АНАЛИЗ ЭФФЕКТИВНОСТИ ВНЕДРЕНИЯ ТЕХНОЛОГИИ ХОЛОДНОГО РЕСАЙКЛИНГА С ПРИМЕНЕНИЕМ МОДИФИКАТОРА «ДОРЦЕМ ДС-1»
Аннотация и ключевые слова
Аннотация (русский):
Рассмотрена проблема ограничения типоразмерного ряда механизмов привода гравитационных в настоящее время в большинстве регионах России при капитальном ремонте автомобильных дорог часто используют технологию холодной регенерации существующего асфальтобетонного покрытия. Технология холодной регенерации заключается в измельчении материала существующего асфальтобетонного покрытия в частности с захватом части щебеночного слоя основания преимущественно холодным фрезерованием, перемешивании смеси на дороге или в специальных установках (с добавлением органических и неорганических вяжущих, нового скелетного материала и других добавок), распределении полученной смеси в виде слоя и его уплотнении. Смешение на месте производится звеном специализированных машин. Для выполнения работ по холодной регенерации, чаще всего использовали типовой подбор с добавлением цемента и битумной эмульсии. Однако в связи с повышением стоимости материалов и строительства в целом, заказчики ищут альтернативные способы снижения стоимости строительства, не ухудшающие качество производства работ. Одним из методов является добавление цемента и модифицирующей добавки «Дорцем ДС-1». В статье рассмотрена целесообразность ее использования.

Ключевые слова:
холодный ресайклинг, метод холодного фрезерования, основание дорожной одежды, модифицирующие добавки, дорожная конструкция, модификатор «ДорЦем ДС-1», конструкция дорожной одежды
Текст
Текст произведения (PDF): Читать Скачать

Введение. Постоянно возрастающая интенсивность движения по автомобильным дорогам общего пользования, а также значительное увеличение нагрузок на ось требует увеличения несущей способности дорожной одежды существующих дорог.

Одним из методов увеличения несущей способности для ремонтируемых и реконструируемых дорог является метод холодной регенерации (ресайклинг) [1]. Он является современным, хорошо зарекомендовавшим себя у дорожных организаций способом и единственным в своем роде, поскольку обеспечивает восстановление основания дорожной одежды, позволяющим повторное использование материала старого покрытия [2, 3]. 

Холодный ресайклинг позволяет сократить сроки реконструкции, ремонта, существенно снизить затраты. Производство работ методом холодной регенерации осуществляется без остановки движения, что позволяет не предусматривать дополнительные затраты на строительство временных объездных дорог [4]. 

В данной статье произведен анализ и сравнение типовых подборов асфальтогранулобетонных смесей (АГБ), а также рассмотрена эффективность использования модифицирующей добавки «ДорЦем ДС-1» [5].

Методология. Отбор смесей осуществлялся при производстве работ по капитальному ремонту дороги III технической категории в Красногвардейском районе Белгородской области.

На первом участке, протяженностью двенадцать километров использовали типовой подбор асфальтогранулобетонных смесей (табл. 1) с укреплением цементом и битумной эмульсией. Было отобрано 6 образцов смеси для последующего испытания на соответствие
ГОСТ 30491-2012, на 14 сутки после отбора образцов.

На втором участке, протяженностью девятнадцать километров использовали типовой подбор асфальтогранулобетонных смесей (табл. 1) с укреплением цементом и модифицирующей добавкой «ДорЦем ДС-1». Было отобрано 6 образцов смеси для последующего испытания на соответствие требованиям методических рекомендаций по восстановлению асфальтобетонных покрытий и оснований автодорог способами холодной регенерации, на 7 сутки после отбора образцов.

Испытания проводились на базе производственной лаборатории подрядной организации, выполняющей работы на участке капитального ремонта автомобильной дороги. Сравнение и выявление эффективности подборов составов проводилось на основании лабораторных испытаний и сметной документации, разработанной заказчиком.   

