Russian Federation
United States of America
Belgorod, Russian Federation
Belgorod, Russian Federation
GRNTI 67.09 Строительные материалы и изделия
BBK 383 Строительные материалы и изделия
Currently, the technology of cold regeneration of the existing asphalt concrete pavement is used during the highways overhaul in most regions of Russia. The technology of cold regeneration includes grinding the material of asphalt concrete pavement with the capture of crushed stone layer of the base mainly by cold milling; preparing the mixture on the road or in special installations (with the addition of organic and inorganic binders, new skeletal material and other additives); the distribution of the mixture for the layer and its compaction. Mnixing is done by specialized machines. Typical selection with the addition of cement and bitumen emulsion is often used to perform cold regeneration. However, due to the increased price of materials, customers are looking for alternative ways to reduce the cost of construction, while maintaining the quality of performed work. The addition of cement and modifying additive “Dorcem DS-1” is one of such methods. Its expediency is discussed in the article
cold recycling, cold milling method, pavement base, modifying additives, road construction, modifier “Dorcem DS-1”, road pavement design
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.
1. Esipova Yu.Yu., Sachkova A.V., Dukhovny G.S. Modern methods of asphalt concrete regeneration. Collection of articles of the international scientific-practical conference "Modern science: Theoretical and practical view" (April 15, 2016). Tyumen: a collection of articles of the International Scientific and Practical Conference: in 4 parts, 2016, pp. 33-37.
2. Lupanov A.P., Silkin V.V., Rudakova V.V., Gladyshev N.V., Silkin A.V. Recycling of asphalt concrete. STT: Construction equipment and technology, 2016, no. 4 (120), pp. 76-79.
3. Sviridenko M.V., Fedorova V.S. Ways of pavement regeneration. Proceedings of the 57th student scientific and technical conference of the engineering and construction institute of PNU (April 17 - 27, 2017). Khabarovsk: Pacific State University, 2017, pp. 256-260.
4. 4. Manukovsky A.Yu., Kurdyukov R.P. Regeneration of asphalt concrete pavement. Actual directions of scientific research of the XXI century: Theory and practice, 2016, no. 5-2 (25-2), pp. 63-68.
5. Fursov S.G., Kondratyuk D.V., Fedorov P.L., Bubnov D.N. The effect of the modifier "DorTsem DS-1". Roads, 2012, no. 5, pp. 136-139.
6. Dmitrieva T.V., Kutsyna N.P., Kondrashov D.S., Bezrodnykh A.A. Some properties of soils with the modifier DorTsem. Resource-effective energy technologies in the regional building complex, 2018, no. 9, pp. 132-135.
7. Kuzhnikov A.M. Requirements for the soil of the roadbed and the underlying base. Roads, 2015, no. 5, pp. 82-83.
8. Bezrodnykh A.A., Dmitrieva T.V., Belyaev A.V., Strokova V.V. Experience in strengthening soil for road construction. Collection of scientific papers of the international scientific-practical conference "Modern problems of construction science" (November 8-10, 2017). Lipetsk State Technical University, 2017, pp. 210-215.
9. Kurdyukov R.P., Kurdyukov D.P., Manukovsky A.Yu. Regeneration of asphalt concrete pavement. Collection of scientific papers on the basis of the international scientific and technical Internet conference "Forests of Russia in the XXI century" (November 26, 2015). St. Petersburg, 2015, pp. 130-135.
10. Seliverstov N.D. Creating a technological complex for the construction, repair and restoration of road pavements (recycler). Repair. Recovery. Modernization, 2016, no. 2, pp. 42-47.
11. Asanov A.A., Alymkulov K.A. Modern technologies and sets of machines for pavement repair. Vestnik KSUTA, 2016, no. 1 (51), pp. 291-295.
12. Madanbekov N.Zh., Omurbek Uulu R., Murzakmatov DK, Turdubay Uulu S. Regeneration of pavements. Vestnik KGUSTA, 2015, no. 2, pp. 11-15.
13. Lyshtvan K.V., Tsupikova L.S. Asphalt concrete regeneration. Proceedings of the 57th Student Scientific and Technical Conference of the Engineering Building Institute of PNU (April 17 - 27, 2017). Khabarovsk: Pacific State University, 2017, pp.179-182.
14. Podolsky Vl.P., Matvienko F.V., Strokin A.S., Borisov A.E. Study of the effect of the modifier "DorTsem DS-1" on the properties of cement and the physico-mechanical characteristics of the cement ground. Scientific Journal of Construction and Architecture, 2017, no. 1 (45), pp. 84-92.
15. Vostrikova G.Yu., Khorokhordin A.M., Vostrikov A.G., Timoshinov O.V., Galaktionov A.I. The effect of the modifier on the physico-mechanical properties of cement systems. Scientific Bulletin of the Voronezh State University of Architecture and Civil Engineering. Series: Physical and chemical problems and high technologies of building materials science, 2016, no. 1 (12), pp. 30-33.
