Технология рециклинга старого асфальтобетона в дорожном строительстве
Технологии переработки старых материалов и использование их в производстве новых, стали востребованы во всем мире. Причина заключается в том, что возобновление ресурсов – лучшее решение в условиях, когда запасы природных материалов ограничены. Кроме того, их вторичное использование может в несколько раз уменьшить затраты на новое производство. В дорожном строительстве преимущества очевидны. Во время ремонта дорог снимается большое количество асфальтобетона. Раньше этот «лом» считался отходом, однако сейчас, с использованием современных технологий, строители понимают, что это источник нового «черного золота».
В статье мы опишем технологию переработки старого асфальтобетона, после которой его можно использовать в последующем дорожном строительстве и приготовлении асфальтобетонных смесей. Данная технология называется рециклингом.
О рециклинге
Рециклинг асфальтобетона представляет собой метод переработки асфальтогранулята, срезанного фрезой, и асфальтобетонного лома полученного при вскрытии дорожного покрытия.
Асфальтогранулят (или асфальтная крошка, старый асфальтобетон) сам по себе является более оптимальным продуктом для строительства новых дорог, ведь он уже содержит в себе щебень и битум старого дорожного основания. Кроме того, что очень важно, асфальтогранулят, в отличие от нового материала, состоит из лишенного напряжения каменного материала. При первичном дроблении новый каменный материал, например, щебень становится напряженным. Это означает, что после включения в дорожное полотно под воздействием давления со стороны проезжающего автотранспорта он может разрушиться до более мелких фракций, в том числе пыли. В конце концов это приводит к деформации дорожного основания. Асфальтогранулят уже содержит щебень освобожденный от напряжения после длительной эксплуатации дороги. Сохранить лучшие свойства старого асфальтобетона как раз помогает технология рециклинга. По данному методу гранулят обрабатывается специальным устройством – асфальтогранулятором, который позволяет сохранить ненапряженный каменный материал без нарушения его структуры, при этом оборудование убирает пыль, мусор и мелкие фракции. Это позволяет увеличить коэффициент уплотнения до 0.98, притом что для строительства дорог требуется значение коэффициента от 0.97 и выше. Для примера: простая дробилка разрушает камень, нарушая его структуру, что впоследствии не дает материалу уплотниться до нужных величин, а грохот только отсортирует мелкую фракцию, но не разделит материал в месте склеивания битума.
Таким образом, рециклинг решает проблему неоднородности состава асфальтобетонного лома и асфальтогранулята. Данная технология позволяет создать асфальтогранулобетонную смесь с необходимыми свойствами из любого старого асфальтобетона. Особенность технологии состоит в ее гибкости и высоком качестве получаемого материала. Можно подобрать оптимальную рецептуру готового асфальтогранулята, а также привести показатели пористости, модуля упругости и содержания вяжущих к необходимым стандартам.
Рециклинг позволяет эффективно использовать вторичные материалы, доводя до минимума использование новых. Это в свою очередь может сократить расходы при ремонте и строительстве дорог до двух раз. Такие цифры помогают изменить отношение к асфальтогрануляту как к отходу строительства.
Применение асфальтогранулята
Количество асфальтогранулята, допустимого для использования в асфальтобетонных смесях, варьируется в зависимости от категории дороги и состава смеси. Для дорог 5-й категории (сельских, временных, подъездных), ремонта обочин можно использовать до 100% гранулята в верхнем слое покрытия. Для верхнего слоя покрытия дорог высших категорий эта цифра составляет 25% и до 60% для основания дорожных одежд с незначительным добавлением битумной эмульсии (до 1%) и цемента (до 1%). Здесь стоит упомянуть, что европейские стандарты допускают использование вплоть до 80 – 100% асфальтогранулята для верхних слоев основаниях дорог высших категорий с незначительным добавлением вяжущих материалов. Это происходит за счет повсеместного использования современных технологий переработки, позволяющих добиваться высокого качества получаемого продукта. Такие технологии, которые применяет компания «Национальные ресурсы», доступны сейчас и в России. Возможно, в скором времени стандарт будет изменен и в нашей стране, но на сегодняшний день уже работают «Методические рекомендации на повторное использование асфальтобетона при строительстве (реконструкции) автомобильных дорог – ОДМ 218.2.022-2012».