Основная часть. На территории Белгородской области метод холодной регенерации существующего асфальтобетонного покрытия (ресайклинг) используют более трех лет. Он представляет собой укрепление (стабилизацию) грунтов [6–8], каменных материалов и асфальтогранулята [9] вяжущими материалами путем предварительного фрезерования и смешения на дороге специализированным звеном машин (рис. 1). Строительные организации региона оснащаются техникой для производства данного вида работ [10, 11], что подтверждает востребованность и целесообразность метода холодной регенерации.

К преимуществам данного метода можно отнести значительную экономию инертного материала, что сокращает сроки производства работ, уменьшает пробег и износ грузовых автомобилей. Кроме того, разрушение старого покрытия позволяет ликвидировать источник возникновения новых отраженных трещин, при этом не требуется утилизация старого покрытия [12, 13].

Таблица 1

Типовые подборы составов
асфальтогранулобетонных смесей

Наименование компонентов

Дозировка в кг на 1 м3 материала в уплотненном состоянии

Характеристика материала

1

2

Асфальтогранулят

2210,86

2216,2

Существующая автодорога

Цемент

29,54

50,85

ЦЕМ I 42,5 Н

Битумная эмульсия

59,6

ЭБДК-М (ЭБК-3)

Стабилизатор (модификатор)

2,95

По проекту

Примечание.

1. Расход стабилизатора (модификатора) составляет 6 % от массы цемента.

2. Количество воды уточняется в каждом конкретном случае в зависимости от естественной влажности.

 

 

Рис. 1. Специализированное звено машин при выполнении работ по холодной регенерации существующего

асфальтобетонного покрытия смешением на дороге

 

 

Модификатор «ДорЦем ДС-1» представляет собой порошкообразное вещество светло – серого (серого) цвета, в основе которого щелочноземельные металлы и синтетические цеолиты, дополненные активатором и предназначен для применения совместно с цементным вяжущим в качестве добавки в дорожном, аэродромном, промышленном и гражданском строительстве.

С помощью модификатора «ДорЦем ДС-1» возможно регулирование сроков схватывания цемента, а также ускорение набора прочности цементогрунта. Однако, положительного влияния на морозостойкость укрепленного цементом грунта модификатор «ДорЦем ДС-1» не показывает [14, 15].

Модификатор «ДорЦем ДС-1» намного превосходит по своим характеристикам импортные аналоги, при этом стоит в несколько раз дешевле. Технико - экономические расчеты, проведенные с учетом фактических затрат, показывают, что применение дорожного основания из укрепленных модификатором «ДорЦем ДС-1» материалов приводит к значительному снижению стоимости дорожного строительства. Полученный материал прошёл сертификацию, все необходимые испытания, а также получено экспертное заключение о безопасности его применения.

На первом участке капитального ремонта метод холодного ресайклинга производился в соответствии с I типовым подбором (табл. 1), добавление цемента осуществлялось цементораспределителем, подача битумной эмульсии и воды производилась непосредственно ресайклером. После холодной регенерации выполняется последующая планировка укрепленного материала автогрейдером с последующим уплотнением катками. В соответствии с проектно-сметной документацией стоимость такого основания дорожной одежды составляет 373 руб/м2.

На втором участке капитального ремонта метод холодного ресайклинга производился в соответствии со II типовым подбором (таблица 1), добавление цемента осуществлялось цементораспределителем, подача модификатора «ДорЦем ДС-1» производилась комбинированной дорожной машиной со специальным дозатором, вода поступала непосредственно в ресайклер. После выполнения работ ресайклером также производиться планировка и уплотнение.  В соответствии с проектно-сметной документацией стоимость данного основания дорожной одежды составляет 325 руб/м2, что на 15 % ниже I типового подбора. Снижение цены обусловлено меньшей дозировкой модификатора.

