Как правильно выбрать марку дорожного битума - «Строим Дороги»

Дорожным строителям хорошо знаком такой парадокс: вроде бы применяли одинаковый битум, но в одном случае качество дороги не вызывает никаких нареканий, и она спокойно выдерживает межремонтные сроки, а в другом – быстро приходит в негодность, возникает колея и прочие дефекты, требующие подновления дорожного полотна. Почему так происходит? Об этом нашему корреспонденту, в рамках научно-практической конференции «Безопасные и качественные дороги, проектирование», рассказал начальник битумной лаборатории АНО «НИИ ТСК» Иван РОЖКОВ.

Выбираем оптимальный битум и битумное вяжущее

Так в чем же проблема? Ошибка чаще всего заключается в том, что подбор битума осуществляется без учета температурных и транспортных характеристик дороги.

Если обратиться к законодательству, то на сегодня большим плюсом является то, что в РФ и за рубежом уже имеются технологии для выбора оптимальных марок битума  и битумных вяжущих с учетом этих показателей. Так, в Техническом регламенте Таможенного союза применение  дорожных битумов регламентируется ГОСТом 33133. Он включает два типа параметров. Основные, обязательные к применению, во всех странах ТС, и дополнительные - они  в каждой стране ТС регламентируется отдельно. 

В РФ на данный момент применение дополнительных показателей и нормы к ним не регламентированы. Это играет достаточно отрицательную роль, получается, что ГОСТ 33133 в практике российских дорожников используется не в полном объеме.

Сейчас многие говорят о том, что на законодательном уровне необходима разработка отраслевого документа,  который будет определять те дополнительные показатели, которые будут обязательны к применению в РФ. Также этот документ должен устанавливать правила выбора марок битума в зависимости от климатических условий, условий эксплуатации,  транспортных нагрузок.

Что такое «сдвигоустойчивость», и почему ее надо учитывать

Основными показателями ГОСТа 33133 являются:  динамическая вязкость при 60 °C, растяжимость и максимальное усилие при растяжении при 0 °C, динамическая вязкость при старении. Стоит обратить внимание на такой показатель, как «коэффициент изменения динамической вязкости после старения». Причём он абсолютно новый, раньше в нашей стране не применялся. Сегодня   все ведущие классификации мира этот показатель  уже  используют или в ближайшее время собираются его ввести.

Для чего   необходимо учитывать температурные условия эксплуатации битума? В повседневной жизни,  для человека, разница температур в несколько градусов большой роли не играет.  Для битумов  и битумных вяжущих, применяемых в дорожном строительстве, разница между 24 -28  или 30 - 34 градусами по Цельсию может быть критичной.

Например, если  нагреть  битумное вяжущее всего лишь на 5 °C, то его сдвигоустойчивость упадёт в два раза.  А если - на 10 -12  °C, то уже в четыре раза. Более чем на 15 °C — уже в восемь раз! То есть в зависимости от температуры  одно и то же вяжущее будет показывать абсолютно различные свойства. Поэтому уметь  точно определять температуру эксплуатации и подбирать битумные вяжущие с теми свойствами, которые будут «работать» при этих температурах — это очень важная задача.

При выборе битумов обязательно нужно учитывать транспортную нагрузку на дорогу. Ведь все деформации и дефекты идут от длительности  и величины нагрузок. Если транспорт движется медленно, то время нагрузки на дорогу увеличивается. Чем дольше и интенсивнее действует на дорогу такая нагрузка, тем   быстрее  будет возникать  колея. Поэтому необходимо подбирать битумы исключительно под нагрузку на данном участке дороги. В противном случае, это может привести к быстрому разрушению полотна и внеплановому ремонту. 

«Спас» поможет рассчитать оптимальный битум

За рубежом для подбора оптимальных битумов и битумных вяжущих на отдельно взятых участках  дорог применяется специально разработанная для этого система «Superpave». В РФ уже практически внедрен ее отечественный аналог  - система «СПАС».  В рамках этой системы 1 июля 2019 года  вступили в действие два ГОСТа: ГОСТ Р 58400.1 и ГОСТ 58400.2.