Оборудование для рециклинга
Чтобы осуществить рециклинг, необходимо специальное оборудование, услуги по аренде которого предоставляет компания «Национальные ресурсы». Данное оборудование можно разделить на три категории:
Асфальтогрануляторы (или грануляторы) представляют собой специальные машины, которые не просто измельчают асфальтобетонный лом до нужного гранулометрического состава, а разделяют методом деструкции без повреждения (разлома) каменных материалов в местах «склеивания» связующих. Данная процедура измельчения обязательна для улучшения свойств асфальтогранулята, удаления мусора и пыли. С помощью нее достигается последующая экономия вяжущих. Компания «Национальные ресурсы» предоставляет в аренду мобильные и стационарные асфальтогрануляторы фирмы Benninghoven: MBRG 2000 и SBRG 2000. Данные грануляторы применяют систему бережного измельчения старого асфальтобетона с сохранением гранулометрического состава минералов в исходном материале. Кроме того, сведено к минимуму производство мелких фракций, которые могут вызывать заторы при транспортировке материала и забивание параллельного барабана во время приготовления горячей асфальтобетонной смеси на заводе. Благодаря этому показатель коэффициента уплотнения гранулята повышается с 0.9 до 0.98. За счет мобильности устройства появляется возможность подвозить гранулятор прямо к месту, где находится исходное сырье, тем самым сокращая затраты на его доставку. Полученный асфальтогранулят можно использовать для строительства дорог 5 категории.
Асфальтобетонные заводы, в зависимости от своей конструкции, могут использовать в смеси от 25% до 100% асфальтогранулята обработанного асфальтогранулятором. Компания «Национальные ресурсы» предоставляет в аренду модифицированные мобильные и стационарные асфальтобетонные заводы немецкой фирмы Benninghoven MBA 2000, MBA 3000, BA 2000, BA 3000, BA 4000, TBA 2000, TBA 3000, TBA 4000 позволяющие использовать до 80% гранулята и готовить горячую асфальтобетонную смесь. Производительность таких заводов составляет от 160 до 300 т/ч. Демонтаж мобильных заводов на старом месте и монтаж на новом, не считая самой транспортировки, осуществляется всего за две недели.
Мобильные смесительные установки WIRTGEN KMA 200, 220i служат для приготовления холодных смесей и только на первый взгляд уступают в мощности асфальтобетонным заводам. На самом же деле компактные установки обладают очень высоким уровнем производительности – до 220 т/ч. Кроме того, они обладают большим преимуществом – высокой мобильностью, что дает возможность без лишних усилий доставлять машину непосредственно на рабочую площадку. Это позволяет значительно сократить издержки на доставку сырья до завода, а именно дорогостоящий пробег самосвалов и расход топлива. Что касается исходного материала, то для КМА подходит сфрезерованное старое асфальтобетонное покрытие. В сочетании с асфальтогранулятором качество асфальтобетонной смеси на порядок повышается за счет улучшения гранулометрического состава, что и требуется для получения необходимого коэффициента уплотнения – 0,97.
Рециклинг в строительстве дорог
В зависимости от количества содержащегося асфальтогранулята, полученную с помощью заводов и смесительных установок асфальтобетонную смесь можно использовать уже для строительства и ремонта основания дорог всех категорий, а также для строительства дорог 5-й категории.
