Пора разобраться, отчего образуются выбоины и ямы на дорогах
Экс-начальник отдела инноваций Минтранса РТ о причинах весеннего бездорожья и борьбе с ним
В последние дни СМИ все чаще стали подавать информацию о состоянии городских дорог и к ним присоединились пользователи соцсетей, выставляющие фото и видео с многочисленными ямами значительных размеров на дорожном покрытии, которые могут быть опасны, как для транспорта, так и для пешеходов. Колумнист «Реального времени», экс-начальник отдела инноваций Минтранса Татарстана Ринат Губаев в очередной колонке для нашего издания рассуждает о причинах появления дорожных ухабов и мерах борьбы с ними.
Выбоины образуются за несколько лет
«Лицом» городских автомагистралей является дорожное покрытие. И по многочисленным выбоинам на его поверхности можно судить, как исполнительная власть решает ежегодно возникающие проблемы, связанные со снижением эксплуатационных характеристик улично-дорожной сети.
Многие ли горожане обращают внимание, где образуются выбоины на дорожном покрытии? Очень часто они располагаются хаотично на проезжей части с постоянно повторяющейся последовательностью, и автовладельцам приходиться иногда с нарушением ПДД маневрировать между ними.
Почему же они появляются на автомагистралях за несколько лет эксплуатации? Возможно, случаются нарушения технологии при приготовлении асфальтобетонной смеси и ее укладки. Но дефекты дорожного покрытия из-за таких нарушений не носят столь массовый характер, тем более что сегодня у ответственных подрядных организаций налажен строгий лабораторный контроль на всех этапах производства работ.
Образование выбоин происходит не одномоментно. Процесс их развития длится несколько лет с многоразовым увеличением размеров.
Развитию выбоин способствуют многочисленные перепады температур и атмосферные осадки.
И все же основной причиной образования выбоин на дорожном покрытии является сегрегация асфальтобетонной смеси из-за фракционного состава и температуры.
Сегрегацией асфальтобетонной смеси по фракционному составу принято называть неравномерное распределение крупных и мелких зерен и битума в объеме асфальтобетона.
В процессе производства асфальтобетонной смеси — при ее смешивании, загрузке грузовых автомобилей, транспортировке и выгрузке в асфальтоукладчик — смесь может подвергнуться фракционной сегрегации, что, в свою очередь, ведет к возникновению «сегрегационных пятен» и впоследствии неизбежно приводит к преждевременному локальному разрушению асфальтобетонного покрытия.
При возникновении сегрегации в смеси происходит концентрация крупнозернистых материалов в некоторых участках покрытия, в то время как другие участки включают концентрацию мелкозернистых материалов.
Также одной из причин преждевременного разрушения асфальтобетонных покрытий, является температурная сегрегация.
Для выявления температурной сегрегации специалисты Astec Industries (производитель перегружателей асфальтобетонной смеси) с недавнего времени начали использовать высокоточную инфракрасную камеру.
При использовании камеры для наблюдения за смесью, выгружаемой из кузова самосвала, стало очевидным, что разница температур в кузове значительно больше, чем предполагалось ранее. Разница температур до 27 градусов имела место в смесях, которые при температуре в 143 градуса перевозились всего на 16—24 км. Температура некоторых участков уложенной асфальтобетонной смеси снизилась до 99 градусов.
Потеря температуры при транспортировке асфальтобетонной смеси и разница температур в кузове автосамосвала
Процесс возникновения повреждения из-за разницы температур начинается, когда асфальтобетонная смесь выгружается в бункер укладчика из кузова самосвала.
Если в асфальтобетонной смеси имеется разница температур, очень холодный материал по краям партии вытесняется к краям бункера укладчика. Когда самосвал разгружен и смесь в бункере израсходована, этот холодный материал осыпается вниз, чтобы оказаться поверх материала на конвейерах асфальтоукладчика.
Когда прибывает следующий самосвал и разгружается в укладчик, эта холодная смесь передается обратно в шнековую камеру и разравнивается. Плита укладчика не может уплотнить более холодную смесь и на полотне появляются явные участки с сегрегацией (повреждения вследствие разницы температур). Поскольку данный процесс может повторяться для каждой укладываемой порции асфальтобетона, циклическая природа данного явления становится очевидной.
Дорожное покрытие с расслоением по фракционному составу и температуре обладает зонами, в которых смесь обладает плохой структурой, плохой текстурой или тем и другим.
