Технология "Новачип" в дорожном строительстве

«Новачип»

Новация «Новачип» быстро внедряются в жизнь не только в Европах и Америках, но и у нас, в Сибири, в Алтайском крае. Так, в прошлом году омская фирма «Стройсервис» показала новейшую технологию обработки поверхностных слоев «Новачип» в нашем регионе. А уже нынче Новоалтайское ДСУ-7 активно ее применяет на участке Чуйского тракта в районе поселка Белоярск.

– Технология тонкослойных покрытий «Новачип» позволяет быстро укладывать сверхпрочные верхние слои дорожного покрытия толщиной всего 2,5-3,5 сантиметра, – рассказывает главный инженер ДСУ Сергей Шкред. – Она несколько дороже старой ШПО – шероховатой поверхностной обработки, которую так не любили водители, превышающие скоростной режим на участках ремонта. А новое битумополимерное покрытие хоть и с большим количеством щебня, но позволяет избегать этих неприятностей. Причем скорость укладки этого слоя дорожной одежды гораздо больше, чем при старых технологиях. Это значит, что за короткий строительный сезон дорожники смогут отремонтировать большее количество километров дорог. Да и срок службы нового покрытия больший.

Пока в России такой инновационный метод использует всего 5-6 предприятий, в основном в европейской части. Об этом дорожники рассказали губернатору Алтайского края Александру Карлину во время рабочего совещания, прошедшего на трассе. На месте проведения совещания инновационный метод был представлен в действии. Скорость укладки дорожного полотна – почти полкилометра в час. А еще через час оно становится сверхпрочным монолитом и по нему начинается движение транспорта.

В дальнейшем планируется провести дополнительные расчеты, чтобы переоснастить подобной техникой предприятия дорожного комплекса края.

Наиболее распространенной в настоящее время технологией устройства тонкослойного асфальтобетона является технология «Эвродит» (английское название «Новочип»).

Применение технологии онкослойных асфальтобетонов — это попытка устранить недостатки поверхностных обработок при сохранении их основных преимуществ.

Поверхностные обработки устраивают как изоляционные слои и слои износа на покрытиях автомобильных дорог, что обеспечивает хорошие сцепные качества колес автомобилей с покрытиями. Однако поверхностные обработки не устраняют погрешности (неровности) профиля, а качество зависит от погодных условий и всегда есть риск выброса каменных материалов.

Тонкослойные покрытия «новочип» позволяют сохранить достоинства поверхностных обработок (хорошие изолирующие и сцепные качества) и устранить указанные выше недостатки (рис. 1).

Новочип (эвродит) — сверхтонкое покрытие, наносимое нагорячую и состоящее из связывающего компонента, покрытого наполнителем, предварительно обработанным вяжущим. Толщина покрытия составляет от 10 до 20 мм при размере фракций заполнителя 0/5; 3/5; 5/8; 8/12 мм.

Рис. 1. Поверхность твердого покрытия: а — поверхностная обработка; б — слой «новочип»

Устройство связывающего слоя «инефас» (розлив вяжущего) и нанесение гранул ята производится одновременно специальными машинами «Эвродит» («Новачип») или финишерами с интегрированной рампой.

Распределение слоя «новачип» осуществляется на большой скорости: 12-20 м/мин — специальными машинами и 10-15 м/мин — финишерами с интегрированной рампой. После нанесения слой уплотняется. Предварительное уплотнение осуществляется уплотнительной системой комбайна, окончательное уплотнение должно быть активным, целесообразно использовать вибропневмокатки. Через 40 минут, после полного остывания, покрытие готово к использованию.

Перед устройством слоя «новачип» покрытие должно быть подготовлено: устранены деформации, если необходимо, должна быть проведена репрофилировка.

Каменный гранулят обрабатывается нагорячую в стационарных установках и доставляется на строительную площадку. Примерный состав материала защитного слоя следующий: щебень (фракции 0/5; 3/5; 5/7; 5/8; 8/12) — 70-80%; песок (0/2; 0/3) с порошковыми добавками — 4-6%; вяжущее — 5-6%.
В качестве вяжущего в защитном слое чаще всего используется чистый битум. В случае сильных транспортных нагрузок может быть использован полимерный битум (битуластик Е). Кроме того, для повышения сцепления каменного материала с битумом в состав приготовляемой смеси может вводиться известь и полимерная крошка из нетканых материалов.

