Что такое щма в дорожном строительстве

Щебеночно-мастичный асфальтобетон (ЩМА) является одним из самых качественных видов асфальта, превосходя другие асфальтовые смеси по целому ряду характеристик. ЩМА широко используется по всему миру для устройства покрытий, которые должны выдерживать высокие и интенсивные нагрузки транспортного потока.

«Повышенные физико-механические свойства ЩМА обусловлены его составом – помимо очищенного песка и минерального порошка, в смеси присутствует высокая доля щебня из горных пород, большое количество битумного вяжущего, а также стабилизирующие добавки в виде целлюлозных волокон»

Асфальтирование дорог с использованием ЩМА позволяет обеспечить высокие эксплуатационные характеристики, а также длительный срок службы дорожного покрытия. За счет этого данный материал подходит для устройства автомобильных дорог высоких категорий, а также для укладки на аэродромах.

Состав ЩМА

Сюжет о ЩМА

• Добывается из горных пород;
• Диаметр фракций – 10, 15 или 20 мм;
• Фракции имеют кубовидную форму.

• Добывается отсевом дробления горных пород.

• Добывается дроблением горного доломита или известняка.

• Допускается использование нефтяных битумов, соответствующих требованиям ГОСТ;
• Возможна замена на полимерно-битумное вяжущее (ПБВ)*.

• Чаще всего используются однородные целлюлозные волокна;
• Не менее 50% нитей должны иметь длину 0,1- 2,0 мм.

*При использовании полимерно-битумного вяжущего отпадает необходимость применения стабилизирующих добавок, так как ПБВ превосходит нефтяные битумы по многим характеристикам, включая адгезионные свойства.

Стоит отметить, что в качестве стабилизаторов ранее использовались и другие добавки – акриловые нити, термопластичные полимеры, асбестовые волокна и прочее. Однако именно целлюлозные нити являются оптимальным материалом, так как эффективно выполняют свои функции, имея при этом бюджетную стоимость.

Какими преимуществами обладает щебеночно-мастичный асфальтобетон

– Большое количество битумного вяжущего, в комплексе с наполнителем (песок + минеральный порошок), позволяет заполнить все пустоты между камнями щебня, за счет чего достигается высокая плотность (низкая остаточная пористость).

– Стабилизирующие волокнистые добавки (целлюлозные волокна) в составе ЩМА препятствуют растеканию битума, надежно связывая его с другими компонентами, а также предотвращают возможное расслаивание состава.

Таким образом, ЩМА имеет следующие характеристики и преимущества:

• Повышенная прочность;
• Высокая твердость;
• Стойкость к механическому воздействию;
• Высокая общая износостойкость;
• Устойчивость к трещинообразованию;
• Стойкость к образованию колеи;
• Сопротивляемость горизонтальной деформации;
• Высокая плотность – минимальная пористость;
• Повышенная влагоустойчивость;
• Низкий уровень шума при контакте с колесами транспорта;
• Высокий коэффициент сцепления с шинами автомобилей;
• Стойкость к различным климатическим условиям;
• Повышенный срок службы.

Несмотря на то, что стоимость ЩМА выше, чем стоимость других асфальтобетонных смесей, это компенсируется за счет высокого качества – потребность в техническом обслуживании минимальна, а срок службы в 2-3 раза превышает показатели других материалов.

Добавка в гранулу ЩМА для дорожного строительства

Где применяется щебеночно-мастичный асфальтобетон

ЩМА может использоваться для устройства следующих категорий покрытий:

• Автомобильные дороги I-V категорий – от обычных городских дорог до высокозагруженных скоростных автомагистралей и федеральных трасс.
• Аэродромные покрытия (рекомендуется на 25% увеличить прочность на сжатие, а также коэффициент сцепления).
• Подъездные пути и парковки.
• Пешеходные территории (площади, тротуары и т.д.).

