Вес имеет значение

Многие серьезные дорожные организации, получив за прошедшие с начала 1990-х гг. пятилетки приличный опыт эксплуатации техники ведущих западных производителей, все более ответственно подходят к выбору машин для устройства асфальтобетонных покрытий, в частности катков. Параллельно нарабатывается опыт общения с отечественной уплотняющей техникой нового поколения, прогресс которой идет не столь быстро, как нам хотелось бы.

Главной проблемой для подрядчика остается надежность асфальтового катка, ведь на дорожном фронте экономика организации складывается прежде всего из расходов на ремонт и потерь при простоях, что актуально вдвойне, учитывая сезонный характер производства работ. Кроме того, порой с укладкой асфальтобетона ситуация складывается сложнее, чем в ходе устройства дорожного основания. Хорошо известно, что слои основания, особенно содержащие щебень, зачастую оказываются недоуплотненными. По своей структуре асфальтобетон более сложен и от того «капризнее», чем любой грунт или щебень. При укладке в покрытие после уплотнения катками асфальтобетон может оказаться и недоуплотненным, и неравномерно или неправильно уплотненным (разуплотненным), и даже переуплотненным. Все ошибки ведут к нарушению структуры материала и, как следствие, его разрушению. Во многом эта проблема связана с подбором отрядов катков и режимов их работы. Безусловно, важна квалификация персонала.

Подрядчики, которые опираются не только на технические расчеты, но и имеют «неограниченное» материальное подспорье, работают, как правило, по федеральным контрактам. Крупных игроков оставшиеся «за бортом» тысячи километров дорожной сети фактически не интересуют. Однако и здесь иногда кипит «дорожная стройка» (или капитальный, но чаще текущий ремонт).

При тех объемах работ, которые сегодня предлагает рынок в регионах, дорожники зачастую используют несколько стандартных «технологических приемов»: применяют катки предыдущих поколений, такие как ДУ-84 (комбинированный, причем уплотняющие колеса расположены сзади) и ДУ-98 (гладковальцовый тандем) рыбинского завода «РАСКАТ». К ним докупают новые, чаще импортные средние (массой до 7…8 т) и тяжелые виброкатки (массой от 10 т и свыше 13 т). Организации с менее тугим кошельком позволяют себе только один импортный виброкаток. На «прикатке-подкатке», при первом проходе и далее, «номером первым» – за асфальтоукладчиком – нередко можно увидеть каток ДУ-47БГ (масса 7 т, есть режим вибрации) или статический трехвальцовый ДУ-48Б (масса 9 т, с балластом –12 т). А сзади ставят тяжелый виброкаток, скажем, BOMAG BW202AD, или BW203AD, либо HAMM HD110, или HD130 – машины массой более 10 т.

Обычно таким отрядом катков уплотняют асфальтобетонные смеси нескольких основных видов, например, горячий КЗ плотный тип Б марки I или II (верхний и нижний слои покрытия) и горячий МЗ тип А марки I или II (верхний слой покрытия) – как правило, в ходе капитального ремонта на автодорогах III и IV технической категории.

Несмотря на разноформатность подрядчиков и различия преференций при выборе асфальтовых катков, вопрос надежности техники для всех дорожников актуален одинаково. Из многолетней практики уже известно, что у отечественного дорожного механизма первый отказ случается после 200…250 ч работы. Возможно, в последнее время некоторое улучшение и наблюдается, но поскольку производители не раскрывают данные по отказам, никакой документально подтвержденной статистики на этот счет в открытых источниках нет.

У импортной техники этот показатель смещается до 1000…1200 ч. Получается, что надежность российского катка пока примерно в пять раз ниже. Правда, нельзя утверждать, что опыт общения с зарубежной дорожной техникой, включая продукцию самых именитых фирм и Европы, и США, именно с точки зрения надежности всегда был положительным. Та же германская техника, выпущенная до 2008 г., заметно отличается от «послекризисной». Дефекты, обнаруживаемые сегодня дорожниками, очевидно, связаны с качеством сборки. Первые партии оригинальных американских асфальтовых катков имели нарекания, особенно по части электроники, что, предположительно, было связано с осаждением морской соли при транспортировке техники через океан.

Кроме того, заметная часть дорожных машин, в том числе зарубежные асфальтовые катки, отработала в России по 10 лет и больше, и двигатели начинают «вылетать». В принципе, после такого срока эксплуатации любую технику пора списывать, как это принято на Западе.

