Пристрій дорожніх покриттів: кейс зі стійкості

У цій статті Ерік Деннеман (Erik Denneman), технічний менеджер з Близького Сходу та Азійсько-Тихоокеанського регіону в компанії Puma Bitumen, наводить соціальний бізнес-кейс з реалізації концепції стійких дорожніх одягів, для створення яких вже існує безліч сучасних технологій.

Очікування користувачів щодо якості доріг змінюються. Як змінюються і способи влаштування дорожніх покриттів. Дорожні покриття з поверхневою обробкою бітумними матеріалами наступного покоління повинні будуть задовольняти зростаючим вимогам до якості, безпеки та стійкості доріг.

Перехід економіки від лінійної (за методом «бери, роби, використовуй і утилізуй») до економіки замкнутого циклу (за методом «бери, використовуй, використовуй повторно, роби повторно і переробляй повторно») надихає. Асфальтобетонній галузі є що розповісти з цього приводу.

Асфальтобетон – це матеріал, який допускає повторне використання в повному обсязі. І в цій галузі ми неухильно рухаємося до мети, яка полягає в здійсненні повноцінного переходу до економіки замкнутого циклу. Але нам належить ще багато чого зробити для підвищення стійкості дорожніх покриттів. Крім фокуса на реалізації концепції стійкості, технології влаштування дорожнього покриття повинні також адаптуватися до змін, що відбуваються в області транспортних технологій.

Очікується, що наступне десятиліття принесе безпрецедентні зміни в галузі мобільності. Поява електромобілів і автомобілів-роботів змінить вимоги, що пред’являються до дорожньої інфраструктури, створення якої вимагає довгострокових інвестицій. Взаємодія між автомобілем-роботом та інфраструктурою буде породжувати нові вимоги до будівництва доріг і надійності дорожніх покриттів. Наприклад, з появою безпілотних вантажних автомобілів може підвищиться навантаження на дорожнє покриття через те, що може звузитися зона розподілу траєкторій руху автомобілів шириною дорожнього покриття.

Крім того, може змінитися форма власності на транспортні засоби. Все менше людей буде відчувати необхідність мати у власності транспортний засіб, коли можна замовити автомобіль з автомобільного парку в будь-який момент одним натисканням кнопки. До того ж це призведе до зниження надходжень від сплати паливних зборів та взяття на облік транспортних засобів, що позначиться на бюджетах, що виділяються для утримання доріг. Вже зараз у багатьох країнах світу відчуваються проблеми з наповненням цієї частини бюджету.

Між тим, дороги все більше розглядаються як сервіс, тому нормою вважається комфорт, безпека і функціональний стан.

Коли мова заходить про підвищення стійкості дорожніх одягу, чудовим інструментом, що допомагає прийняти рішення при виборі найбільш стійких варіантів, є ієрархія управління відходами. Ієрархія ґрунтується на трьох принципах: скорочення відходів, вторинне використання та вторинне перероблення. Найбільш кращим варіантом є скорочення відходів. Найменш кращим варіантом вважається перероблення матеріалів для використання в областях з більш низькою доданою вартістю.

Скорочення відходів

Значних успіхів у скороченні відходів у дорожньому будівництві було досягнуто з появою дорожнього одягу з великою тривалістю життя або «вічних» дорожній одяг. Концепція вічних дорожнього одягу стала популярною в США і Європі на початку 2000-х років. Дорожній одяг та земляне полотно проєктуватися таким чином, щоб витримати навантаження невизначеної кількості великовагових автотранспортних засобів. На відміну від традиційних підходів до конструювання дорожнього одягу, які передбачають розташування шарів зі зменшенням міцності по глибині, вічні дорожні одяги конструюються таким чином, щоб осередки руйнування, що породжуються рухом транспортних засобів, виникали тільки у верхньому шарі, що замінюється. Все, що потрібно для таких доріг, – це своєчасне обслуговування і ремонт шару зносу, що «приноситься в жертву». Будівництво «вічних» доріг позбавляє необхідності капітального ремонту та відновлення всіх шарів дорожнього одягу, дозволяючи економити дорожні матеріали і, що особливо важливо, значно скорочуючи час ремонтних робіт. Для відновлення верхнього шару потрібно набагато менше часу, ніж ремонту всіх шарів дорожнього одягу. Відповідно, скорочується тривалість обмеження або припинення руху на ділянці, що ремонтується, і створюється менше незручностей для учасників дорожнього руху.

