеси. Является вторичным дорожно-строительным материалом образующимся в процессе механического измельчения старого асфальтированного покрытия «методом холодного фрезерования» или «методом дробления асфальтового лома» на дробильно-сортировочной установке. В большинстве случаев, при производстве АГБ-смесей используют именно фрезерованную асфальтовую крошку. Ценность асфальтовой крошки — содержание остаточной доли битума, благодаря чему конструктивный слой дорожной одежды получается более связным и плотным, в сравнении с обычным слоем из зернистых минеральных материалов необработанных битумом.

К асфальтовой крошке используемой при производстве асфальтогранулобетонной смеси предъявляются следующие требования в части ее гранулометрического состава:

• содержание гранул крупнее 5 мм должно быть не менее 35­­­­­–45 %;
• содержание гранул крупнее 50 мм должно быть не более 5 %.

Доля асфальтобетонного гранулята в АГБ-смеси должна быть не ниже 60 % от общей массы зернистого материала. Чем более высокое содержание асфальтобетонного гранулята в общей массе зернистого материала, тем выше физико-механические показатели асфальтогранулобетона (уплотненной АГБ-смеси).

Зернистый материал — смесь асфальтобетонного гранулята со щебнем, песком, песчано-гравийной или щебеночно-песчано-гравийной смесью (скелетным материалом).

2. Скелетный материал — необработанный битумом щебень, песок, песчано-гравийная или щебёночно-песчано-гравийная смесь. Не являясь обязательным компонентом асфальтогранулобетонной смеси, скелетный материал добавляется при необходимости корректировки гранулометрического состава асфальтовой крошки.

3. Вяжущее — обязательный компонент большинства АГБ-смесей (кроме смеси типа «А»). В качестве вяжущих компонентов используются органические и/или минеральные вяжущие материалы.

К органическим вяжущим материалам относятся:

• Битум (вязкие и жидкие нефтяные дорожные битумы марки БНД 200/300, БНД 130/200, БНД 90/130, БНД 60/90, МГО 130/200, МГО 70/130, МГ, СГ и др.)
• Битумная эмульсия (катионные битумные эмульсии — ЭБК-2, ЭБК-3 и анионные эмульсии — ЭБА-2, ЭБА-3)

Органические вяжущие материалы в составе асфальтогранулобетонных смесей выполняют следующие функции:

• устранение излишней жесткости состарившегося плёночного битума, окружающего гранулы асфальтовой крошки;
• обволакивание поверхности зерен минерального материала обнажившейся в процессе фрезерования;
• связывание зерен добавляемого скелетного материала между собой и с асфальтовой крошкой;
• снижение водонасыщения асфальтогранулобетонной смеси;
• снижение межгранулярного трения с целью лучшего уплотнения смеси.

К минеральным вяжущим материалам относятся:

• Цемент (портландцемент марки 400 и выше)
• Известь
• Медленнотвердеющие минеральные вяжущие (доменные и фосфорные гранулированные шлаки, малоактивные золы теплоэлектростанций, белитосодержащие шламы и пр.)

Минеральные вяжущие при затворении водой образуют каменный материал, который армирует битумную пленку (окружающую гранулы асфальтовой крошки) и связывается с необработанным битумом зернистым материалом.

4. Вода — обязательный компонент большинства типов асфальтогранулобетонных смесей (кроме смесей на основе разжиженного битума). Для каждого типа смеси дозировка воды подбирается индивидуально с помощью тестовых образцов асфальтогранулобетона, исходя из оптимальной влажности уплотненной смеси при которой плотность АГБ достигает максимального значения.

Технология производства асфальтогранулобетонной смеси

Как уже было упомянуто выше, приготовление асфальтогранулобетонной смеси осуществляется в рамках технологического цикла дорожно-строительных работ под названием «Регенерация/Ресайклинг».

Регенерация (ресайклинг, ресайклирование, рециклинг) — технология восстановления конструктивных слоев дорожной одежды с применением асфальтогранулобетонных смесей.