В ходе лабораторных испытаний были получены физико-механические характеристики разработанных составов (табл. 2)

 

Таблица 2

Результаты испытаний

пробы

Наименова-

ние смеси

Вид

вяжущего

 (марка)

Расход

вяжу-

щего,

%

Наименование добавки,%

Средняя

плотность

смеси,

г/см3

Водо-

насыщение,

% по объему

Набухание,

%

 по объему

Предел

прочности

при сжатии,

МПа

R20

R50

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

1

АГБ К

ЦемI

42,5Н

2,0

Эмульсия

ЭБДКМ

2,31

6,24

0,06

5,9

2,1

2

АГБ К

ЦемI

42,5Н

2,0

Эмульсия

ЭБДКМ

2,29

6,79

0,04

5,8

2,0

3

АГБ К

ЦемI

42,5Н

2,0

Эмульсия

ЭБДКМ

2,31

6,41

0,02

5,9

2,2

4

АГБ К

ЦемI

42,5Н

2,0

Эмульсия

ЭБДКМ

2,23

4,61

0,10

4,0

1,8

5

АГБ К

ЦемI

42,5Н

2,0

Эмульсия

ЭБДКМ

2,24

4,21

0,11

3,8

1,9

6

АГБ К

ЦемI

42,5Н

2,0

Эмульсия

ЭБДКМ

2,24

4,48

0,13

3,9

1,9

Средние показатели

5,46

0,08

4,9

2,0

Требования ГОСТ 30491-2012

Не>

10,0

Не>

2,0

Не<

1,4

Не<

1,6

7

АГБ М

ЦемI

42,5

2,3

ДорЦем ДС-1

2,24

6,17

0,02

4,3

2,0

8

АГБ М

ЦемI

42,5

2,3

ДорЦем ДС-1

2,24

6,01

0,01

4,5

1,9

9

АГБ М

Цем I

42,5

2,3

ДорЦем ДС-1

2,23

6,11

0,01

4,3

1,9

10

АГБ М

ЦемI

42,5

2,3

ДорЦем ДС-1

2,25

6,01

0,05

4,5

1,9

11

АГБ М

ЦемI

42,5

2,3

ДорЦем ДС-1

2,25

5,86

0,04

4,5

1,9

12

АГБ М

ЦемI

42,5

2,3

ДорЦем ДС-1

2,25

5,97

0,05

4,5

1,8

Средние показатели

6,02

0,03

4,4

1,9

Требования методических рекомендаций по восстановлению

покрытий и оснований автодорог способами  холодной  регенерации

Не>

10,0

 

Не<

2,0

Не<

0,8

 

 

Предел прочности при сжатии образцов №1-№6 составляет R20cр= 4,9 МПа, R50cр=2,0 МПа. Предел прочности при сжатии образцов №7-№12 составляет R20cр=4,4 МПа, R50cр=1,9 МПа, что не значительно ниже чем у образцов №1-№6. Учитывая наименьшую стоимость типового подбора II по сравнению со стоимостью типового подбора I практически при одинаковых прочностных характеристиках, что доказывает экономическую целесообразность ее применения.

В ходе лабораторных испытаний выявлено, что органоминеральная смесь, укрепленная органическими вяжущими совместно с минеральными (подбор I) полностью соответствует требованиям ГОСТ 30491-2012.

Асфальтогранулобетонная смесь, укрепленная минеральными вяжущими (подбор II), соответствует нормативным требованиям, а именно требованиям методических рекомендаций по восстановлению асфальтобетонных покрытий и оснований автодорог способами холодной регенерации.

Выводы. Эффективность применения материала подтверждена испытаниями, проведенными независимыми лабораториями, длительной безремонтной эксплуатацией объектов, а также положительными отзывами государственных заказчиков. На сегодняшний день все большее число проектов с применением модификатора «ДорЦем ДС-1» получили положительное заключение государственной экспертизы, как регионального, так и федерального уровня. Практика подтверждает технологическую и экономическую целесообразность использования модификатора при ресайклинге.

Источник финансирования. Программа развития опорного университета на базе БГТУ
им. В.Г. Шухова.