«Благодаря высоким физико-механическим характеристикам, данная разновидность асфальта не имеет никаких ограничений по области применения»

При этом для асфальтирования тротуаров и других пешеходных зон чаще всего используются бюджетные асфальтовые смеси – для таких территорий не требуется высоких характеристик, так как внешнее воздействие минимально.

Технология укладки щебеночно-мастичного асфальта

Щебеночно-мастичный асфальтобетон относится к горячим асфальтовым смесям, поэтому требует разогрева перед укладкой, а также последующего уплотнения. Однако в первую очередь необходимо качественно подготовить основание.

Как производится подготовка основания:

• 1. Разработка грунта – снятие верхнего слоя, очистка территории, устройство дренажа, уплотнение;
• 2. Укладка геотекстиля;
• 3. Устройство и трамбовка песчаной подушки (от 40 см после уплотнения);
• 4. Укладка геосетки;
• 5. Устройство и трамбовка слоя из щебня фракций 40-70 мм (30-35 см после уплотнения);
• 6. Обработка щебня битумной эмульсией.

После того, как основание будет полностью готово, можно приступать к устройству асфальтобетонного покрытия.

Как производится укладка асфальта:

• 1. Щебеночно-мастичный асфальтобетон разогревается до 110-150°C;
• 2. Укладка производится слоями по 3-4 см;
• 3. Перед укладкой нового слоя поверхность обрабатывается битумной эмульсией;
• 4. Каждый из слоев отдельно уплотняется дорожными катками, чтобы обеспечить максимальную плотность.

Укладка горячих смесей, к которым относится щебеночно-мастичный асфальтобетон, производится при температуре воздуха и нижележащего слоя не менее +5°C. Общая толщина асфальтового покрытия зависит от расчетной нагрузки на асфальтируемый участок – от 3-4 до 30 и более сантиметров.

Выводы

Щебеночно-мастичный асфальтобетон (ЩМА) обладает следующими повышенными физико-механическими и эксплуатационными характеристиками:

• Прочность и твердость;
• Сопротивляемость износу и механическому воздействию;
• Стойкость к деформациям и образованию трещин;
• Показатели плотности;
• Влагостойкость;
• Устойчивость к различным климатическим условиям;
• Сцепление с покрышками автомобилей.

Кроме того, ЩМА отличается низким уровнем шума и длительным сроком службы. Все это позволяет использовать его для асфальтирования самых загруженных территорий, включая скоростные автомагистрали, крупные трассы и аэродромы. ЩМА относится к горячим асфальтовым смесям, поэтому при укладке разогревается до 110-150°C, а работы могут производиться только в теплое время года.

В состав ЩМА входит щебень из горных пород (70-80%), наполнитель в виде комбинации минерального порошка и песка (8-12%), битумное вяжущее (6-7,5%), а также стабилизирующие целлюлозные волокна (0,3-0,5%).

Источник asfalt-kachestvo.ru

Что такое щма в дорожном строительстве

Популярность ЩМА материала обусловлена его специфическими транспортно-эксплуатационными показателями.

ЩМА — превосходный, долговечный способ дорожного строительства строительства — почти все слои износа, положенные в первые годы начала использования этого метода, показали себя превосходно даже в условиях усиленных транспортных нагрузок. При этом считалось, что необходимо выполнять все необходимые правила использования строительных компонентов смеси и технологии ее укладки.

Процесс приготовления и укладки ЩМА технологичен и не требует специального оборудования за исключением агрегата подачи и дозирования добавки. Оригинальный компонентный состав позволяет укладывать материал механизированным способом тонкими слоями, снижая удельный расход смеси на квадратный метр покрытия. Поэтому в сравнении с традиционными асфальтобетона ЩМА становится рентабельным, хотя и готовится из более дорогого исходного сырья.

Безусловным достоинством ЩМА к тому же является низкий уровень расходов по ремонту и содержанию покрытия. Поверхность покрытий, получаемая при применении ЩМА, характеризуется комфортными и безопасными ездовыми качествами, а ее текстура отличается шероховатостью и способностью поглощать шум при движении транспортных средств.