Как они работают?  В соответствии с ГОСТом 58400.1, мы получаем нужные марки битумов по формуле  PG X-Y, где PG – марка битума, X — верхнее значение марки, которое отражает максимально допустимую температуру его эксплуатации, Y - это нижнее значение марки, которое отражает минимальную температуру допустимой эксплуатации этого битума. Диапазон между этими двумя значениями — это диапазон эксплуатации битумного вяжущего, в котором оно сохраняет все необходимые эксплуатационные свойства для того, чтобы не возникало дефектов при эксплуатации дорожного покрытия. Этот ГОСТ определяет только температуру эксплуатации.

Второй ГОСТ 58400.2 уже добавляет и показатель транспортной нагрузки.  Здесь используется уже формула PG X(Z)-Y, где X и Y — это тоже верхнее и нижнее значения марки. Эти показатели отражают максимально и минимально допустимую температуру эксплуатации. К ним  добавляется еще Z , значение, которое показывает, до каких транспортных нагрузок это битумное вяжущее можно применять.

Разумеется, не последнюю роль при выборе битума играет вопрос стоимости материалов. И тут тоже существует специальная наука, какой битум и где класть. Как известно, наши дорожные одежды состоят из нескольких слоев.  Для каждого слоя можно использовать разные битумы. Бывают ситуации, при которых климатические условия  требуют укладки на верхний слой специальных, очень дорогих битумов с особыми и  очень  высокими эксплуатационными характеристиками. В то же время, нижние слои дорожной одежды меньше подвержены температурным изменением, чем слой износа (верхний слой). Поэтому для того, чтобы снизить  общую стоимость работ, для нижних слоёв иногда используют  битумы более грубого качества. 

Как добиться соблюдения межремонтных сроков

Заметим,  для расчета температурных свойств применяемых битумных материалов для всех слоев дорожной одежды  необходимо изучить максимальные и минимальные температурные показатели на данной местности за 20 летний период. После чего верхнее значение  допустимых температур  выбранной  марки битума  должно быть строго выше скорректированной максимальной расчётной температуры, а минимальное значение марки должно быть строго меньше минимальной расчётной температуры. 

Но тут возникает сложность, где  взять исходные данные за 20 лет?  Пока такой таблицы еще не составлено. Чтобы исправить эту ситуацию, на данный момент разрабатывается ПНСТ «Метод определения условий эксплуатации конструктивных слоёв дорожных одежд». В нем будут содержаться уже готовые расчётные температуры практически для всей территории РФ.  По крайней мере, для тех мест, где проходит дорожная сеть. В этом документе можно будет почерпнуть уже готовые расчётные температуры на необходимых  участках дорог.

Второй необходимый показатель - транспортная нагрузка. Тут определяется средняя скорость и интенсивность движения на дороге. Если скорость движения выше 70 км, то можно выбрать вяжущее чуть меньшего диапазона эксплуатации, производство которого будет стоить меньше. Если участок дороги,  например, в черте города, и средняя скорость там явно  меньше отметки в 70 км/ч, то необходимо выбирать битумы и битумные вяжущие с более высокими  стоимостными и эксплуатационными характеристиками. 

По законодательству: при легких условиях движения рекомендуется применение марок битумных вяжущих по ГОСТ Р 58400.1. ​При нормальных, тяжелых и экстремально тяжелых условиях движения рекомендуется применение марок битумных вяжущих по ГОСТ Р 58400.2

  При выполнении всех этих условий для каждого отдельно взятого участка дороги удается подобрать максимально подходящие характеристики битумных продуктов. Как известно, если имеется в виду обычный ремонт, то межремонтный промежуток, по нормативам, составляет 12 лет, а если капитальный - то 24 года. Выбор «правильных» битумов,  в итоге, позволит добиться соблюдения и даже удлинения межремонтных сроков на российских дорогах.

Станислав ДОНИН