Суть технологии регенерации заключается в измельчении, путем фрезерования, старого асфальтобетонного покрытия (в некоторых случаях с захватом части основания), перемешивании смеси на дороге или в специальных установках (с добавлением или без добавления вяжущего, нового скелетного материала и воды), распределении полученной асфальтогранулобетонной смеси в виде слоя и его уплотнении. Существует 2 вида регенерации:

• Горячая регенерация — предусматривает нагревание, с помощью инфракрасных нагревательных элементов, асфальтобетонного покрытия перед фрезерованием и смешиванием с другими компонентами.
• Холодная регенерация — фрезерование асфальтобетона и его смешивание происходит без нагревания.

Горячая регенерация (горячий ресайклинг) чаще всего применяется для восстановления верхнего слоя дорожного покрытия и не предусматривает последующее асфальтирование поверх регенерированного слоя.

Холодная регенерация (холодный ресайклинг) применяется для восстановления верхнего слоя дорожного основания или нижнего слоя дорожного покрытия (с последующим асфальтированием этого слоя с применением обычной горячей асфальтобетонной смеси или щебёночно-мастичного асфальта).

Процесс приготовления асфальтогранулобетонной смеси может осуществляться двумя способами: «методом смешения на дороге» или «методом смешения в установке».

«Метод смешения на дороге» предусматривает приготовление асфальтогранулобетонной смеси непосредственно на месте проведения дорожных работ. Производство и укладку АГБ-смеси «методом смешения на дороге» можно разделить на 4 условных этапа:

1. Измельчение старого (растрескавшегося и потерявшего несущую способность) асфальтобетонного покрытия путём фрезерования на глубину до 37 см (в некоторых случаях с захватом части дорожного основания).
2. Введение в образовавшийся асфальтобетонный гранулят (при необходимости) нового скелетного материала (необработанного битумом щебня, песка и др.), органического или минерального вяжущего и воды.
3. Перемешивание всех компонентов с получением готовой асфальтогранулобетонной смеси.
4. Распределение АГБ-смеси по поверхности в виде конструктивного слоя и уплотнение дорожными катками.

Все эти этапы осуществляются в процессе движения звена специализированных дорожных машин, количество которых, в зависимости от выбранной технологической схемы, может варьироваться от 3 до 6 машин и включать в различной компоновке:

• дорожную фрезу холодного типа (осуществляет холодное фрезерование асфальтобетонного покрытия);
• смеситель-укладчик (смешивает фрезерованную асфальтовую крошку с другими компонентами и укладывает готовую АГБ-смесь слоем заданной толщины);
• подборщик-перегружатель (подбирает сфрезерованный материал и перегружает его в смеситель-укладчик);
• водовоз (если приготовление АГБ-смеси предусматривает добавление воды);
• битумовоз (если готовится АГБ-смесь с добавлением вспененного битума);
• эмульсиовоз (если готовится АГБ-смесь с добавлением битумной эмульсии);
• цементовоз (если готовится АГБ-смесь с добавлением цемента);
• суспензатор (если готовится АГБ-смесь с добавлением комплексного вяжущего);
• распределитель вяжущего (вспомогательная машина для распределения минерального вяжущего по дороге);
• холодный ресайклер (осуществляет одновременное фрезерование и перемешивание асфальтовой крошки);
• ремиксер для горячего ресайклинга (осуществляет разогревание асфальтобетонного покрытия, его фрезерование и смешивание с другими компонентами АГБ-смеси);
• автогрейдер (распределяет готовую АГБ-смесь по поверхности);
• дорожный каток (уплотняет уложенную асфальтогранулобетонную смесь).

Технологические схемы производства и укладки АГБ-смеси на месте проведения работ могут отличаться и зависят от цели ремонта, категории автомобильной дороги, конструкции дорожной одежды и её состояния. В общем случае технологическая схема разрабатывается на основе имеющейся в наличии техники и выбранного типа АГБ-смеси.

