↑ Наверх

Забыли пароль? Зарегистрироваться
fis.ruМоскваAPV LtdНовости → ЩМА
Не обновлялось более 6 месяцев

Адрес: Москва, ул. Донская 39-4
Телефон:

+7 показать телефон+7 (495) 6637150

Сайт: www.apv-ltd.ru

12.08.2011

ЩМА

щебеночно мастичный асфальт (асфальтобетон)
Щебеночно-мастичный асфальтобетон (ЩМА) - это горячая асфальтобетонная смесь, состоящая из щебеночного каркаса, в котором все пустоты между крупным щебнем заполнены смесью битума с дробленым песком и минеральным порошком.
Основное отличие ЩМА от обычных асфальтобетонов заключается в его жестой каркасной структуре в слое покрытия. Такая структура обеспечивает передачу нагрузки с поверхности в нижележащие слои через непосредственно
контактирующие друг с другом отдельные крупные частицы каменного материала. Тем самым достигается существенное снижение деформаций слоя покрытия как в продольном, так и в поперечном направлениях.
В ЩМА основную структуру составляет крупный щебень, а мелкий служит только для образования мастики, заполняющей межкаменное пространство в щебеночном каркасе.При этом объем незаполненного пространства
составляет не более 3...5% Применение щебеночно-мастичного асфальтобетона на высоконагруженных дорогах обеспечивает ряд эксплуатационных и функциональных преимуществ по сравнению с покрытиями из асфальтобетона типа А:
Существенно более высокая устойчивость к разрушениям под воздействием транспортного потока и климатических условий. Высокая сдвигоустойчивость, что существенно снижает возможность возникновения сдвиговых дефектов
при высоких нагрузках (неровности и колеобразование). Повышение долговечности порытия в 2...3 раза. Более высокие эксплуатационные характеристики покрытия (высокий и стабильный коэффициент сцепления,
повышение обзорности и снижение эффекта аквапланирования и т.п.) Снижение уровня шума от движения транспорта. По экономическим показателям применение покрытий из ЩМА так же обеспечивает ряд преимуществ по сравнению
с асфальтобетоном типа А. Если стоимость ЩМА-смеси больше асфальтобетона на обычном вяжущем на 30...35%, то в покрытии используется слой ЩМА на 35..40% меньше (40...45 мм вместо 55..70 мм для асфальтобетона),
что обеспечивает снижение расхода смеси. Тем самым стоимости сравниваемых покрытий практически равны. Основные экономические показатели эффективности применения ЩМА обеспечиваются при эксплуатации дорог:
Снижение затрат на содержание и ремонт дорог в 2...4 раза;  Повышение долговечности покрытия в 2...3 раза. Высокие эксплуатационные характеристики покрытий из ЩМА подтверждены специалистами НИИ,
дорожно-строительных и эксплуатирующих организаций, мировым опытом применения. Максимальная эффективность применения ЩМА обеспечивается при правильном подборе спецификации смеси, обеспечении технологических
требований при ее изготовлении и укладке. Основные виды щебеночно-мастичных смесей и асфальтобетонов и их параметры, показатели физико-механических свойств, методы контроля и правила приемки определяются техническими
условиями. Особенности структуры щебеночно-мастичного асфальтобетона требуют обязательности выполнения определенных требований к исходным материалам и их соотношению в смеси: каменного материала -
его физико-механических свойств, формы, размера, способа получения, шероховатости поверхности; требований текстуры поверхности покрытия; обеспечения гранулометрической пропорции каменного материала в смеси;
объема битума в смеси; применение наиболее эффективного стабилизатора и т.п. Особое внимание необходимо обращать на обязательность применения стабилизирующей добавки. Применение стабилизатора определяется
повышенным содержанием битума в ЩМА-смеси (до 8.5%) и необходимости его удержания на каменном материале. При производстве ЩМА-смесей и их укладке технологично и эффективно применение стабилизирующих добавок
Применение стабилизирующих добавок — не гарантирует обеспечение технических и эксплуатационных характеристик и показателей ЩМА-смеси и дорожного покрытия из щебеночно-мастичного асфальтобетона.
Учитывая особую важность правильности подбора спецификации смеси целесообразно заказывать проведение этих работ специализированным организациям, имеющим опыт работы по производству ЩМА-смесей.