Так что же делать дорожнику, и на какие расчеты следует опираться, находясь перед выбором, скажем, асфальтового катка? Сразу можно ответить, что в данном случае рассчитать можно только, да и то весьма относительно, уплотняющую способность асфальтового катка. А дальше, выяснив стоимость машин, попытаться подобрать оптимальный отряд катков. Но проблема надежности остается «тайной за семью печатями», познавать которую приходится методом проб и ошибок.

Предвосхищая последующие соображения насчет технологичности того или иного асфальтового катка, стоит предупредить дорожников: в итоге может выясниться, что для укладки разных типов и марок асфальтобетона и слоев разной толщины вам не удастся подобрать универсальный отряд катков, скажем, из трех-четырех моделей максимум, тем более одной марки, да еще экономя деньги. Тем не менее цифры показывают, что некоторые модели современных виброкатков действительно могут претендовать на почетное звание «почти универсальный».

В данном случае мы опираемся на методику, предложенную к.т.н. М.П. Костельовым по расчету оптимальной толщины прорабатываемого слоя (индекса контактных давлений) – от минимальной до максимальной (диапазон). Методика, по заверениям автора, позволяет сделать расчет для конкретных моделей катков. Опубликованные в печати технические расчеты уплотняющей способности асфальтовых катков разных марок (ведущих фирм) на разных этапах укладки рассчитаны для мелкозернистого (МЗ) плотного асфальтобетона.

Методика расчета уплотняющей способности катков также может быть использована для крупнозернистого (КЗ) плотного и пористого асфальтобетона и ЩМАС (ЩМА-10, ЩМА-15, ЩМА-20). Единственно не вполне понятным пока остается вопрос, как учитывать особенности различных типов вяжущего (битум и его модифицированные продукты, ПБВ), которое применяется при выпуске асфальтобетонных смесей и оказывает значительное влияние на свойства смеси при ее укладке в покрытие с точки зрения конечного результата, складывающегося не только из коэффициента уплотнения? Возможно, самым образованным и упорным производственникам окажется под силу рассчитать уплотняющую способность различных асфальтовых катков при пониженной температуре, включая отрицательные ее значения.

Результаты, полученные по методике М.П. Костельова, предлагают нам интересные выводы.

На первый взгляд, может показаться, что фирмы-производители, предлагающие более широкую линейку катков, а к таковым традиционно относятся лидеры продаж в России – HAMM, BOMAG и Dynapac (они же являются авторами ряда технически конструктивных решений), позволяют подобрать самый эффективный, а следовательно, экономически выгодный набор уплотняющей техники для работы с асфальтобетоном. Но безусловными лидерами по «универсальности» у нас окажутся с отдельными моделями тяжелых машин фирмы Volvo (Ingersoll-Rand), Caterpillar и Sakai. Данные производители пока лидерами российского рынка по объемам продаж не являются.

Наиболее полезно-технологичными представителями семейства асфальтовых катков, представленных под первыми двумя марками, оказались модели-тяжеловесы: у Volvo –DD112 HF, DD118HFA (масса 12,4 т), DD132 HF, DD138 HFA (масса 13,75 т и, судя по ответу фирмы, в России предлагается только «138-я» модель) и DD158 (масса 15,5 т); у Caterpillar – CB-534D (масса 10,45 т) и CB-634D (масса 12,8 т). Все перечисленные виброкатки являются тандемными гладковальцовыми. При этом оба производителя не выпускают статические катки, что, по-видимому, объясняется ориентацией продукции в первую очередь на рынок США, где они исторически работают. Производители стремятся унифицировать линейку и, очевидно, рассматривают аналогом статического катка виброкаток, работающий в статическом режиме. В США есть четкие преференции в пользу применения минимального количества (!) уплотняющей техники в отряде за счет увеличения рабочей массы катка. В последующем в конструкции катков Ingersoll-Rand (Volvo) удалось найти решение сложной технической задачи по расширению уплотняющей способности катка на основе использования низко- и высокочастотного режимов колебаний вальца, дискретной многоамплитудности вибрации, автоматической настройки частоты колебаний для выбранной амплитуды, увязки рабочей скорости катка с частотой циклов нагружения материала и др.

Чтобы объяснить «на пальцах», о чем идет речь, укажем, что согласно обсуждаемой методике расчета оптимального слоя уплотнения каток Volvo DD138 HFA показан при работе на слоях от 6 до 14 см: с вибрацией – на разных проходах – от 5,5 до 14,5 см/ в статике – 8 см; каток Caterpillar CB-634D будет эффективен при работе на слоях от 5 до 13,5 см: с вибрацией – на разных проходах – от 5,5 до 13,5 см/ в статике – 7 см.