Из песка и вяжущего приготовляется мастика, которой обрабатывается нагорячую мелкий щебень. Получаемая смесь представляет собой асфальтобетон для технологии «Новачип».

Слой сцепления (инефас) устраивается, как правило, из эластомерной битумной эмульсии с дозировкой 0,6-1,5 кг/м2, т.е. 0,4-1,0 кг/м2 остаточного связывающего компонента.

Обработка мелкофракционного щебня мастикой обеспечивает прочное сцепление гранул между собой и позволяет перераспределение материала на места с впадинами, т.е. некоторое репрофилирование. Нанесение гранулята нагорячую на елой «инефас», распределенный несколькими секундами раньше, гарантирует его превосходное закрепление, отсутствие выброса каменного материала.

Производительность комбайнов по укладке слоя «новачип» составляет 10 000 м2 в смену.

Исследование участков дорог с покрытием, устроенным по методу «Новачип» показало, что такие покрытия обладают прекрасными эксплуатационными качествами. Пленка вяжущего слоя «инефас» обеспечивает функции сцепления и непроницаемости.

Макроструктура поверхности слоя «новачип» открытая, шероховатая и равномерная, средняя глубина шероховатости 1,3-1,8 мм, что позволяет такому покрытию выполнять функции поверхностного дренажа и обеспечивать хорошее сцепление колес автомобилей с покрытием.

Технологию «Новачип» целесообразно применять для восстановления сцепных качеств покрытий автомобильных дорог и в качестве слоя износа.

Новачип — тонкослойное покрытие, поэтому не имеет структурного эффекта и не пригоден для дорог, утративших несущую способность.

Кроме горячих технологий в области тонкослойных асфальтобетонов в настоящее время начали использовать холодные технологии. Примером может служить технология «Сларесил» по устройству тонкослойных асфальтобетонов из холодных асфальтобетонных смесей. Приготовление и укладка асфальтобетона осуществляется специализированной машиной, оснащенной емкостями для воды, битумной эмульсии, цемента и минерального заполнителя (щебня). Толщина укладываемого слоя от 0,5 см до 2,5 см в зависимости от ширины устраиваемого слоя (от 2,5 до 3,5 м), производительность машины — от 20 до 30 пог. м в минуту. При использовании технологии «Сларесил» операции подгрунтовки и уплотнения отсутствуют.

Макроструктура слоя «сларесил» аналогична поверхности покрытия, устроенного по технологии «Новачип», и обеспечивает прекрасные сцепные качества с колесами автомобилей. Движение по отремонтированному участку можно открывать сразу после распада битумной эмульсии, через 30-40 минут.

Состав материала защитного слоя следующий:

•  щебень (фракция 5/10) — 60%;

•  отсев дробления — 22%;

•  фракция 0/6 — 5%;

•  минеральный порошок — 5%;

•  пыль — 3%;

•  ПБВ — 5% (ПБВ-60 с адгезионной добавкой Wetfix BE — 0,25% и SBS Calprene501 — 3,5%)

Сцепление между старым и новым покрытием обеспечивается за счет битумной эмульсии типа ЭБК-1,2 модифицированной латексом Butonal NS198 или приготовленной на модифицированном SBS битуме. Содержание вяжущего в этой эмульсии до 67%. Оптимальный расход эмульсии 800 гр/м².

Состав битумной эмульсии с латексом следующий:

• Битум БНД 90/130 — 65%

• Эмульгатор Redicote ЕМ44 — 0,25%

• Кислота соляная до рН — 2,0±0,2

• Латекс Butonal NS198 — 3,6%

• Адгезионная присадка Diamin OLBS — 0,05%

• Вода до 100%

Состав битумной эмульсии на ПБВ следующий:

• Битум ПБВ-60 (Calprene 501) — 66,5%

• Эмульгатор Redicote ЕМ44 — 0,25%

• Кислота соляная до рН — 2,0±0,2

• Стабилизатор CaCl2  — 0,1%

• Адгезионная присадка Diamin OLBS — 0,05%

• Вода до 100%

Укладка производится специальным немецким укладчиком фирмы Vögele SUPER 1800-2 с модулем SprayJet, который имеет бак для эмульсии и рампу для ее розлива.

Битумная эмульсия наносится на поверхность старого покрытия и сразу же укладывается горячая смесь. Поскольку слой укладываемой смеси всего в среднем 15 мм, водная составляющая эмульсии начинает интенсивно испаряться, образуя надежную связь между основанием и слоем нового покрытия. Температура эмульсии при нанесении 55-80°С, температура горячей смеси 140-160°С.