Особенно выгодным использование асфальтогранулята является в строительстве дорог 5-й категории: загородных дорог в сельской местности и дачных поселках, в частном городском секторе, подъездных дорог. В данной местности обычно строят дороги из щебня или гравия. Такое покрытие быстро теряет свое первоначальное состояние, а также легко появляется колейность, особенно быстро дорога выходит из строя в межсезонный период. Появляется необходимость постоянно ремонтировать покрытие привозя новые материалы. С помощью правильно обработанного асфальтогранулята можно экономично и быстро построить сеть сельских и дачных дорог, а также подъездов к частным домам и дачным коттеджам. Такие дороги более долговечны за счет повышения коэффициента уплотнения до 0,97, уменьшения пустотного пространства и в следствии этого повышенного модуля упругости и «сращивания» оставшихся вяжущих. Процедура укладки обработанного гранулята проста: нужно распределить обработанный асфальтогранулят и уплотнить его катками.
Преимущества
Преимущества использования (обработанного) асфальтогранулята:
Отличие рециклинга от ресайклинга
Понятие рециклинга тесно связано с понятием ресайклинга. Обе технологии используют старое асфальтобетонное покрытие для ремонта или строительства автомобильных дорог.
Принципиальным отличием двух технологий является то, что при рециклинге асфальтобетонная смесь изготовляется отдельно из обработанного асфальтогранулята на заводах или КМА и уже потом доставляется на место строительства дороги. Тогда как при ресайклинге обработка старой дорожной одежды происходит «на месте» – на дороге, где происходит ремонт или строительство.
Кроме того, для достижения высокого качества новой смеси при рециклинге требуется простая обработка гранулята на асфальтогрануляторе, тогда как при ресайклинге необходимо использовать модифицированные ресайклеры или использовать стабилизирующие добавки. Стоимость данных добавок намного выше, чем стоимость обработки на грануляторе.
Рециклинг же в свою очередь предоставляет важное преимущество – все работы происходят на месте ремонта или строительства, что резко уменьшает затраты на подвоз дополнительных материалов. При использовании стационарных моделей асфальтогранулятора и заводов необходимо осуществлять подвоз гранулята до оборудования. Однако при использовании мобильных моделей гранулятора и смесительных установок КМА данные расходы можно свести к минимуму.
Основные сходства и отличия рециклинга от ресайклинга
| Рециклинг | Ресайклинг | |
|---|---|---|
| Использование старого асфальтобетонного покрытия | Да | Да |
| Приготовление новой асфальтобетонной смеси | На асфальтобетонных заводах, с помощью КМА | Прямо на дороге, с использованием специальных машин – ресайклеров |
| Предварительная обработка асфальтогранулята увеличивающая коэффициент уплотнения до 0.97 | Производится с помощью асфальтогрануляторов | С помощью модифицированных ресайклеров по методу дезинтеграции или с помощью специальных стабилизирующих добавок |
| Транспортные расходы | Необходимы при использовании стационарных моделей оборудования. Могут быть сведены до минимума при использовании мобильного гранулятора и смесительных установок КМА | Транспортные расходы сведены до минимума за счет работ производимых «на месте» |
В США и Европе доля переработанного старого асфальтобетона в строительстве новых дорог достигает 80%. Следует понимать, что это закономерная тенденция будет захватывать все больше стран, в том числе и Россию. Переработка позволяет значительно сократить затраты на ремонт и строительство, давая возможность содержать в хорошем состоянии большое количество старых дорог и вместе с тем создавая все больше новых. Таким образом всем строителям дорог следует использовать преимущества рециклинга уже сейчас.
Закажите аренду
Оставьте ваши контактные данные и мы перезвоним вам
Холодный ресайклинг
Варианты восстановления дороги
Обычно в распоряжении имеется несколько вариантов восстановления поврежденной дороги, и зачастую трудно определить, какой из них является лучшим. Однако, ответ на два важных вопроса призваны помочь в определении, какой из вариантов является оптимальным по критерию «стоимость/эффективность»:
— Что является неотъемлемым в существующей дорожной одежде?