І нарешті, існують методи поверхневої обробки дорожнього покриття. Один з таких методів полягає в поверхневій обробці рідким бітумом. При обробці покриття бітумне в’яжуче розпорошується на чинний верхній шар дорожнього покриття з утворенням тонкої захисної плівки. Утворювана тонка бітумна плівка продовжує термін служби дорожніх матеріалів. На додаток, це один з раціональних підходів до підвищення стійкості асфальтобетонних покриттів доріг. Під впливом сонячних променів і взаємодіючи з киснем повітря, плівка бітумного в’яжучого з часом окислюється, в результаті чого відбувається утворення поверхневих тріщин. Розтріскування починається у верхніх шарах, поширюється в нижні, потім відслонюється заповнювач. Різні методи поверхневої обробки для утворення захисного шару спрямовані на попередження процесу окислення шляхом формування плівки, що перешкоджає безпосередньому контакту з навколишнім середовищем. Нанесення захисної плівки в якості заходу по догляду за дорожнім покриттям явно недооцінюється. І це, попри безліч предметних досліджень у цій галузі, які довели ефективність цього методу, включаючи економію коштів і матеріалів.

Коли підходить час заміни асфальтобетонного покриття, старий асфальтобетон знімають за допомогою дорожніх фрез, додають деяку кількість «свіжого» бітумного в’яжучого або відновлювального агента, і отримують матеріал, який можна використовувати як нову суміш. З точки зору економіки замкнутого циклу, дорожньо-будівельна галузь має унікальні можливості: всі матеріали можна використовувати повторно у складі асфальтобетону нескінченну кількість разів, як для поверхневих шарів дорожнього одягу, так і для шарів основи. Згідно з принципами ієрархії управління відходами, необхідно стимулювати використання відновленого асфальтобетону в новому матеріалі. При цьому необхідно уникати використання відновленого асфальтобетону в областях застосування з низькою доданою вартістю, наприклад, як зернистої основи або для влаштування дорожніх узбіч.

Вторинне перероблення

Асфальтобетонна промисловість накопичила багаторічний досвід перероблення відходів інших галузей промисловостей. Численні приклади включають золу внеску, металовмісний шлак, використану скляну тару. Нещодавно до них додалися пластикові матеріали. Гумова крихта, яку виготовляють зі старих автомобільних шин, використовується в широких масштабах як еластомірний модифікатор бітуму. У деяких країнах, таких як США, Австралія і ПАР, на основі модифікованого гумовою крихтою бітуму вдалося створити більш тріщиностійкий асфальтобетон і напилювані захисні покриття. Використання модифікованого гумовою крихтою бітуму є прикладом дуже вигідного застосування проблемних відходів і потенційним розв’язання проблеми, пов’язаної з тисячами тонн використаних автомобільних шин, що знаходяться на звалищах по всьому світу. Не дивно, що в Європі відновився інтерес до використання бітуму, модифікованого гумовою крихтою.

При додаванні вторинних матеріалів в асфальтобетон важливо, щоб це відбувалося з правильних причин і не відбивалося на тривалості життєвого циклу продукту. Що стосується промислових підприємств, важливо розуміти та запобігати використанню матеріалів, що порушують вимоги до гігієни праці та техніки безпеки, наприклад, виділяють в атмосферу шкідливі речовини, а також матеріалів, які унеможливлюють повторне використання дорожнього матеріалу або які погіршують технічні характеристики асфальтобетону. Використання відходів в асфальтобетонному матеріалі створює позитивний фон у ЗМІ, але якщо такі відходи погіршують експлуатаційні характеристики матеріалу, ми отримаємо дорожнє покриття, яке не буде дійсно стійким.

Щоб задовольнити мінливі очікування суспільства щодо дорожньої інфраструктури, потрібні інноваційні рішення для влаштування відповідних дорожніх одягів. Але, як правило, зміни в будівельному секторі відбуваються повільно і поступово, частково через високий рівень технічного регулювання і стандартизації. Передбачуваний ризик експериментування з новими продуктами, що мають невизначені довгострокові експлуатаційні якості, призводить до повернення до традиційних підходів до конструювання дорожнього одягу. Це зрозуміло, оскільки згідно зі стандартними формами договорів між будівельним підрядником і власником дороги ризик низьких експлуатаційних якостей переходить до власника дороги відразу ж після завершення дорожніх робіт. І якщо виявиться, що дорожнє покриття не справляється з покладеним на нього завданням, нести нескінченні витрати з його ремонту буде власник.