Количество катионного латекса Butonal NS198 в эмульсии НОВАЧИП должно быть не менее 3,5%.

ПБВ для эмульсии и смеси НОВАЧИП готовится на SBS Calprene 501 с содержанием 2,5-4,0%.

Мы разработали состав эмульсии, и подобрали SBS для ПБВ, который позволяет получить эмульсию традиционным способом на обычных битумно-эмульсионных установках. Прежде всего, для приготовления ПБВ для эмульсии необходимо правильно выбрать модификатор SBS, мы выбрали Calprene 501 от компании Dynasol.

Использование ПБВ на Calprene 501 рекомендуется и для приготовления горячей асфальтобетонной смеси для технологии НОВАЧИП. Для хорошего сцепления каменного материала между собой необходимо использовать 0,2-0,3% адгезионной присадки Ветфикс ВЕ в ПБВ для смеси.

 Как давно компания «ВАД» использует технологию «Новачип»? 

— Сразу хочу оговориться, что Novachip является зарегистрированным товарным знаком фирмы «KOCH Pavement Solutions» (США), поэтому, с юридической точки зрения, так можно называть лишь технологию укладки тонкослойного защитного покрытия, реализуемую этой компанией. Мы же просто называем свой метод технологией устройства тонкослойных покрытий из горячей битумоминеральной смеси (ТСП). 

Эта технология достаточно молода, она разработана в 1987 году компанией «SCREG» (Франция). И это неудивительно, поскольку французам в высшей степени присущ дух новаторства. 

В 2009 году мы первыми в России применили эту технологию. За три года двумя укладчиками Vogele SJ нашей фирмой уложено более 600км тонкослойных покрытий в Ленинградской, Вологодской областях, а также в республике Карелия. С тех пор в стране появилось еще несколько компаний, которые ее используют. 

— Что собой представляет технология «Новачип» в целом? 

— Эта технология основана на принципе, противоречащем обычной практике укладки асфальтобетона. Обычно перед ней производится подгрунтовка битумной эмульсией. После этого делается технологический перерыв на 4–6 часов, чтобы эмульсия успела распасться. Здесь же разлив эмульсии и последующую укладку асфальтобетонной смеси разделяют считанные мгновения. Идея технологии заключается в том, что при нанесении на эмульсию асфальтобетонной смеси, температура которой составляет 140–160 °С, происходит резкое вскипание воды, находящейся в составе эмульсии. При этом водяные пары очень быстро выходят на поверхность слоя, как бы подтягивая за собой часть битума. Таким образом, с одной стороны слой подгрунтовки впитывается в свежеуложенный асфальтобетон, а с другой — намертво «приваривается» к основанию. Тем самым обеспечивается великолепное сцепление между слоями. 

За счет того, что эмульсия при вскипании впитывается в защитный слой асфальтобетона, толщина которого составляет 2–2,5см, примерно до половины этого слоя все поры заполняются вяжущим, которое подтягивается из подгрунтовки. Таким образом, нижняя часть слоя получается плотной (все поры заполнены вяжущим), а верхние 1–1,5 см — пористые. Для того чтобы получить такой эффект, используется смесь с особым гранулометрическим составом со специально подобранной остаточной пористостью. Эта смесь представляет собой нечто среднее между плотной и пористой. По количеству щебня она подобна ЩМА, но, в отличие от него, она имеет большее количество пор, которые должны заполниться снизу вяжущим от подгрунтовки. Эмульсия также отличается от обычной тем, что в ее состав добавлен специальный катионный латекс. Распределяя такую эмульсию в количестве 1,0–1,2 л на кв. м., мы создаем сплошную толстую мембрану из модифицированного вяжущего. 

Еще один важный момент: схема розлива эмульсии такова, что по ней не проезжает ни одна единица техники. Таким образом, ее монолитность и сплошность остается идеальной. 

По обычной технологии уложить слой в 2,0–2,5 см можно, но приклеится он плохо, толком не уплотнится, и вскоре начнет отслаиваться. 

— Каковы основные достоинства покрытия, выполненного по технологии «Новачип»? 