В странах, где достаточно долго применяли ЩМА, специалисты определили, что для получения хорошего качества покрытия необходимо, чтобы смесь была сбалансирована по составу, а укладка и уплотнение производились бы в соответствии с технологическим регламентом на высоком техническом уровне.

Специфика состава и структуры ЩМА предусматривает обязательное присутствие в качестве основных составляющих прочного щебня с улучшенной (кубовидной) формой зерен, «объемного» битума и небольшого количества стабилизирующей (обычно волокнистой) добавки для дисперсного армирования вяжущего. Под объемным битумом принято понимать ту часть вяжущего в асфальтобетонной смеси, которая не подвержена сильному структурирующему влиянию дальнодействующих поверхностных сил на границе раздела фаз.

По толщине битумной прослойки, разделяющей минеральные зерна смеси, провести четкую границу между объемным и структурированным битумом практически невозможно. Однако различие между ними существует, так как основное назначение стабилизирующей добавки — удерживать более толстые пленки горячего битумного вяжущего на поверхности щебня и предотвращать его отслоение и вытекание из смеси при высоких технологических температурах на стадиях приготовления, транспортирования и укладки.

В отличие от асфальтобетонных смесей типа А по ГОСТ 9128-97, содержащих от 50 до 60 % щебня, в ЩМА его объем достигает 70-80 %.

В структурном отношении ЩМА отличается от других видов асфальтобетона настолько сильно, что его принято относить к самостоятельной группе дорожно-строительных материалов. Принципиальное различие обнаруживается уже на макроструктурном уровне при формировании минерального остова асфальтобетона.

В условиях тяжелых транспортных нагрузок и экстремальных температур рекомендуется применять ЩМА на основе полимерно-битумных вяжущих (ПБВ), особенно для устройства покрытий на мостах и городских улицах. Наиболее широкое применение в дорожном строительстве получили ПБВ с использованием модифицирующей добавки трехблочного сополимера типа «стирол-бутадиен-стирол» (SBS) в количестве до 6-6,5 % от массы битума. Различная физико-химическая природа структурных блоков сополимера приводит к обра- зованию самоорганизующейся трехмерной полимерной сетки в объеме ПБВ вследствие физической сшивки макромолекул полимера. За счет этого битум- ное вяжущее приобретает свойства, присущие эластомерам, что приводит к большей упругой деформативности, снижению хрупкости при низких темпера- турах (до – 40 0С) и одновременно к повышению сдвигоустойчивости покрытия при высоких температурах эксплуатации (до + 70 0С).

Для снижения масштабов колееобразования на дорогах предложено использовать щебеночно-мастичный асфальтобетон толщиной 6 см, полимеризованный активным дорожным модификатором (АДМ). Перекрыть его надо так называемым «слоем износа» толщиной в 3 см. Сделать его предложено из «открытых битумоминеральных смесей» (БМО) на основе щебня сверхпрочных габбро-диабазных пород с синхронным нанесением полимерной битумной эмульсии. В целом это на 25% увеличивает затраты на стадии строительства, но вдвое повышает срок службы дорожного полотна.

Для борьбы с трещинами предлагается использовать метод холодного ресайклинга. Он на 15% дороже массово применяемых сейчас технологий, но на 50% увеличивает срок службы дорожного полотна. Рекомендуется также армировать основание полотна с помощью плоских синтетических георешеток. Это снизит затраты на работы на 15% и увеличит на 20% прочность слоев основания дорожной одежды. Для предупреждения образования температурных поперечных трещин предлагается специально нарезать верхнее покрытие дороги, уложить в шов резиновый канат и залить битумной мастикой.

Для устранения распространенных разрушений покрытия вокруг люков и колодцев — канализационных, водоприемных и других — предложено использовать полимербетон, который имеет уникальные прочностные характеристики и сейчас применяется для обустройства деформационных швов мостов. Это примерно вдвое дороже традиционных методов и материалов, но в 3–4 раза увеличивает срок службы. Замгубернатора Игорь Шатурный высказал готовность хоть завтра выделить люк для опытного применения методики, чтобы решить одну из самых острых для автодорожников проблем.