З усім тим, зараз все частіше застосовуються альтернативні форми договорів, наприклад, договори, засновані на показниках якості. Така форма договорів створює умови для інноваційної діяльності. Згідно з договорами цього типу, підрядник несе відповідальність за експлуатаційні якості продукту протягом встановленого проміжку часу. Такий період може бути відносно коротким і складати, наприклад, два роки. Можуть бути встановлені більш тривалі терміни, наприклад, двадцять років. В результаті, ризик, пов’язаний з інноваційною діяльністю, лежить на стороні, яка найкраще здатна впоратися з ним, тобто на підряднику. При цьому можливий позитивний результат також залежить від підрядника, – сторони, яка здатна забезпечити його досягнення найкращим чином. У цьому випадку, враховуючи той факт, що при недосягненні узгоджених показників якості підряднику доведеться повторювати цикл укладання, підрядник і його постачальники будуть більш ретельно підбирати матеріали і цілком ймовірно, термін служби таких матеріалів буде перевищувати характеристики матеріалів, зазначених у дорожніх вимогах.

Це питання набуває все більшого значення та у зв’язку з тим, що складність логістичного ланцюжка постачання бітуму зростає разом зі зростаючим числом різних важких нафтових залишків, що вимагають утилізації. Традиційно, ці відходи нафто перегонки направляються на підприємства, що виробляють нафтовий бітум. Ця тенденція збережеться з набуттям чинності змін, що стосуються процесів перероблення нафти. Нові зміни передбачають регламентоване зменшення вмісту сірки в судновому паливі. Відповідальність за забезпечення якості бітуму з урахуванням зазначених змін лежить на постачальниках дорожнього бітуму.

Інші ефективні методи стимулювання інноваційної діяльності включають розробку технічних вимог з чітко сформульованими параметрами конструювання дорожніх одягів, які будуть пов’язані з експлуатаційними якостями. Тут, замість високо стандартизованих технічних вимог, що мають форму рецептур, у виробників з’явиться більше свободи у виборі альтернативних матеріалів і складів сумішей, і при цьому вони повинні будуть забезпечувати узгоджений рівень експлуатаційних характеристик.

Для категорій продуктів, що використовуються при влаштуванні дорожнього покриття, для яких на цей момент не розроблені експлуатаційно-технічні вимоги, альтернативою може стати оцінка відповідності цільовому призначенню. У багатьох країнах існують незалежні сертифікаційні органи. Серед таких органів – авторитетний інститут British Board of Agrément у Великобританії, агентство Agrément South Africa в Південно-Африканській Республіці. Сюди можна віднести програму TIPES (Програма оцінки продуктів, призначених для транспортної інфраструктури) австралійської ради з дорожніх досліджень Australian Road Research Board. У цих країнах сертифікація на відповідність цільовому призначенню є ключем до створення інноваційних запатентованих систем, наприклад, ультратонких шарів поверхневої обробки. Наведені як приклад ультратонкі шари поверхневої обробки дозволяють не тільки задовольнити потреби суспільства в безпечних, рівних і довговічних дорогах, а й забезпечують високий опір замету та економічність у технічному обслуговуванні доріг. Більш того, їх обмежена товщина скорочує використання ресурсів, що робить їх досить збалансованим варіантом.

Щоб задовольнити зростаючі вимоги суспільства до дорожніх покриттів майбутнього, потрібно більше інновацій. Занадто часто консерватизм змушує вибирати недостатньо оптимальні продукти, коли доступні більш відповідні інноваційні рішення. Наприклад, висока вартість обслуговування покриття, виконаного з дренувального асфальтобетону, в умовах вологого клімату послужила причиною того, що такий асфальтобетон стали використовувати рідше, попри дані, що свідчать про значне зниження кількості ДТП. І все-таки у світі, де дороги все частіше розглядаються як сервіс, пріоритетним завданням має бути задоволення очікувань споживачів щодо рівних, безпечних і стійких доріг.

Неупереджено про дренувальні асфальтобетони

Дренувальний або пористий асфальтобетон являє собою асфальтобетонну суміш з уривчастим гранулометричним складом, яка застосовується в якості верхнього покриття поверх щільного асфальтобетону. Основну частку складу такої суміші становить одномірний щебінь. Така суміш має високий вміст повітряних пустот. Переривчастий гранулометричний склад забезпечує швидке відведення води з поверхні дороги, зменшуючи утворення бризок та знижуючи ризик аквапланування. Покриття такого матеріалу сприяє скороченню шуму, що виникає при взаємодії шини автомобіля з покриттям. Вартість матеріалів та будівництва дорожніх покриттів із дренуючого асфальтобетону, як правило, вища, ніж у випадку традиційних сумішей з безперервним гранулометричним складом. Проте аналіз витрат і вигод та практичний досвід показують, що переваги цього дорожнього покриття переважують додаткові витрати на будівництво.

Передає Інформаційний портал Заповнювачі