— Нужно четко понимать, что ТСП — это не слой покрытия в обычном понимании, а именно тонкий коврик износа, защитный слой, который выполняет различные функции. Первое — гидроизоляция: когда мы заливаем нижележащий слой латексной эмульсией, создается водонепроницаемая мембрана. Второе: улучшение микроровности покрытия. Третье: улучшение коэффициента сцепления колеса с дорожным покрытием за счет макрошероховатой поверхности. Здесь он тоже подобен ЩМА, но только с меньшим содержанием вяжущего. Следующая функция, особенно популярная в Европе — шумоподавление (если Россия борется с выбоинами, то Европа борется с шумом). В покрышке есть ламели, и когда шина наезжает на гладкую (без открытых пор) поверхность, воздух в них сначала закупоривается, а затем резко «выскакивает», что и является источником шума. Когда же поверхность пористая, как в случае с ТСП, этот воздух рассеивается через поры покрытия. И действительно: в первый год эксплуатации дороги с покрытием, выполненным по такой технологии, при въезде на ТСП создается ощущение, как будто сначала ехали с открытыми окнами и вдруг их закрыли. Но, к сожалению, эффект этот длится примерно год — поры постепенно забиваются пылью. То же самое происходит и с эффектом сцепления — со временем, как и на любом другом покрытии, в том числе и ЩМА, происходит шлифование поверхности покрытия. Коэффициент сцепления снижается, но не ниже нормативных значений. И последняя функция — снижение эффекта аквапланирования: благодаря открытой пористой поверхности покрытия на нем не образуется водяная пленка во время дождя. 

— На каких объектах применение ТСП наиболее целесообразно? Каковы требования к основанию? 

— Как я уже сказал, тонкослойное покрытие — это лишь защитный коврик, который призван продлить срок службы и повысить эксплуатационные качества дороги, но никак не конструктивный слой дорожной одежды. Поэтому нанесению ТСП подлежат дороги, где не требуется усиление дорожной одежды, а также значительное исправление продольного и поперечного профиля. Как правило, это дороги, где ранее был проведен капитальный ремонт или реконструкция, и все прочностные и геометрические параметры были доведены до нормативного состояния — по завершении срока службы обычного верхнего слоя, устраивается тонкослойное покрытие, которое защищает дорогу и продлевает ее жизнь.

Перед укладкой ТСП существующее покрытие нужно привести в порядок: санировать трещины, сделать ямочный ремонт, при необходимости уложить выравнивающий слой, и т. д. На покрытии допускается наличие небольших выбоин или колеи глубиной не больше 2 сантиметров. Если глубина дефектов превышает это значение, то толщина слоя станет более 4 см. Для данной технологии — это критично. Над колеей получится не тонкослойное покрытие, а обычный слой, который должен быть плотным, тогда как наша смесь пористая, и битум поднимается из подгрунтовки только на 1–1,5 см. А 3 сантиметра пористого слоя сверху станут залогом недолговечности такого покрытия. 

ТСП может применяется на дорогах любой технической категории, но при этом надо иметь в виду, что если в регионе зимой водители массово используют шипованные шины, то применение ТСП на дорогах с интенсивностью движения более 3000 автомобилей в сутки нецелесообразно. Это связано с абразивным износом покрытия, которому подвержены любые типы асфальтобетонов. Интенсивность износа обратно пропорциональна крупности основной фракции каменного материала в асфальтобетоне. Для тонкослойных покрытий используется щебень крупностью до 15 мм, поэтому такое покрытие будет более подвержено абразивному износу, чем, например, ЩМА-20. В 2010 году нами был уложен экспериментальный участок ТСП, длиной 1 км на кольцевой автодороге вокруг Санкт-Петербурга I-a технической категории. За 1 год эксплуатации на 3-й и 4-й полосах движения, где двигается только легковой автотранспорт (интенсивность 15–20 тыс. авт. в сутки на полосу) тонкослойное покрытие износилось на 15–20 мм, т. е. образовалась критическая колея. А на 1-й и 2-й полосах движения, где двигаются преимущественно грузовики, не использующие шипованные шины (интенсивность 8–14 тыс. авт. в сутки на полосу), ТСП прослужило 3 года. 

— Очевидно, что для выполнения работ по такой технологии требуется специальный асфальтоукладчик. Чем он принципиально отличается от обычного? 

— Существует несколько компаний, производящих асфальтоукладчики, позволяющие реализовывать технологию «Новачип». Какие-то из них производят машины, «заточенные» исключительно под технологию укладки ТСП, другие решают вопрос иначе — производят обычные асфальтоукладчики с возможностью установки специального модуля для распределения эмульсии. Мы выбрали машину Vogele SUPER 1800–2 с модулем SprаyJet именно потому, что она универсальна. 