Беглый осмотр с целью визуальной оценки состояния дороги в комбинации с некоторыми основными испытаниями (например, измерение отклонений) обычно достаточен для оценки механизма разрушения. Важно определить, ограничено ли повреждение замыкающим слоем (или верхними слоями дорожной одежды) или повреждена конструкция дорожной одежды;
— Что действительно хочет владелец дороги?
Планируется ли, например, 15-ти летний расчетный срок службы дороги или предусмотрены меньшие капитальные затраты, только на сохранение существующей скорости ухудшения и поддержания требуемого качества дорожной одежды в течение дальнейших, скажем, пяти лет?
Эти вопросы имеют одну единственную цель: определение наиболее рентабельного решения конкретной проблемы в рамках требований проекта.
Поверхностное восстановление
Поверхностное восстановление ограничивается верхними слоями дорожной одежды на глубину до 100 мм. Повреждения здесь обычно связаны со старением битума и растрескиванием, которое начинается с поверхности под воздействием нагрева.
— Укладка тонкого (порядка 40 мм) слоя горячего асфальтобетона поверх поврежденной поверхности. Это самый простой способ поверхностного восстановления. Для приготовления асфальтобетона часто используются модифицированные вяжущие, чтобы увеличить срок службы замыкающего слоя. Однако, повторные нанесения слоя износа, поверх существующего увеличивают высоту дорожного полотна и могут создавать проблемы с проездом по нему и дренажем.
— Измельчение поврежденного слоя и его замена. При использовании этого метода поврежденный слой асфальтобетона удаляется и заменяется слоем из новой горячей асфальтобетонной смеси, часто с модифицированным вяжущим. Этот метод относительно быстр благодаря высокой производительности современных дорожных фрез. Разрушения удаляются вместе со слоем асфальтобетона, сохраняется и высота дороги. Но при этом возникают расходы по транспортировки и утилизации удаленного слоя.
— Ресайклинг с добавлением битумной эмульсии к материалу существующей дорожной одежды (ресайклинг на небольшую глубину). Новый, холодный материал приготовляется из измельченного материала старой одежды в регенераторе-смесителе на месте проведения работ. Этот вид ресайклинга имеет целью ввести свежую битумную эмульсию в существующий асфальтобетон. Кроме того, качество окончательной асфальтобетонной смеси было целенаправленно изменено добавкой эмульсии.
Укрепление дорожной одежды
Устранение повреждений дорожной одежды обычно производится в качестве долгосрочного решения. Уплотнение гранулированного материала фактически является его улучшением, так как чем выше плотность материала, тем лучше его прочностные характеристики.
— Полная реконструкция. Это вариант, когда восстановление объединено с реконструкцией. По существу, реконструкция подразумевает строительство дороги заново. Там, где транспортные потоки велики, иногда более целесообразно строить новую дорогу по отдельной трассе.
— Нанесение дополнительных слоев (из гранулированного материала и/или из асфальтобетона) поверх существующей поверхности. Толстые, укладываемые сверху слои асфальтобетона часто являются самым простым решением проблем с дорожной одеждой, испытывающей большие нагрузки. Однако, увеличение высоты дороги часто требует устройства отдельного дренажа и создает проблемы с движением по дороге.
— Ресайклинг на большую глубину, на всю глубину поврежденной дорожной одежды, создавая, таким образом, новый толстый гомогенный слой с более высокими прочностными характеристиками. Дополнительные слои могут укладываться поверх ресайклированного слоя там, где дорожная одежда должна быть существенно модернизирована. К ресайклированному материалу добавляются стабилизаторы (битумная эмульсия, при необходимости- высокопрочный щебень), особенно там, где материал существующей дорожной одежды имеет недостаточное качество и требует укрепления. Задачей ресайклинга является максимальное восстановление существующей дорожной одежды. Кроме того, что вновь используется материал верхних слоев существующей дорожной одежды, материал ниже уровня ресайклинга остается неповрежденным.