Изготовление щебеночно-мастичной смеси. ЩМА-смеси изготавливают на стандартном оборудовании для получения горячих асфальтобетонных смесей, но производство ЩМА имеет особенности. При производстве необходимо обеспечить:
Обязательный контроль качества и количества подаваемого в смеситель каменного материала и обеспечения требуемой его гранулометрической пропорции; Контроль количества подаваемого битума;  Контроль количества (или объема)
и равномерности подачи стабилизирующей добавки (целесообразно применение дополнительных дозирующих устройств. Укладка покрытия из ЩМА-смеси в действительности несложная технология, выполняемая с применением
стандартного оборудования для укладки и уплотнения асфальтобетона. Исходя их каркасной структуры ЩМА, необходимо аккуратно подходить к финишному уплотнению. Для достижения необходимого уплотнения достаточно выполнить
следующие требования: Использовать для уплотнения только статические 8...10-тонные катки с стальными вальцами; Количество проходов катком должно быть неболее 6 в каждом направлении. Использование катков большей нагрузки,
комбинированных или катков с включенным вибратором может привести к разрушению отдельных элементов каменного материала и всей скелетной структуры покрытия ЩМА в целом.
Но что же такое ЩМА ? Зерновой состав ЩМА включает высокое содержание фракционированного щебня (70-80% по массе) с улучшенной (кубовидной) формой зерен с целью создания максимально устойчивого минерального остова
в уплотненном слое покрытия. Сдвигоустойчивость покрытия из ЩМА, характеризующая сопротивление колееобразованию, обеспечивается, главным образом, требуемым значением коэффициента внутреннего трения.
Поэтому в песчаной части смеси применяется исключительно песок из отсевов дробления горных пород, так как природный песок снижает коэффициент внутреннего трения. Кроме того, высокое содержание крупной фракции
каменного материала в ЩМА позволяет получить шероховатую поверхность покрытия и обеспечить требуемые значения коэффициента сцепления колеса с покрытием.
Следующей особенностью ЩМА является повышенное, по сравнению с традиционными горячими смесями, содержание битума (5,5 - 7,5%). Большое количество вяжущего препятствует проникновению влаги внутрь слоя,
повышает устойчивость к старению, водо-морозостойкость, трещиностойкость и, в конечном счете, значительно увеличивает долговечность покрытия. В некоторых зарубежных странах срок службы покрытий из ЩМА составляет
более 20 лет. Однако повышенное содержание битумного вяжущего в смеси нужно стабилизировать, то есть предотвратить его отслоение и стекание с поверхности зерен щебня при высоких технологических температурах приготовления,
хранения, транспортирования и укладки. Данная проблема легко решается введением в смесь стабилизирующей добавки, например целлюлозного волокна. В 2000-2001 годах в России в порядке производственно-опытного внедрения
было уложено около 200 тыс. м2 покрытий из ЩМА. Основной объем внедрения был осуществлен при строительстве автомобильной дороги «Дон» на участке МКАД - Кашира, где сначала на 118 - 119 км, а затем с 95 по 105 км был уложен
верхний слой покрытия из ЩМА-15 и ЩМА-20. В результате устройства покрытия, были отработаны технологии приготовления, укладки и уплотнения смесей из ЩМА. Щебеночно-мастичный асфальт приготовляли в смесительных установках
соответственно путем смешивания в нагретом состоянии щебня, песка из отсевов дробления, минерального порошка и битума, а также стабилизирующей добавки в виде пропитанных битумом и спрессованных гранул из волокон целлюлозы.
Стабилизирующие добавки вводили в смеситель АБЗ на разогретый каменный материал или вместе с минеральным порошком, производя «сухое» перемешивание в течение 15-20 секунд. При последующем перемешивании смеси с битумом
стабилизирующая добавка равномерно распределяется в объеме асфальтового вяжущего вещества. Вводимый в смеситель стабилизатор дозировали вручную. Однако для уменьшения вероятности ошибки и сниженя трудоемкости
