Потребительские свойства автомобильной дороги – это прежде всего скорость, непрерывность, безопасность и удобство движения, пропускная способность и уровень загрузки. Оперативное, своевременное и качественное устранение постоянно возникающих дефектов на автомобильных дорогах – главная цель служб, занимающихся содержанием загородных автомобильных дорог и улично-дорожной сети городов. Покрытие не должно иметь просадок, выбоин, трещин и иных повреждений, затрудняющих движение транспортных средств и отражающихся на безопасности дорожного движения. Предельная площадь повреждения покрытий и срок их ликвидации приведены в ГОСТ Р 50597–93.

Воздействие динамических нагрузок от движения современных автомобилей по дорожным покрытиям, а следовательно, и возникающие в них внутренние напряжения во много раз превышают те, на которые ведется расчет дорожных одежд, из-за чего асфальтобетонные слои быстрее изнашиваются и стареют.

Износ происходит по разным причинам, например из-за изначально невысокого качества материалов, нарушения технологии при производстве дорожно-строительных работ. Частой ошибкой при устройстве нежестких дорожных одежд является несоблюдение требуемого температурного режима асфальтобетонной смеси и, как следствие этого, неудовлетворительное уплотнение, из-за чего в процессе эксплуатации дороги и образуются неровности‚ деформации, шелушения‚ выкрашивания‚ трещины‚ сколы‚ выбоины‚ ямы. Но как показывает опыт, даже при выполнении всех требований стандартов и получении асфальтобетона высокого качества на покрытии невозможно предотвратить развитие деформаций и повреждений, снижающих сроки службы дорожных одежд и эффективность эксплуатации автомобильного транспорта.

Текущий ремонт

Ежегодно текущий ремонт покрытия требуется для 2–3% общей площади дорожных покрытий. Когда серьезные повреждения и дефекты достигают 12–15%‚ принято проводить ремонт 100% площади.

Текущий ремонт асфальтобетонных покрытий происходит с применением различных технологий и материалов, что в совокупности определяет качество‚ надежность и стоимость, то есть эффективность ремонтных работ. Данный вид ремонта включает в себя устранение трещин, выбоин, просадок, восстановление шероховатости и ровности покрытия, устройство слоев износа. При этом главная цель – обеспечить на дороге безопасное комфортное движение автотранспорта с разрешенной правилами дорожного движения скоростью.

Ремонт дорожных покрытий выполняют чаще всего в теп­лое время года при температуре не ниже +5 °С и сухой погоде. Но если возникшие разрушения могут привести к тяжелым последствиям, проведение срочного внепланового или аварийного ремонта не зависит от времени года и погодных условий.

Выбор технологического метода ремонта должен отвечать определенным нормативным требованиям и критериям оперативности для своевременного устранения дефектов на дорожном покрытии в предписанные сроки и является правом и обязанностью заказчика и производителя работ. Устранение дефекта должно быть высокого качества и соответствовать требуемым показателям плотности‚ прочности‚ ровности и шероховатости основной части покрытия. Отремонтированный участок в результате правильно проведенной работы и при соблюдении всех предписаний прослужит достаточно долго и не будет создавать проблем весь межремонтный срок.

Ямочный ремонт

На улицах городов России и на большей части дорог с усовершенствованным типом покрытий уложен асфальтобетон (до 95–96%), поэтому основное количество и наибольшее разно­образие ремонтных материалов‚ машин и технологий относится именно к данному виду покрытий. Самым доступным и распространенным методом их ремонта является ямочный ремонт горячей асфальтобетонной смесью ввиду доступности материалов и проверенной технологии работ.

Примером оборудования для такого ремонта может служить котел – заливщик швов TEKFALT crackFALT – надежное оборудование для всех установок по заделке трещин в покрытиях автомобильных дорог и аэропортов. Все типы установок оборудованы баками емкостью 300 и 500 л и различным поставляемым по выбору оборудованием: сдвоенным битумным копьем, жаровой трубой с прямым или косвенным термальным обогревом и т. д. На рынке этот бренд представляет группа компаний ISP GROUP, являющаяся эксклюзивным дистрибьютором компании TEKFALT MAKINA A.S. (Турция).