«Метод смешения в установке» предусматривает приготовление АГБ-смеси на полустационарной (мобильной) установке или на стационарном асфальтобетонном заводе. Потребность в производстве асфальтогранулобетонной смеси на стационарной или полустационарной установке может возникнуть при выполнении работ в условиях плотной городской застройки, когда имеются ограничения на передвижение крупногабаритной дорожной техники. К месту проведения работ готовая смесь доставляется самосвалами, а сама укладка осуществляется обычными асфальтоукладчиками. Преимуществом полустационарной установки перед стационарным заводом является возможность ее размещения вблизи объекта проведения работ, что значительно сокращает дальность возки смеси.

Процесс приготовления АГБ-смеси «методом смешения в установке» можно условно разделить на 7 этапов:

1. Измельчение старого (растрескавшегося и потерявшего несущую способность) асфальтобетонного покрытия путём холодного фрезерования (в некоторых случаях с захватом части дорожного основания).
2. Погрузка и транспортировка сфрезерованного асфальтобетонного гранулята к смесительной установке.
3. Подача асфальтобетонного гранулята в смесительную установку.
4. Добавление в установку скелетного материала (при необходимости), вяжущего и воды.
5. Перемешивание компонентов смеси.
6. Выгрузка смеси в автосамосвал и транспортировка к месту укладки.
7. Распределение АГБ-смеси по поверхности с помощью асфальтоукладчика и уплотнение дорожными катками.

Приготовление АГБ-смеси «методом смешения в установке» является более затратным по сравнению с «методом смешения на дороге», т. к. предусматривает разрыв технологического процесса и добавление лишних операций.

Классификация асфальтогранулобетонных смесей

По типу вяжущего

• Тип «А» — без добавления вяжущего. АГБ-смесь данного типа отличается пониженной уплотняемостью, высокой пористостью и низкой прочностью. Преимуществом асфальтогранулобетона без добавления вяжущего является возможность открытия движения транспорта сразу после уплотнения смеси.
• Тип «Б» — с добавлением разжиженного битума, жидкого разогретого битума или отработанных моторных масел.
• Тип «В» — с добавлением вспененного битума. Применение данного типа смеси позволяет открывать дорогу для движения транспортных средств сразу после уплотнения.
• Тип «Э» — с добавлением битумной эмульсии. Чаще всего применяется для регенерации слоёв с большим содержанием асфальтовой крошки. Отличается длительным временем формирования (схватывания вяжущего материала). Недостатком данного вида асфальтогранулобетонной смеси является высокая вероятность колееобразования при движении большегрузного транспорта.
• Тип «М» — с добавлением минерального вяжущего (цемента, извести, шлака и др.). Наиболее часто применяется в тех случаях, когда при фрезеровании асфальтобетонного покрытия захватывается часть дорожного основания из необработанного битумом зернистого минерального материала.
• Тип «К» — с добавлением комплексного вяжущего. В качестве комплексного вяжущего может выступать: битумная эмульсия + цемент/известь, вспененный битум + цемент, разжиженный битум + медленнотвердеющее минеральное вяжущее. Данный тип смеси отличается самыми высокими физико-механическими показателями и быстрым временем формирования слоя. Является наиболее сложным в изготовлении типом АГБ-смеси, но в то же время и наиболее устойчивым к колееобразованию.

Органические вяжущие предназначены для обновления старого битума, пластификации и склеивания зернистого материала (скелетного материала и асфальтовой крошки). Минеральные вяжущие используются для повышения теплостойкости, прочности и связывания гранул зернистого материала. Использование в АГБ-смесях комплексных вяжущих позволяет совместить все преимущества органических и минеральных вяжущих.

По массовой доле щебня или гравия (в составе асфальтобетонного гранулята)

• Щебеночная АГБ-смесь — должна содержать не менее 35 % щебня. Если в имеющемся асфальтобетонном грануляте содержание щебня ниже 35 %, то для приведения его к соответствию требованиям для АГБ-смесей щебеночного типа, возможно добавление недостающей фракции щебня. Данный тип смеси применяется для ремонта (регенерации конструктивных слоёв) автомобильных дорог I–II категории.
• Песчаная АГБ-смесь — содержит менее 35 % щебня. Применяется для ремонта дорог III–IV категории.

Информация взята с сайта ДСП “Юнидорстрой”