потребное количество стабилизирующей добавки от 0,2 до 0,45 % или 2,0 4,5 кг на 1 т смеси необходимо дозировать с допускаемой погрешностью + 5 %, используя специальные дозирующие сиетемы объемного или весового типа.
Дозирование стабилизирующей добавки может осуществляться автоматически из силосной башни или контейнера.  При использовании системы объемного дозирования стабилизирующая добавка из контейнера или силосной башни
объемом 3 - 4 м3 через роторное дозирующее устройство поступает в пневматический конвейер и по трубопроводу подачи диаметром 150 мм подается в циклон с встроенной загрузочной воронкой и датчиком наличия материала.
Далее добавка через автоматический клапан выпускного отверстия попадает в трубопровод подачи материала в смеситель. Система весового дозирования отличается от объемной тем, что добавка из контейнера или силосной башни
с помощью шнекового конвейера сначала подается в весовой бункер, где дозируется, а уже затем поступает в трубопровод пневматического конвейера. Дальнейшая схема прохождения материала аналогична системе объемного
дозирования. В обеих системах дозирования в нижней части контейнера или силосной башни монтируется датчик контроля прохождения материала, который автоматически включает вибратор, установленный на нижней наклонной стенке
контейнера или силосной башни при возможном отсутствии материала. Вибратор побуждает добавку перемещаться в контейнере или силосной башне в случае его зависания. Еще одним вариантом дозирования стабилизатора является
использование линии подачи в смеситель старого асфальтобетона, являющейся штатным оборудованием на современных смесительных установках. Спецификой смеси является, в частности, более высокая, по сравнению с обычными
асфальтобетонными смесями, температура приготовления. Это связано с температурной чувствительностью смеси и с тем, что ЩМА укладывается в основном тонкими слоями, склонными к быстрому охлаждению. Приготовленную
асфальтобетонную смесь из смесителя перегружали в накопительные бункеры и далее - в кузова автомобилей самосвалов для транспортирования ее к месту укладки. Использование накопительных бункеров в качестве временного
склада для хранения смесей ЩМА позволяло обеспечивать ритмичность их выпуска независимо от наличия транспортных средств, изменения режимов укладки, а также сократить время загрузки автомобилей и повысить
производительность АБЗ. Однако опыт проведения работ показал, что время хранения смеси ЩМА в бункере не должно превышать 0,5 часа. Проблемой традиционных горячих асфальтобетонных смесей является склонность к сегрегации
(в данном случае сегрегация это - неоднородность химического состава ) на всех технологических переделах. В связи с этим следует отметить, что у смесей ЩМА отсутствовали признаки сегрегации в процессе приготовления,
хранения, транспортирования и укладки. Транспортирование смесей ЩМА к месту укладки осуществлялось большегрузными автосамосвалами, оборудованными тентами для предотвращения остывания смесей. Термоизоляции смеси
придавалось важное значение, так как ее температура в момент выгрузки в бункер асфальтоукладчика должна быть не ниже 150°С. Подготовительные работы перед укладкой верхнего слоя покрытия состояли из обычного набора
операций: выравнивания, очистки и подгрунтовки поверхности нижележащего слоя. Особое внимание уделялось обеспечению сцепления между слоями. В связи с повышенным содержанием битума в ЩМА перерасход битума в связующем слое
недопустим. Битумная эмульсия наносилась на подготовленную поверхность нижнего слоя покрытия автогудронатором с нормой расхода 0,2-0,3 л/м2. При нанесении эмульсии на отфрезерованную поверхность ее норма увеличивалась
в 1,5 раза. Технология укладки и уплотнения смесей из щебеночно-мастичного асфальтобетона выполняется стандартным оборудованием - асфальтоукладчиками и катками, но вместе с тем имеет свои специфические особенности.
Укладка верхнего слоя покрытия из ЩМА на автодороге МКАД - Кашира осуществлялась сразу на всю ширину (13,6 м) тремя гусеничными асфальтоукладчиками. Два укладчика были оснащены рабочими органами с трамбующим брусом