Европейские катки уступают американским по широте уплотняющей способности в среднем по 1,5…2 см с каждого «конца» диапазона и более.

У фирмы Sakai заслуживают должного внимания модели асфальтовых тандемных гладковальцовых катков SW800 (масса 10,4 т), SW850 (масса 12,5 т) и SW8900 (масса 13 т). Также японцы утверждают, что их каток SW 652 ND оснащен вальцами, которые могут производить уплотнение как со стандартной вибрацией, так и с осцилляцией. В отличие от американцев в линейке Sakai представлен статический трехвальцовый каток Sakai R-2-1 (масса 12,3 т).

Интересно, что в настоящий момент данные лидеры универсальной технологичности производят наименее широкую (!), можно сказать, скромную линейку асфальтовых катков. Особенно это относится к Caterpillar и Sakai. Ситуацию по линейке Volvo оценить сложно, поскольку продуктовый ряд «для России» явно не совпадает с продуктовым рядом «для США», и фирма озабочена перекомпоновкой своей маркетинговой стратегии на разных рынках.

Делаем важный для потребителя вывод о том, что широта предложения вовсе не является синонимом или гарантией сверхвысокой технологичности каждого (!) асфальтового катка условной фирмы-производителя и, следовательно, отряда машин, сформированного на базе техники только одной торговой марки.

У грандов из Европы, прежде всего это BOMAG и Dynapac, также можно обнаружить три-четыре, иногда пять «универсальных» моделей. У BOMAG это катки BW141AD-4AM (масса 8,7 т), BW190AD-4AM (масса 11,55 т), BW202AD-4 (масса 11,5 т), BW203AD-4 (масса 13 т) и BW203AD-4AM (масса 13,4 т). У DYNAPAC – это CC384HF массой 9,5 тонн с вальцом шириной 173 см. Оптимальное сочетание частоты вибрации и амплитуды делает эту машину одинаково эффективной для применения как на тонких, так и на толстых слоях асфальта. Стоит отметить постоянный спрос на статический каток CS142, который незаменим для получения качественного уплотнения в местах, где нельзя применять вибрацию, таких как мосты, а также при работе с ЩМА. Популярны и другие модели тандемных асфальтовых катков – CC224HF, CC234HF, CC424HF, CC524HF и CC624HF.

В линейке лидеров отечественного рынка асфальтовых катков – HAMM, BOMAG и Dynapac – присутствует от одной до двух моделей статических катков. Два последних героя обзора начали испытывать тягу к сокращению своей линейки, стараясь больше усиливать технологическую эффективность машин – диапазон уплотнения.

У Ammann (Stavostroj) к «универсальным» каткам можно отнести модели AV110X (масса 10,3 т) и AV115-2 (масса 11,5 т).

Под маркой JCB-Vibromax удалось обнаружить один «каток-универсал» – VMT850H (масса 10,5 т). Эта модель снята с производства, на смену ей к 2010 г. пришел слегка потяжелевший каток VMT860H (масса 11,34 т).

В какой-то степени слишком широкая линейка асфальтовых катков отдельных фирм из Eвросюза является маркетинговой уловкой, когда, имея унификацию элементов, объемы продаж и значительные оборотные средства, производитель X без особых потерь на себестоимости продукции может разработать широкий спектр схожих моделей, различающихся минимальными характеристиками.

При оценке в цифрах характеристик современных асфальтовых катков применительно к уплотнению асфальтобетонных смесей становится ясно, что, разрабатывая новые линейки уплотняющей техники, крупные фирмы-производители, особенно из США (менталитет!), стремятся к условной универсальности техники в основных весовых группах, предлагая ее как эффективную при уплотнении асфальтобетонных слоев разной толщины. Видимо, математические расчеты не всегда подтверждают эффективность данного подхода в случае очень многих моделей катков (и их производителей), причем чаще, увы, из Европы.