По сути это обычный асфальтоукладчик с обычным рабочим органом в виде плиты и с обычным приемным бункером. Отличается он лишь тем, что рядом с местом машиниста установлен специальный бак для эмульсии, а снизу — распределительные рампы с форсунками. У наших асфальтоукладчиков рампа расположена спереди, между гусеницами, две маленькие расположены сзади за гусеницами и ещё две расположены по бокам от гусениц. Существуют и другие схемы расположения рамы, но, по нашему опыту, могу сказать, что конечный результат от этого принципиально не зависит. Разница лишь в удобстве обслуживания и контроля за работой форсунок: если одна сплошная рампа расположена в задней части асфальтоукладчика, то нет возможности увидеть, все ли форсунки исправно работают. У Vogele же, благодаря названной конфигурации, таких проблем нет. Все доступно, наглядно и удобно. 

В зависимости от скорости движения укладчика, заданной нормы розлива эмульсии и ширины, на которую раздвинута плита, компьютер регулирует подачу вяжущего. Чем быстрее двигается асфальтоукладчик, тем быстрее льется эмульсия. Если мы сделали плиту уже, он автоматически отключает часть форсунок. 

Некоторые специальные асфальтоукладчики могут работать только с перегружателем типа Shuttle Buggy, поскольку бункер для приема асфальтобетонной смеси у них расположен очень высоко и выгрузить туда асфальтобетонную смесь из самосвала просто невозможно. Наш Vogele SUPER 1800–2 может работать и без перегружателя, но есть одно «но»: принцип технологии «Новачип» предполагает очень высокую скорость укладки. Она должна составлять не менее 8, а лучше 10–12 метров в минуту, тогда как средняя скорость при обычной укладке в России составляет 2–4 метра и даже меньше. Поэтому работать с самосвалами на такой скорости практически невозможно. И если мы покупаем асфальтоукладчик с модулем SprаyJet и не ставим к нему перегружатель, эффект скорости и качества теряется на 50%. При снижении скорости укладки смесь в покрытии быстрее остывает, катки хуже ее уплотняют, не говоря о том, что асфальтоукладчик вынужден останавливаться каждые 40–50 метров, чтобы принять новую порцию смеси из самосвала. Применение перегружателя, кроме того, позволяет нам установить в бункере-накопителе асфальтоукладчика дополнительный бак на 5 м3 для эмульсии, таким образом, мы увеличиваем заправочный объем эмульсии с 2-х до 7 м3, этого объема, вяжущего хватает на 4–5 часов работы. Дозаправку укладчика эмульсией мы производим на ходу. В течение 10–12 часовой смены укладчик ни разу не останавливается. Одним словом, обязательным условием укладки по данной технологии является ее скорость и непрерывность. 

— Можно ли сравнить технологию «Новачип» с технологиями Slarry-Seal или Micro-Surfacing? 

— Главное их отличие в том, что Slarry-Seal или Micro-Surfacing это «холодные» технологии, при которых эмульсионно-минеральная смесь изготавливается и укладывается одновременно в специальной машине, а «Новачип» — это «горячая» технология, битумоминеральная смесь для нее готовится на асфальтобетонном заводе. Это хорошие технологии, но такие покрытия не «живут» долго в климате Северо-Западного региона. В основном это связано с их быстрым износом — в названных технологиях используется очень мелкий щебень (до 5–8мм). В ТСП же применяется щебень — от 10 до 15 мм и износоустойчивость, а значит и долговечность нашего покрытия намного больше. Первое наше покрытие, устроенное в 2010 году на а/д III технической категории, бездефектно служит уже более 3-х лет. 

— Что можно сказать об экономической целесообразности применения технологии укладки ТСП? 

— Для тонкослойного покрытия используется более дорогая асфальтобетонная смесь. То же можно сказать и о латексной эмульсии. Да и сама технология предполагает покупку более дорогого оборудования. Но по обычной технологии мы не можем уложить слой в 2–2,5 сантиметра, и именно экономия на материалах делает применение технологию укладки ТСП экономически более целесообразной. Если на дороге с целью повышения эксплуатационных характеристик, необходимо произвести замену изношенного слоя покрытия, то по обычной технологии нужно отфрезеровать и уложить слой минимум в 4 сантиметра. По технологии «Новачип» мы имеем возможность укладки слоя толщиной всего 2 сантиметра. 

Кроме того, эта технология предполагает высокую скорость укладки — укладчик Vogele «бежит» в три-четыре раза быстрее обычного. А ведь время, как известно, это деньги…