Метод холодного ресайклинга
Постоянно возрастающая интенсивность движения по автомобильным дорогам общего пользования, а также увеличение в два раза нагрузок на ось требует увеличения несущей способности дорожной одежды существующих дорог.
В настоящее время в области дорожного строительства наряду с традиционными методами ремонта, реконструкции и усиления автомобильных дорог появились принципиально новые технологии, отвечающие последним требованиям все возрастающей интенсивности дорожного движения, основанные на последних достижениях науки и техники.
Одной из таких технологий, наиболее полно отвечающих предъявляемым требованиям к реконструкции, ремонту и условиям эксплуатации автомобильных дорог является «Метод холодной регенерации» (ресайклинг).
Данный метод ремонта покрытий является современным, хорошо зарекомендовавшим себя у дорожных организаций, способом и единственным в своем роде, поскольку обеспечивает восстановление основания дорожной одежды методом, позволяющим повторное использование материала старого покрытия. Применение данного метода позволяет сократить сроки реконструкции, ремонта, существенно снизить затраты. Производство работ методом холодной регенерации осуществляется без остановки движения.
Метод холодной регенерации (ресайклинг) представляет собой укрепление (стабилизацию) грунтов, каменных материалов и асфальтогранулята вяжущими материалами путем предварительного фрезерования и смешения на дороге. Этим достигается значительная экономия материала. Кроме того, разрушение старого покрытия позволяет ликвидировать источник возникновения новых отраженных трещин. Не требуется утилизация старого покрытия.
При проведении работ по регенерации используется специальный механизм: регенератор-смеситель RM-350B американской фирмы «CATERPILLAR» производительностью до 1,6 км семиметровой дороги в смену. Который может выполнять все виды регенерации. Схема работы рабочего органа регенератора-смесителя RM-350B показана на рисунке
Применение холодного ресайклинга
При восстановлении поврежденных дорожных одежд наиболее рентабельными методами ремонта оказываются методы, учитывающие конкретные условия, что в меньшей степени характерно при строительстве новых дорог. Каждый проект уникален в отношении структуры существующей дорожной одежды и качества материалов ее самой и земляного полотна. Поэтому очень важно выбрать технологию, наиболее полно соответствующую условиям именно данного участка работы. При этом должны учитываться следующие факторы:
Местоположение. А выбор наиболее эффективного решения для данной страны или данного региона оказывают влияние условия местной окружающей среды: такие как интенсивность движения по требующей ремонта городской улице, возможность выполнения работ не только ночью, но и днем, несущая способность грунтовой дороги, требующей срочного ремонта и т.д. Уже в этих двух случаях требуются совершенно разные решения и требования к содержанию дорог. Важно также знание местных стандартов на дорожное строительство, а также отношение местного населения к качеству дорог, которое они расценивают как приемлемое.
Физическая среда. При выборе оптимального метода ресайклинга должны учитываться топологические и геологические условия. Очень крутые уклоны могут потребовать ресайклинга, максимально возможного на практике. Колебания климатических условий наиболее важны при выборе оптимальной технологии ресайклинга: для регионов с малым уровнем осадков необходимы совершенно другие технологии по сравнению с регионами, где этот уровень высок. Результаты воздействия экстремальных температур, такие как растрескивание, вызванное циклами таяния-замораживания, также должны учитываться при выборе необходимой технологии.
Наличие материалов. На выполнимость различных вариантов ресайклинга существенно влияет наличие нужных материалов, особенно стабилизаторов. Они должны быть доступны в достаточных количествах и иметь необходимое качество. Современные Ресайклер требуют большого количества стабилизаторов, поэтому с самого начала должно быть определено, могут ли они поставляться.