Наблюдаемое сегодня стремление к унификации отряда уплотнительной техники, особенно у дорожников в регионах, с параллельным его «утяжелением» экономически вполне оправданно и имеет место не только в России. В США тяжелые тандемные виброкатки давно являются основным и зачастую единственным типом машин, используемым при уплотнении асфальтобетона. Из расчетов, проведенных специалистами отдела механизации дорожных работ Союздорнии, следует, что «с ростом массы катка рост производительности опережает увеличение мощности двигателя и стоимости катка, т. е. стоимость укатки в покрытии 1 т или 1 тыс. т асфальтобетонной смеси снижается при использовании более тяжелого катка при его полной загрузке». В данном случае основным критерием выбора типоразмера катка являлась его производительность, которая, однако, редко указывается в технических параметрах машин и зависит от ряда факторов, в первую очередь от толщины уплотняемого слоя и температуры смеси при укатке.

С позиции оптимальной технологии укладки с подбором соответствующих задаче катков подобный подход не всегда оправдан и грамотен. В настоящий момент ни один из производителей в технической документации прямо не утверждает, что данная машина обеспечивает такую-то уплотняющую способность, да еще для тех или иных типов и марок смесей, выпущенных по требованиям национальных стандартов десятков стран мира, и буквально на каждом проходе катка по одному следу. Это вполне объяснимо, поскольку на возможность уплотнения и на качество покрытия влияет набор факторов, которые затруднительно выразить математически в виде некой безупречной и вдобавок универсальной методики расчета. Подобный подход может использоваться как вспомогательный, но не должен служить прямым руководством к действию, поскольку пока не учитывает такие важные для устройства асфальтобетонного покрытия параметры, как обеспечение требуемой текстуры покрытия в зависимости от типа и марки смеси и типа вяжущего, а также температурных условий при производстве работ и их требуемого темпа. Это – как минимум.

Любые теоретические расчеты, конечно, надо проверять на практике, чтобы смело смотреть в глаза гигантам мировой индустрии уплотнительной техники для дорожных работ и понимать самому, что точно происходит. В этом смысле для операционного контроля через измерение динамического модуля упругости дорожникам следует постоянно использовать при работе с асфальтобетоном плотномеры типа Troxler (США) или ZFG и LFG (Германия). Последнюю точку – достигнуто требуемое уплотнение или нет по ГОСТу – в любом случае ставят лабораторные испытания кернов и вырубок и приходящий по итогам проверки положительный либо отрицательный опыт. Крайне важным остается вести научно-экспериментальную работу внутри каждой (своей) подрядной организации. Как справедливо заметил один знакомый начальник участка, который много лет проработал в подрядной фирме, специализировавшейся на устройстве асфальтобетонных покрытий: если опоздали, в смысле с уплотнением, то проводи замеры плотномером или не проводи – уже ничего не исправишь.

Стоит учитывать, что все расчеты, носящие спорно-теоретический характер (!), можно использовать строго с пониманием того, что полученные вами данные по уплотняющей способности катка не содержат исчерпывающей информации для его применения. Иначе получается, что если математика «дает добро» на применение катков как эффективных при уплотнении асфальтобетона МЗ типа А при заданной толщине слоя, а машины у тебя (ну, так сложилось) только гладковальцовые, то все равно смело выходишь на дорогу. Практический опыт устройства асфальтобетонных покрытий, собранный в отделе механизации дорожных работ ОАО «Союздорнии» (прежде всего по итогам реконструкции Московской кольцевой автомобильной дороги), убедительно доказывает, что при таком подходе потерь в качестве не избежать. Под каждый тип и марку асфальтобетона и конкретные условия с учетом типа вяжущего лучше всегда подбирать комбинацию уплотняющей техники. Так, для устройства покрытия из асфальтобетонной смеси МЗ типа А на ПБВ нужно обязательно использовать в составе отряда пневмоколесные катки. В противном случае не удастся обеспечить требуемую текстуру покрытия. Но для укладки ЩМАС показанный в данном случае отряд катков уже не подойдет.

Поэтому в заключение приведу слова специалистов отдела механизации дорожных работ ОАО «Союздорнии» Б.С. Марышева и О.Б. Гопина: «Мировая практика уплотнения слоев асфальтобетонного покрытия выработала технологию последовательной работы (одного вслед за другим) сразу трех катков: комбинированного (пневмоколесами вперед), вибрационного и пневмоколесного. Статические катки работают отдельно – на завершающем этапе уплотнения». Таким образом, по определению и видению отечественной дорожной науки необходимо использовать отряд катков. А вот подобрать его грамотно с учетом технических возможностей конкретных машин должны специалисты подрядчика. Если, конечно, на эти цели руководством дорожной организации выделены соответствующие материальные ресурсы, а не поставлены иные задачи из разряда «экономика должна быть экономной», и только.