Список литературы

1. Есипова Ю.Ю., Сачкова А.В., Духовный Г.С. Современные методы регенерации асфальтобетонов // Сборник статей международной научно-практической конференции «Современная наука: Теоретический и практический взгляд» (15 апреля 2016 г.). Тюмень: сборник статей Международной научно-практической конференции: в 4-х частях, 2016. С. 33-37.

2. Лупанов А.П., Силкин В.В., Рудакова В.В., Гладышев Н.В., Силкин А.В. Повторное использование асфальтобетона // СТТ: Строительная техника и технологии. 2016. № 4 (120). С. 76-79.

3. Свириденко М.В., Федорова В.С. Способы регенерации дорожных одежд // Материалы 57-й студенческой научно-технической конференции инженерно-строительного института ТОГУ (17 - 27 апреля 2017 г.). Хабаровск: Тихоокеанский государственный университет, 2017. С. 256-260.

4. Мануковский А.Ю., Курдюков Р.П. Регенерация асфальтобетонного покрытия // Актуальные направления научных исследований XXI века: Теория и практика. 2016. №5-2 (25-2). С. 63-68.

5. Фурсов С.Г., Кондратюк Д.В., Федоров П.Л., Бубнов Д.Н. Эффект модификатора «ДорЦем ДС-1» // Автомобильные дороги. 2012. №5. С. 136-139.

6. Дмитриева Т.В., Куцына Н.П., Кондрашов Д.С., Безродных А.А. Некоторые свойства грунтов с модификатором ДорЦем // Ресурсоэнергоэфективные технологии в строительном комплексе региона. 2018. № 9. С. 132-135.

7. Кулижников А.М. Требования к грунтам земляного полотна и подстилающего основания // Автомобильные дороги. 2015. №5. С. 82-83.

8. Безродных А.А., Дмитриева Т.В., Беляев А.В., Строкова В.В. Опыт укрепления грунтов для дорожного строительства // Сборник научных трудов международной научно-практической конференции «Современные проблемы строительной науки» (8-10 ноября 2017 г.). Липецкий государственный технический университет, 2017. С. 210-215.

9. Курдюков Р.П., Курдюков Д.П., Мануковский А.Ю. Регенерация асфальтобетонного покрытия // Сборник научных трудов по итогам международной научно-технической интернет-конференции «Леса России в XXI веке» (26 ноября 2015 г.). Санкт-Петербург, 2015. С. 130-135

10. Селиверстов Н.Д. Создание технологического комплекса для строительства, ремонта и восстановления покрытий автомобильных дорог (ресайклера) // Ремонт. Восстановление. Модернизация. 2016. № 2. С. 42-47.

11. Асанов А.А., Алымкулов К.А. Современные технологии и комплекты машин для ремонта дорожного покрытия // Вестник КГУСТА. 2016. № 1 (51). С. 291-295.

12. Маданбеков Н.Ж., Омурбек Уулу Р., Мурзакматов Д.К., Турдубай Уулу С. Регенерация дорожных одежд // Вестник КГУСТА. 2015. № 2. С. 11-15.

13. Лыштван К.В., Цупикова Л.С. Регенерация асфальтобетона // Материалы 57-й студенческой научно-технической конференции инженерно-строительного института ТОГУ (17 - 27 апреля 2017 г.). Хабаровск: Тихоокеанский государственный университет, 2017. С.179-182

14. Подольский Вл.П., Матвиенко Ф.В., Строкин А.С., Борисов А.Е. Исследование влияния модификатора «ДорЦем ДС-1» на свойства цемента и физико-механические характеристики цементогрунта // Научный журнал строительства и архитектуры. 2017. №1(45). С. 84-92.

15. Вострикова Г.Ю., Хорохордин А.М., Востриков А.Г., Тимошинов О.В., Галактионов А.И. Влияние модификатора на физико-механические показатели цементных систем // Научный вестник Воронежского государственного архитектурно-строительного университета. Серия: Физико-химические проблемы и высокие технологии строительного материаловедения. 2016. № 1 (12). С. 0-33.


Войти или Создать
* Забыли пароль?