Во многих случаях сегрегацию трудно заметить при укладке. При обнаружении сегрегации ее не всегда просто устранить.
При изучении инфракрасных снимков, становится ясно, что достаточно распространенные, беспорядочные изменения плотности вызваны скоплением в покрытии остывшего материала. Также очевиден тот факт, что наличие областей остывшего материала влечет за собой повреждение дорожного покрытия и образованию дефектов.
По мере того, как асфальтобетонные смеси становятся жестче, как например ЩМА (щебеночно-мастичный асфальтобетон), необходимо проводить повторное перемешивание смеси перед укладкой. Если горячая асфальтобетонная смесь может производиться однородной по температуре на АБЗ, то с момента погрузки смеси в самосвал, тепловые потери становятся неизбежны. Результаты исследований показывают, что перемешивания внутри асфальтоукладчика недостаточно для полного устранения данного явления.
При исследовании фракционной и температурной сегрегации и понимании причин становится очевидно, что при укладке асфальтобетона подрядчик не может контролировать многие из причин расслоения по фракционному составу и неравномерного остывания смеси.
В связи с этим для производства ровного покрытия с расчетным сроком службы необходимо применение перегружателей асфальтобетонной смеси для повторного ее перемешивания непосредственно перед укладкой.
С повторным перемешиванием перед укладкой покрытие получается более ровным, оно обладает высоким сроком службы без преждевременного разрушения в некоторых частях дороги.
Дорожное полотно получается более рентабельным и долговечным, снижается количество трещин, обеспечивая комфортную езду для всех.
Зачем нужен перегружатель асфальтобетонной смеси
Технология применения перегружателей асфальтобетонной смеси прекрасно показала свою эффективность и рекомендована к применению на автомобильных дорогах.
Первым и одним из главных достоинств этой технологии является то, что перед укладкой в асфальтобетонной смеси устраняется разделение отдельных ее частей по температуре и гранулометрическому составу, и смесь, подаваемая в асфальтоукладчик, становится однородной.
За счет использования перегружателей увеличивается ровность и однородность дорожного покрытия, оно приобретает одинаковую плотность по всей площади и, как следствие, возрастает его долговечность, увеличивается гарантированный межремонтный период, сокращаются объемы работ по техническому обслуживанию дороги.
Перегружатель асфальтобетонной смеси — довольно дорогая техника, поэтому не все дорожные организации имеют возможность ее приобрести.
В настоящее время из подрядных организаций, производящих ремонт улично-дорожной сети в Казани, только ОАО «Алексеевскдорстрой» имеет перегружатель Shutlly Buggy 2500, с использованием которого в 2019 году была выполнена замена верхнего слоя покрытия по улице Н. Ершова.
В связи с этим имеется возможность отследить эффективность работы перегружателя асфальтобетонной смеси на этом объекте.
Очевидно, что без использования перегружателей появления многочисленных выбоин на дорогах не избежать. И с течением времени наступает необходимость проведения ямочного ремонта.
А как он проводится дорожно-эксплуатационными организациями, мы видим по плохому состоянию некоторых участков дороги после зимы. Возмущение горожан вызывают разрушения на уже ранее отремонтированных участках, требующих проведения повторного ремонта.
Здесь можно только констатировать, что вновь появляющиеся ямы на дорожном покрытии являются результатом нарушения технологии ямочного ремонта.
Главный враг автомобильных дорог — это вода, при проникновении ее внутрь дорожного покрытия и замерзании происходит разрушение структуры асфальтобетонного покрытия.
К основным видам разрушений асфальтобетонных покрытий относятся трещины, выбоины, ямы, сколы. Причины их образования — воздействие погодно-климатических условий, транспортные нагрузки, изменение со временем свойств материалов.
Ямочный ремонт — самый быстрый, дешевый и простой способ восстановления мелких неглубоких повреждений, которые подлежат устранению в довольно короткие сроки.
Регламент ямочного ремонта включает в себя удаление разрушенного покрытия, обрезку кромки ремонтного участка с очисткой его от грязи и пыли.
Подготовка ремонтного участка
Обязательное требование для ямочного ремонта — осушение, нагрев основания и кромок ремонтного участка с обработкой их битумной эмульсией.