Медленное освоение методов ямочного ремонта с использованием эмульсионно-минеральных, влажных органо-минеральных смесей и холодных полимерных асфальтобетонов предопределяет широкая доступность как исходных материалов для собственного приготовления горячей смеси, так и продукции асфальтобетонных заводов.

Качество и соответственно сроки службы отремонтированных дефектных мест связаны с качеством подготовки карты к ремонту‚ доставкой смеси с надлежащей температурой, качеством уплотнения смеси и вообще с соблюдением правил‚ требований и технологий ведения ремонтных работ. Правильно выполненные подготовительные работы способствуют повышению качества ямочного ремонта и гарантируют полноценную эксплуатацию дорожного покрытия 3–4 года и более. Ямочный ремонт‚ выполненный без должной подготовки, обеспечит срок службы покрытия в 2–4 раза меньше.

Подготовка ремонтируемого места покрытия включает в себя следующие операции:
• очистку от пыли‚ грязи и влаги;
• разметку границ ремонта прямыми линиями вдоль и поперек оси дороги с захватом неразрушенного слоя покрытия на 3–5 см‚ при этом несколько близко расположенных выбоин объединяют одним контуром или картой;
• оконтуривание карты ручными нарезчиками швов, разламывание и удаление обрезанного материала покрытия с помощью отбойного молотка с плоским наконечником (площадь выбоины до 2–3 м²) или холодное вертикальное фрезерование ремонтируемого покрытия по контуру на всю глубину выбоины‚ но не менее толщины слоя покрытия при большой площади разрушения;
• зачистку дна и стенок места ремонта от крошки‚ пыли‚ грязи и влаги;
• обработку тонким слоем битума или битумной эмульсии.

Например, качественную подготовку и последующий ремонт дефектных мест обеспечивает машина TEKFALT combiFALT, представляющая собой комбинацию распределителя битумной эмульсии и битума, подметальной и поливочной машин. Вместимость цистерн для эмульсии и воды составляет 4000–8000 л каждая. Производительность при распределении эмульсии от 150 г/м² до 4 кг/м². Имеется водяная система пылеподавления.

Транспортировка асфальтобетонной смеси при выполнении мелкого ремонта с помощью обычного автомобиля-самосвала нерациональна. Смесь теряет свои пластические свойства, она остывает, слеживается и, как следствие, хуже укладывается и уплотняется, что приводит к некачественному ремонту. Кроме того, зачастую в процессе ямочного ремонта не требуется большого количества асфальтобетонной смеси.

Таким образом, доставлять смесь с асфальтобетонного завода к месту производства работ целесообразно транспортным средством, оборудованным специальным термосным бункером‚ сохраняющим смесь в горячем состоянии несколько часов.

Машины-ремонтеры

Для ямочного ремонта горячей асфальтобетонной смесью применяют специальные машины-ремонтеры. На базовой машине размещают термоконтейнер для горячей асфальтобетонной смеси с теплоизоляцией и подогревом; бак, насос и распылитель для битумной эмульсии; компрессор для очистки и обеспыливания карт ремонта и привода отбойного молотка для обрубки краев карт ремонта, а также виброплиту для уплотнения асфальтобетонной смеси. Ремонтеры получили распространение главным образом из-за большей экономической целесообразности их применения.

Сегодня использование дорожных ремонтеров с термоконтейнерами для асфальтобетонной смеси доказало свою выгоду и широко используется дорожно-эксплуатационными организациями, которые ответственно относятся к своим обязанностям и стараются проводить работы с высоким уровнем качества.

Преимущества термоконтейнера для асфальта заключаются в следующем:
• поддержание температуры асфальтобетонной смеси, обеспечивающее возможность ее более длительного использования без потери химико-физических свойств;
• рациональное, экономичное использование асфальтобетонной смеси;
• отсутствие претензий организаций, выполняющих работы, к производителям смеси, так как при выполнении ремонта используется кондиционная асфальтобетонная смесь с рабочей температурой укладки, что невозможно соблюдать, когда смесь перевозит­ся в кузове самосвала;
• за счет шнековой разгрузки, разрыхляющей материал, отсутствует его уплотнение, которое возникает при перевозке смеси в кузове самосвала;
• отсутствие отходов, связанных с остыванием материала;
• возможность применения контейнера и для холодного смешиваемого материала;
• возможность использования контейнера для распределения мелкого щебня (размер фракций до 8 мм), песка или других сухих дорожно-строительных материалов;
• отсутствие необходимости в распределении материала вручную: благодаря шнековому транспортеру и разгрузочному желобу материал дозированно распределяется по карте;
• снижение количества дорожных рабочих, занятых на ремонте;
• экономия времени при распределении материала по карте;
• продление сезона дорожно-строительных работ.