и виброплитой, а один - рабочим органом высокого уплотнения с трамбующим брусом и двумя прессующими планками. Предварительное уплотнение осуществлялось лишь трамбующим брусом с частотой 800-1000 ударов/мин
и ходом бруса 4 мм. Рабочий орган асфальтоукладчика устанавливали выше проектной отметки поверхности покрытия с учетом припуска на уплотнение, составляющего 5-10 % от толщины слоя.
В процессе укладки за асфальтоукладчиком, оснащенным более тяжелым и длинным рабочим органом высокого уплотнения, наблюдались случаи выдавливания избыточного вяжущего на поверхность покрытия.
Эта особенность должна быть учтена при выборе уплотняющего рабочего органа и режимов его работы при укладке ЩМА. Базой для работы автоматических систем асфальтоукладчиков служили копирные струны, 6-метровые лыжи
и короткие лыжи (башмачки). Асфальтоукладчики располагались уступом, один за другим, с расстоянием между ними 10-30 м. Скорость укладки зависела от ритмичности доставки смеси к асфальтоукладчикам и находилась
в пределах 2,0 - 3,0 м/мин. Однако следует отметить, что при возможности стабильной доставки больших объемов смеси на линию скорость укладчиков может быть увеличена до 4,0-5,0 м/мин. После прохода асфальтоукладчика
поверхность покрытия имела требуемую фактуру с равномерно распределенным каменным материалом без раковин, трещин, разрывов сплошности и других дефектов. Специфика щебеночно-мастичного асфальтобетона - отсутствие
сухого контакта между отдельными частицами каменного материала, что предопределяет технологию уплотнения, при несоблюдении которой возможно разрушение общей структуры слоя покрытия. В связи с этим уплотнение ЩМА
на опытном участке автодороги МКАД - Кашира осуществлялось гладковальцовыми катками массой 9-11 т в статическом режиме. Во избежание раздавливания крупных зерен каменного материала использование вибрации на катках
недопустимо. Также из-за высокого содержания вяжущего для уплотнения покрытия из ЩМА нельзя использовать катки на пневмошинах. Уплотнение верхнего слоя ЩМА толщиной 5 см производилось отрядом из 6 катков - по два
за каждым асфальтоукладчиком. Каждый из катков совершал по шесть проходов по одному следу на скорости 5-6 км/час. Учитывая ускоренное остывание слоя ЩМА, уплотнение осуществлялось при наибольшей температуре смеси,
при максимально возможном в процессе укатки приближении катков к асфальтоукладчикам короткими захватками по 50-60 м. В связи с тем, что смеси ЩМА более липкие, чем обычные смеси из плотного асфальтобетона
необходимо было обеспечить хорошее орошение вальцов катков водой. В отдельных случаях, когда поверхность вальца смачивалась неполностью, отмечено налипание на него смеси. При этом на поверхности укладываемого покрытия
появились дефекты в виде вырывов щебня. Эти дефекты были легко ликвидированы путем добавления и раз-равнивания горячей смеси перед проходом катка. Таким образом, не нашло подтверждения существовавшее мнение о
невозможности исправления локальных дефектов покрытия в горячем состоянии в процессе укладки и уплотнения. Однако «тяжелая» для ручных работ смесь ЩМА представляла определенные сложности при устройстве поперечных стыков.
Это в первую очередь отражалось на ровности покрытия в зоне поперечного стыка, которая хотя и соответствовала требованиям, но уступала ровности остального покрытия. При обеспечении непрерывной укладки слоя ЩМА
были получены очень высокие показатели ровности. Так, средняя ровность построенного 10-километрового участка покрытия по показателям измерения просветов под трехметровой рейкой составляет 99,0 % (до 3 мм).
Следует также отметить, что шероховатость покрытий из ЩМА, измеренная методом «песчаное пятно» перед открытием движения по построенным участкам, имела показатели значительно превышающие значения для покрытий из плотного
асфальтобетона типа А. Средняя глубина впадин шероховатости на поверхности ЩМА-15 составила 1,2 мм, а ЩМА-20 - 1,7 мм (при максимальных значениях 1,8 и 3,0 мм соответственно).
По международным данным щебеночно мастичный асфальт, кроме приведенных выше преимуществ, обладает низким уровнем шума, улучшенной обзорностью, высокой износостойкостью к истирающему действию шин и другим показателям не представленных в данной статье.