Заключительной операцией в зависимости от температуры воздуха является заполнение подготовленной карты литым асфальтобетоном или горячей асфальтобетонной смесью. Готовый участок огораживается. Движение транспорта по покрытию из литой смеси можно открыть через 8—10 часов, а по асфальтобетону — через 1 час.
Главным недостатком ямочного ремонта является холодное соединение. Даже если работа выполнена очень основательно, то нагретый материал укладывается на холодное основание. Когда используется два материала с разной температурой при укладке вместе, формируется холодное соединение. Связь двух поверхностей, даже хорошо уплотненных, не является прочной, и в конце концов эти участки разделяются.
Это создает доступ для попадания воды в основание, а в итоге это приведет к разрушению ремонтного участка.
Поэтому для всех существующих технологий главное требование — обрабатываемая поверхность должна быть сухой и прогретой.
Оборудование факельного типа, которое в основном используют дорожно-эксплуатационные организации для высушивания и нагрева ремонтного участка, представляет собой газовую горелку, работающую на пропане. Горелка по своим техническим возможностям не способна формировать высоконапорную газовую струю, необходимую для обработки специфических для асфальтобетонного покрытия дефектов.
Как правило, при таком прогреве поверхность участка пережигается, нарушая свойства битум,а и разрушение отремонтированных таким методом участков происходит за короткий срок. Причиной является то, что при нагреве открытым пламенем битум на нижней и боковых поверхностях ремонтного участка выгорает.
Даже обмазка битумной эмульсией не обеспечивает «прилипания» свежеуложенного асфальта к существующему покрытию. В результате в местах сопряжения старого и вновь уложенного асфальтобетона образуется расслоение, в которое проникает вода, вызывающая при замерзании разрушение полотна.
Ритуал по захоронению дорогостоящих дорожно-строительных материалов
Самым эффективным оборудованием для дорожных работ является многофункциональная термо-газодинамическая установка (ТГДУ) «Самум», созданная специалистами ООО «КАИ-Пламя».
ТГДУ «Самум» выполняет комплекс работ по очистке, высушиванию, прогреву оснований и боковых поверхностей ремонтных участков дорожных покрытий за счет высоконапорной газовой струи.
Принцип работы ТГДУ «Самум» основан на действии сверхзвуковой газовой струи, формируемой из подогретого воздуха и продуктов сгорания дизельного топлива в прямоточной камере, являющейся прототипом камеры сгорания ракетного двигателя малой тяги.
Воздух подает мотовентилятор. Запуск установки производится в ручном режиме от искровой свечи.
Скорость обработки зависит от размеров ремонтируемого участка дороги.Температура газов легко регулируется в диапазоне от 2000 до 6000 градусов. Особенностью конструкции данного оборудования является его мобильность.
Кроме этого, ТГДУ «Самум» позволит городским дорожным организациям ранней весной прогреть и прочистить ливневые приемники, тем самым устраняя образование озер на улицах.
Поразительно, что столь необходимое многофункциональное оборудование оказалось не востребованным дорожными организациями РТ, хотя оно показано еще на выставке «Дортрансэкспо 2013».
Более того, в 2015 году президент РТ Р.Н. Минниханов, посетив XV Российскую и X Казанскую венчурную ярмарку, дал прямое указание представителю Минтранса РТ внести предложения по применению ТГДУ «Самум» в дорожной отрасли (согласно Протоколу поручений от 23.04.2015). Поручение было исполнено в чисто чиновничьем, бюрократическом стиле — путем рассылки в дорожные организации РТ ни к чему не обязывающих писем с информацией об оборудовании.
А надо было внести в конкурсную и контрактную документацию регламент с требованием обязательной тепловой подготовки ремонтных участков дорожного покрытия.
Вместе с этим в ноябре 2014 года на нашу просьбу организовать семинар с демонстрацией ТГДУ «Самум» специалисты Комитета внешнего благоустройства ограничились только обещанием о его проведении.
Неудивительно, что каждую весну ремонт городских автомагистралей традиционно становится ритуалом по захоронению дорогостоящих дорожно-строительных материалов.
К сожалению, в России гарантийного срока на ямочный ремонт не существует. Дорожные чиновники считают, что ямочный ремонт является временной мерой ликвидации дефектов на дороге, т. е. ставится задача устранить развитие разрушений дорожного покрытия и обеспечить безопасный проезд транспортных средств до проведения текущих или капитальных ремонтов.