Примером отечественных дорожных ремонтеров с эффективным термосным бункером вместимостью от 4 до 6 м³ (примерно для заделки 80–100 выбоин и ям размером около 100х100х5 см) может служить модельный ряд универсальных машин ЭД-105.

В автомобиле для ямочного ремонта выбоин асфальтового покрытия TEKFALT patchFALT есть термоизолированный бункер треугольного сечения емкостью 8–12 м³, который по заказу может быть дополнен маслонагревателем, подающим шнеком (который увеличивает производительность) и ручной системой распределения эмульсии.

Литой асфальтобетон

Применение литого асфальтобетона обеспечивает бо’льшую долговечность по сравнению с другими типами асфальтобетона. Он обладает высокой плотностью, является наиболее водонепроницаемым, более устойчив к коррозии, а также меньше подвержен износу.

От традиционного асфальтобетона литой асфальтобетон отличается повышенным до 7,5–10% (по массе) содержанием битума и увеличенной до 20–30% долей минерального порошка. Содержание щебня (зерен крупнее 5 мм) составляет от 0 до 50% по массе, что при данной концентрации обусловливает образование полукаркасной или бескаркасной структуры асфальтобетона. Для литой смеси также характерна более высокая температура при приготовлении, транспортировке и укладке в дорожное покрытие. Увеличенное содержание асфальтовяжущего вещества обусловливает текучесть литых смесей, таким образом, отпадает необходимость в уплотнении укладываемого слоя. Литой асфальтобетон сам приобретает необходимую плотность после остывания.

Несмотря на более высокую стоимость литой смеси (на 10–25%) за счет более высокого содержания битума и минерального порошка, ее применение при ремонте и строительстве дорожных покрытий дает экономию из-за длительных сроков службы.

Производство литых асфальтобетонных смесей осуществляют на асфальтосмесительных установках периодического действия. Их транспортировка к месту укладки осуществляется в специальных транспортных средствах. Готовая масса литого асфальтобетона по своей консистенции приближается к суспензии, в которой неравномерно оседают минеральные частицы. Расслаивающаяся из-за этого смесь быстро теряет однородность и становится непригодной для применения. Если перемещать подобную смесь в обычных автомобилях-самосвалах, процесс расслаивания усиливается. Поэтому транспортировка литой смеси к месту укладки производится в специальных теп­лоизолированных смесителях (термос-миксерах, термос-бункерах), также называемых кохерами (от нем. kocher – котел, варочный аппарат), оборудованных системами принудительного перемешивания и поддержания заданной температуры. После доставки к участку производства работ смесь в разогретом состоянии выгружается на подготовленное основание в жидкой или вязкотекучей консистенции с последующим разравниванием вручную или механизированным способом. Литую асфальтобетонную смесь укладывают при температуре от 200 до 250 °С слоем толщиной от 2,0 до 5,0 см. Таким образом, работа с ней требует большей квалификации ремонтных бригад. Это наряду с более высокой стоимостью cмеси сдерживает применение литого асфальтобетона.

Неотъемлемой частью технологии устройства верхних слоев покрытий из литых асфальтобетонов является процесс создания шероховатой поверхности для обеспечения надлежащего коэффициента сцепления методом поверхностной обработки. В условиях эксплуатации дороги поверхностная обработка щебнем также является дополнительной защитой литого асфальтобетона от абразивного износа под воздействием шипованных автомобильных покрышек. На дорожных покрытиях обработку производят методом втапливания фракционированного щебня крупностью 5–10 мм или 5–20 мм в поверхность еще горячей асфальтобетонной смеси, для чего применяют легкие гладковальцовые катки или ручные виброплиты.

Струйно-инъекционный ремонт

Струйно-инъекционная холодная технология заделки выбоин на дорожных покрытиях с помощью битумной эмульсии и каменного материала считается сейчас передовой и прогрессивной, несмотря на то, что в странах Европы и в Америке ее применяют давно и успешно. Главная особенность данной технологии в том, что все необходимые операции выполняются рабочим органом одной машины (установки) самоходного или прицепного типа.