Также предлагается комплексное решение сразу двух проблем — фактического отсутствия на многих участках бортового камня и водоотвода. Речь идет о полимерном дождеприемном бордюре, который выполняет функцию сбора воды за счет имеющихся в нем каналов. Он более прочен, чем бетонный бортовой камень, имеет срок эксплуатации около 50 лет. Это примерно на четверть увеличит затраты в момент строительства, но втрое снизит эксплуатационные расходы.

Источник sumpro.ru

ЩМА для создания дорог нового поколения

Мечта дорожников – долговечное асфальтобетонное покрытие

Мечта дорожников – долговечное асфальтобетонное покрытие, отвечающее всем требованиям по долговечности, ровности и коэффициенту сцепления. Для того, чтобы обеспечить высокое качество покрытия региональных дорожных сетей, а также привести в нормативное состояние улично-дорожную сеть городских агломераций, необходимо применение асфальтобетона с улучшенными характеристиками.

Среди разновидностей усовершенствованных асфальтовых покрытий выделяется щебеночно-мастичный асфальтобетон (ЩМА). К значимым отличиям ЩМА от обычного асфальтобетона относят:

Немного истории

ЩМА был разработан в 60-х годах 20 века в Германии. Благодаря использованию заполнителя с прерывистым гранулометрическим составом и модифицированного битумного вяжущего материал обеспечивал на дорогах с интенсивным движением прочный и устойчивый к колееобразованию слой износа. Стабилизирующие компоненты (целлюлоза и/или модификаторы битума) помогли покрытию стать шероховатым и стойким к расслаиванию. Повышенные показатели упругости, водостойкости и сдвигоустойчивости сделали ЩМА популярным среди дорожников.

В России первые участки из ЩМА были построены в 2000 году, после чего наблюдался рост объемов применения материала как на федеральных, так и на муниципальных дорогах. К 2020 году из общей протяженности автотрасс в нашей стране около 26 % (3,3 тыс. км) имеют покрытие из ЩМА.

Как и в ряде европейских стран, в России выделяют четыре вида ЩМА в зависимости от размера фракций применяемого щебня: ЩМА-22 (смеси с номинально максимальным размером зерен 22,4 мм), ЩМА-16 (смеси с номинально максимальным размером зерен 16,0 мм), ЩМА-11 (смеси с номинально максимальным размером зерен 11,2 мм), ЩМА-8 (смеси с номинально максимальным размером зерен 8,0 мм).

За счет прочного скелета типа «камень-к-камню» материал используется для асфальтирования автомобильных дорог I-III категорий, скоростных трасс с плотной транспортной нагрузкой, а также городских улиц с интенсивным движением. Так как материал существенно повышает прочность дорожного полотна его применяют для устройства взлетно-посадочных полос.

Состав асфальтобетона строго регулируется ГОСТ 5846.1-2020 «Смеси асфальтобетонные и асфальтобетон». При изготовлении смеси используются щебень, битумный раствор, очищенный песок, специальные добавки для стабилизации раствора и минеральный порошок. Для используемого сырья обязательно должны соблюдаться несколько условий: использование щебня твердых пород с однородными зернами кубовидной формы, добавление очищенной мелкой фракции.

Поскольку в составе смеси находится повышенный объем щебня и нефтяного битума, для стабилизации массы и предотвращения расслаивания требуется добавление специальных добавок. Они помогают сохранить однородность массы, придать смеси требуемые качества и удержать горячий раствор на поверхности основы из щебня. Добавки в виде гранул и волокон могут выпускаются из резины, полимеров, акрила, асбеста, целлюлозы и других минеральных компонентов или термопластичных полимеров.

Технология производства

Изготовление ЩМА предполагает смешивание предварительно нагретых щебня и песка в смесителе с постепенным добавлением других компонентов будущей смеси: минерального порошка, нефтяного битума или ПВБ, добавок для стабилизации.