Виды холодного ресайклинга
Ресайклинг на большую глубину
Ресайклинг на большую глубину охватывает широкий спектр применения этой технологии: для усиления поврежденных дорожных одежд с целью продления срока их службы на соответствующее время. Последующее нанесение замыкающих слоев поверх ресайклированного слоя повышает эксплуатационные свойства восстановленной дороги, такие как сопротивление заносу и т.п. Типичная глубина ресайклинга здесь превышает 150 мм.
Ресайклинг на большую глубину может использоваться для укрепления поврежденных дорожных одежд с толстыми и тонкими асфальтобетонными слоями.
Сразу же после ресайклинга необходим новый замыкающий слой. Для мало нагруженных дорог это может быть слой щебня или тонкий слой горячей асфальтобетонной смеси. Там, где дорожная одежда должна подвергаться высоким нагрузкам, может потребоваться укладка асфальтобетонных слоев, а также асфальтобетонный слой износа.
Ресайклинг на малую глубину
Ресайклинг на малую глубину обычно выполняется для устранения значительного растрескивания асфальтобетонных слоев и улучшения их эксплуатационного качества. Этот вид ресайклинга часто предпринимается для устройства дорог с небольшим сроком службы, но может также использоваться там, где дорожная одежда «здорова» и ослаблены только верхние асфальтобетонные слои. Ресайклирование в этом случае обычно выполняется на глубину от 80 до 150 мм.
С помощью ресайклинга на малую глубину можно улучшить конструкцию дорожной одежды путем укладки затем замыкающего асфальтобетонного слоя. Благодаря уменьшению проникания воды в основные слои, срок службы дорожной одежды увеличивается.
Реконструкция грунтовых дорог
Реконструкция грунтовых гравийных дорог укреплением их органическим вяжущим может быть выполнена путем обработки их гравия битумной эмульсией с последующим нанесением тонкого щебневого или иного защитного слоя. Преимуществами этого способа являются отсутствие пыли от движения транспорта в сухое время и более безопасные условия движения в дождливую погоду, с меньшей вероятностью потери устойчивости транспортными средствами. Кроме того, гораздо лучше используются минеральные ресурсы, поскольку отпадает необходимость в регулярной замене гравия (для грунтовых дорог обычной является ежегодная потеря от 20 до 30 мм гравия под воздействием транспорта и погодных условий). Тем самым снижается ущерб окружающей среде, обусловленный постоянной потребностью открывать все новые карьеры и каменоломни для добычи гравия. Глубина ресайклинга этого типа обычно равна от 100 до 150 мм.
Важно отметить, что возможно также укрепление гравийных дорог добавкой к их материалу цемента. Но тогда необходим более толстый ресайклированный слой, порядка 200 мм. В результате этот случай следует отнести, скорее, к ресайклингу на большую глубину
Сравнительный анализ методов реконструкции дорожного полотна
I. Перечень необходимых работ, проводимых при традиционных методах реконструкции:
II. Перечень необходимых работ, проводимых при использовании метода холодной регенерации:
Исходя из этого анализа видно, что применение метода холодной регенерации позволяет исключить из технологического процесса ряд операций. Отпадает необходимость в устройстве объездной дороги, исключаются работы, связанные с разборкой дорожного полотна, вывозом и утилизацией полученных материалов. Не требуется устройство песчаных и щебеночных оснований, т.к. при проведении регенерации существующее основание не повреждается. Существенно снижается количество задействованной при проведении работ техники.
*- стоимость работ зависит от конкретных условий, определяемых техническим заданием, и от стоимости материалов на месте проведения работ.
Экономия средств при применении метода холодной регенерации составляет » 25%.
Преимущества метода холодного ресайклинга
Компания «МостДорСтрой» имеет большой опыт в области дорожного строительства, ремонта и реконструкции дорог различного назначения, о чем свидетельствует ряд заключенных, в том числе и реализованных, государственных контрактов с использованием предлагаемой технологии.
За период с 2001 года компанией «МостДорСтрой» были произведены работы по регенерации более 200 км дорог.
Вернуться к просмотру всех технологий строительства дорог