Машины для струйно-инъекционного ремонта выбоин должны обеспечивать ремонт повреждений покрытия при любых погодных условиях и без предварительной подготовки ремонтируемого участка, которая сводится фактически только к тщательной ее очистке от пыли‚ мусора и влаги путем продувки высокоскоростной струей воздуха, промывке и обработке поверхности выбоины битумной эмульсией.

Операции обрезки‚ разлома или фрезерования асфальтобетона вокруг выбоины в этой технологии можно не проводить. При заделке выбоины ее заполняют мелким щебнем, смешанным с битумной эмульсией. За счет вовлечения и подачи щебня воздушной струей его укладка в выбоину происходит с высокой скоростью‚ что обеспечивает хорошее уплотнение.

Разделить работы при этом можно на следующие пять этапов.

– Удаление пыли. Место ремонта очищается, освобождается от кусков асфальта, щебня, пыли, грязи. В зимний период необходим прогрев.

– Подгрунтовка места ремонта битумной эмульсией.

– Заполнение места ремонта мелким щебнем, предварительно обработанным битумной эмульсией в камере смешения машины.

– Присыпка необработанным щебнем.

– Уплотнение. Данная операция не предусматривается ни производителями техники, ни нормативными документами, но производит положительный эффект. Необходимо рационально уплотнять щебень в выбоине, а не только создавать слой, который доуплотняется под колесами автомобилей, в результате чего могут проявляться трещины, которые во время дождя наполняются водой и разбиваются гидравлическим ударом.

Для ямочного ремонта по струйно-инъекционной холодной технологии рекомендуется использовать чистый мелкий щебень фракции 5–15 мм и быстро распадающуюся катионоактивную (для кислых каменных пород, например гранита) или анионоактивную (для основных каменных пород‚ например известняка) битумную эмульсию 60%-ной концентрации.

Для производства битумной эмульсии предназначена машина TEKFALT emulFALT. Высокоэффективная коллоидная мельница мощностью 30 кВт, спроектированная и изготовленная компанией TEKFALT, гарантирует отличное качество производимой эмульсии даже с пропиточным битумом Pen 50/70. Загрузочная воронка емкостью 316 л выполнена из нержавеющей стали. Предлагаются модели производительностью от 2 до 30 т/час.

Расход эмульсии для подгрунтовки выбоин и обработки щебня в камере смешения машины ориентировочно может составлять 3–5% по массе щебня. Предварительно в лаборатории следует проверить адгезию битума к щебню и время распада эмульсии, которое не должно превышать 15–20 мин. При необходимости следует внести коррективы в состав эмульсии и адгезионных добавок.

Агрегат можно стационарно монтировать на прицепе или на шасси автомобилей МАЗ, «КамАЗ». Для ямочного ремонта струйно-инъекционным методом компанией ЗАО «Коминвест-АКМТ» предлагается модельный ряд машин ЭД-205М. В состав машины входят:
• базовое шасси, КамАЗ-55111, МАЗ-533603-240, прицеп;
• двухсекционный бункер для двух фракций щебня: 5–10 мм – 2,4 м³, 10–15 мм – 2,4 м³;
• подогреваемая и утепленная емкость на 1300 л для эмульсии с контролем уровня эмульсии в баке;
• емкость для воды на 1000 л;
• воздуходув для пневматической подачи щебня высокой производительности (от 13 до 24 м³/мин);
• два шнека для подачи щебня с отсеков бункера в трубопровод с регулируемой скоростью вращения гидромоторов;
• два диафрагменных насоса для подачи эмульсии и воды с регулируемым давлением;
• экономичный дизель с воздушным охлаждением мощностью 38 кВт;
• комплект оборудования с газовой горелкой для подогрева эмульсии;
• компрессор с подачей 510 л/мин и давлением до 12 атм;
• два регулятора давления с манометрами для воды и эмульсии;
• стрела облегченной конструкции с пневмоподъемом для выполнения работ в радиусе до 8 м;
• пульт управления, позволяющий управлять технологическим процессом ремонта дорожного покрытия одному оператору;
• система круговой циркуляции, предотвращающая застывание эмульсии в трубопроводах при низких температурах;
• система, позволяющая промывать и продувать трубопроводы от остатков эмульсии, закачивать эмульсию в бак с использованием собственного диа­фрагменного насоса, промывать водой дно ямы от глины и грязи под давлением до 8 атм, смачивать и промывать щебень перед подачей его в трубопровод для улучшения адгезии;
• трубопровод подачи щебня диаметром 75 мм и длиной 4,5 м, износостойкий, семислойный, с двумя нитями металлокорда;
• съемная форсунка с раздельной подачей воды и битумной эмульсии.