Технология приготовления ЩМА предусматривает обязательное применение в составе смеси стабилизаторов, поэтому для их использования необходимо дооснащение асфальтосмесительных установок специальным оборудованием.

Рынок систем подачи стабилизирующих добавок в нашей стране на 70% представлен местными производителями. К сожалению, предлагаемые решения имеют ряд недостатков. Это и сложная интеграция оборудования с асфальтобетонным заводом, и низкокачественная «кустарная» конструкция, не говоря уже о комплектующих, которые не дают гарантию бесперебойной подачи материала в смеситель.

Для максимального упрощения и соблюдения всей технологии процесса приготовления ЩМА инженеры компании NFLG спроектировали серию установок подачи стабилизирующих добавок специально для работы по российским ГОСТам. Конструкция агрегата обеспечивает прием, дозирование и выдачу в смеситель АБЗ гранулированных целлюлозных добавок типа VIATOP, GENICEL и подобных им с насыпной плотностью 500 ± 50 кг/м3. Оригинальная установка позволяет в минимальные сроки от 1 до 2 дней дооборудовать АБЗ и начать собственное производство ЩМА всех видов.

Агрегат NFLG состоит из загрузочного бункера, систем дозирования и подачи стабилизирующих добавок, а также системы управления.

Главным преимуществом установок, в отличие от оборудования отечественных производителей, является наличие двух загрузочных бункеров. Такая комплектация позволяет работать сразу с несколькими добавками одновременно, повышая эксплуатационные свойства а/б смеси: сдвигоустойчивость, эрозионную стойкость, водонепроницаемость и шероховатость.

За счет расположения дозаторов установки на фундаменте полностью исключается вибрация агрегата. Автоматический процесс дозирования происходит с низкой степенью погрешности (не более 0,5%).

Дозирование осуществляется шнековым транспортером, в отличие от большинства установок, где применяются лопастные питатели. В процессе подачи волокнистых добавок недостатком использования лопастных питателей является наличие так называемого «шага дозирования», а также нарушение целостности оболочек гранул. Негативные факторы усугубляются при применении непромышленных лопастных дозаторов.

Для плавного запуска и остановки на агрегатах NFLG применяются частотные преобразователи привода шнека. Пневмотранспортировка возможна на высоту до 25 м. Длительность цикла дозирования и транспортировки 10 кг гранул составляет не более 10 сек.

Агрегат имеет автономную систему управления, что дает возможность его «легкой» интеграции с родной системой управления АБЗ различных производителей. Процесс осуществляется с помощью русифицированной панели, адаптированной для эксплуатации на территории России.

Преимущества установок компании NFLG:

• Совместимость с АБЗ различных производителей;
• Модульная конструкция;
• Увеличенный объем бункеров предварительного хранения до 2,5 м³.
• Работа с несколькими добавками одновременно;
• Шнековый способ подачи стабилизирующей добавки на дозатор. Установка оборудована шнеками фирмы WAM (Италия);
• Дутьевая подача стабилизирующих добавок в смеситель;
• Тензометрический принцип дозирования. На дозаторах установлены сверхточные датчики METTLER TOLEDO (США);
• Система промежуточных бункеров позволяет производить сброс добавки в смеситель без воздействия холодного воздуха из системы пневмотранспортировки;
• Автоматический режим дозирования с низкой степенью погрешности не более 0,5%.

Рентабельность

Несмотря на то, что цена сырья для приготовления ЩМА гораздо выше стоимости материалов для производства традиционного асфальтобетона, это никак не влияет на стоимость производства щебеночно-мастичной смеси. ЩМА, благодаря своей структуре, укладывается тонкими слоями, снижая тем самым расход материала.

Многолетняя практика применения материала и большое количество проведенных испытаний подтверждают его высокую эффективность, экономическую целесообразность и удобство использования.

Начните выпуск ЩМА вместе с высокотехнологичными установками подачи стабилизирующих добавок. Применение надежного оборудования дает 100% гарантию соответствия состава ЩМА основным и дополнительным показателям.

Источник nflg.ru