«Сларри Сил»

Все описанные ранее технологии и машины предназначены для ремонтных работ, когда повреждения уже появились на асфальтобетонном покрытии. Для их предотвращения рационально устраивать тонкозащитные слои из литых эмульсионно-минеральных смесей.

Примером этому может служить «Сларри Сил» – технология родом из США. Она может одинаково успешно применяться на участках как с большой, так и с малой интенсивностью движения. Суть технологии заключается в нанесении на поверхность существующего покрытия эмульсионно-минеральной смеси литой консистенции толщиной 5–15 мм. Она не требует специального уплотнения, самостоятельно твердеет и окончательно формируется под действием движения автотранспорта. Время набора прочности эмульсионно-минеральных смесей должно составлять не более 30 минут. Время до открытия движения в зависимости от погодных условий не более 4 ч. После затвердения смеси на поверхности покрытия создается плотный слой с высокими сцепными качествами.

В состав смеси в пропорциях, подобранных заранее в лаборатории при проектировании смеси, входят каменный материал (щебеночная смесь 0–10 мм), катионоактивная битумная эмульсия, цемент и различные добавки. Эмульсия играет роль «клея» и удерживает твердый заполнитель вместе, а также склеивает слой «Сларри Сил» и старый слой покрытия, на который оно было нанесено. Портландцемент используется в качестве стабилизатора или модифицирующей добавки. С добавлением воды смесь готова к нанесению.

Смесь «Сларри Сил» бывает трех типов. Размер каменного материала придает дорожному покрытию различную текстуру.

Тип I – самый мелкий по гранулометрическому составу, используется для парковок, дорог с небольшой интенсивностью движения.

Тип II – имеет более крупный твердый заполнитель и используется для всех видов дорожных работ, включая скоростные автомагистрали, дороги областного, республиканского, местного значения.

Тип III – каменный материал имеет самый крупный размер и используется на магистральных дорогах общегосударственного значения, скоростных трассах, в промышленных зонах. Использование различных типов каменного материала дает более темный или более светлый цвет покрытия.

Приготовление и укладка смеси производятся специальной машиной или комплектом машин, устройство защитного слоя осуществляется коробом-распределителем. При укладке смеси эмульсия заполняет имеющиеся в покрытии трещины и мелкие дефекты. Покрытие «Сларри Сил» устраивается с целью предотвращения влияния негативных природно-климатических и технических факторов на покрытие, что позволяет замедлить процесс старения битума и значительно продлить срок службы дорожной одежды, а также в качестве слоя износа, обеспечивая необходимые сцепные свойства дорожного покрытия.

Защитный текущий ремонт намного более экономичен, чем ремонт серьезных дефектов, но данный слой необходимо наносить повторно: либо целиком, либо картами на участках с наибольшей нагрузкой, через 2–5 лет в зависимости от интенсивности движения. На дорогах с малой интенсивностью срок службы «Сларри» может быть еще дольше, причем в этот период можно практически забыть о ямочном ремонте. Но вся суть технологии заключается в том, чтобы наносить эмульсионно-минеральную смесь на еще прочное и не разрушенное покрытие без видимых дефектов, чтобы «законсервировать» верхний слой асфальтобетонного покрытия.

Для работ большего, чем ямочный ремонт, объема, применяются автогудронаторы линейки «Роадспрейер» для подгрунтовочного и пропиточного слоев (компания SECMAIR). Машина позволяет наносить вяжущее при жаре, пыли и любых других неблагоприятных условиях. Резервуар емкостью от 7000 до 16 000 л оснащается подогревом жаровыми трубами либо термальным маслом. Среднее дозирование для слоев подгрунтовки – от 0,3 до 0,5 г/м², для пропиточного слоя – 1,3 кг/м². Насос вяжущего материала может дозировать в диапазоне от 0,3 до 2,0 кг/м². Распределительная гребенка пневматическая или механическая.