Задать вопрос
+7-932-129-43-76
+7-932-129-48-92
Задать вопрос
Быстро и надежно

Колееобразование асфальтобетона (асфальта)

Колеи – это длинные продольные углубления на дороге, которые образуются под колесами машин. Эта напасть хорошо известна всем, кому доводилось ездить по грунтовкам в сельской местности или заснеженным дорогам. Но даже на городском асфальте такие дефекты достаточно распространены.

Колеи доставляют немало головной боли водителям. Колейность создает опасность при вождении и может приводить к серьезным авариям.

В этой статье мы рассмотрим такие вопросы:

  • Чем опасна колея на дороге
  • Почему на асфальтобетонном покрытии образуются колеи и как можно их предотвратить
  • Как дорожные службы должны устранять колеи
  • Как определяется стойкость асфальта к колееобразованию по ГОСТу
  • Какие требования к этой характеристике установлены в ГОСТе
  • Как можно повысить стойкость асфальта к колееобразованию

Давайте остановимся на каждом из них подробнее.

Колея на асфальтированной дороге

Чем опасна колея на дороге

Дефекты такого типа могут появляться в разных условиях: на грунтовой дороге, в толстом слое снежного покрытия и на асфальте. Все они чреваты серьезными последствиями.

К ним относятся:

  • Повреждения днища автомобиля
    Между углублениями колеи образуется гребень, который может царапать дно автомобиля. Особенно актуально это для машин с низкой посадкой.
  • Кидание автомобиля при движении в колее из стороны в сторону
    Это явление – неприятный сюрприз для всех начинающих водителей. Оказывается, машина в колее едет не прямо, как можно было бы ожидать, а «рыскает». В особо тяжелых случаях это может приводить к полной потере управления. То, насколько чутко транспорт будет реагировать на колею, зависит от разных факторов – ширины шин, исправности подвески, тормозной и других систем машины.
  • Заносы при въезде в колею или выезде из нее
    Такие маневры в исполнении неопытного водителя часто сопровождаются заносами автомобиля. Это обусловлено тем, что передние колеса уже движутся по ровной дороге, тогда как задние еще остаются в колее – или наоборот.
  • Эффект аквапланирования
    Во время дождя в колее скапливаются лужи – причем порой достаточно глубокие. Они опасны тем, что при движении по ним автомобиль буквально всплывает и теряет контакт с дорогой. Им становится невозможно управлять. Такой эффект обычно проявляется на больших скоростях – от 100 км/ч. Но для машины со старыми изношенными шинами может хватить и 60-70 км/ч.
  • Аварии
    Из всего описанного выше несложного догадаться, что колейность – это распространенная причина дорожных столкновений. Чаще всего страдают неопытные водители, которые еще не знают всех нюансов движения в колее. Причем нести ответственность за несчастный случай обычно приходится им же. Хотя вина дорожных служб, допустивших образование такого дефекта на дороге, очевидна.
  • Ускоренное разрушение асфальта
    А вот об этой опасности мало кто знает. Она также связана с тем, что в колеях в дождливую погоду образуются лужи. Это значит, что на таких участках покрытие дольше контактирует с водой и растворенными с ней химикатами. А длительное водонасыщение негативно сказывается на прочности асфальта. Подробнее об этом вы можете прочитать в нашей статье Водостойкость асфальта.

Как видите, колейность – это явление крайне неприятное для всех участников дорожного движения. На форумах и в блогах автолюбителей можно найти целые трактаты о том, как правильно ездить по дорогам с такими дефектами.

Но почему эта проблема вообще актуальна на асфальтовых дорогах? И могут ли дорожники что-то с ней сделать? Давайте разбираться.

Причины образования колей и способы их предотвращения

В этом разделе мы поговорим о дефектах, которые образуются непосредственно в слое асфальта. Есть еще снежные колеи, но с ними дела обстоят проще. Они появляются из-за неэффективной уборки снега и не имеют отношения к качеству покрытия.

Повреждения же дороги могут быть вызваны такими причинами:

  • Износ верхнего слоя покрытия
  • Пластические деформации покрытия
  • Недоуплотнение асфальта при укладке
  • Деформации нижних слоев дороги

Давайте остановимся на каждой немного подробнее.

Износ верхнего слоя покрытия

Под нагрузкой от колес транспорта асфальт постепенно стирается. Но этот процесс протекает неодинаково. Быстрее изнашиваются те участки, которые непосредственно контактируют с шинами автомобилей. В результате образуются колеи в виде узких полос – так называемые полосы наката.

Есть распространенное мнение, что к их появлению приводит использование шипованных шин, которые «вгрызаются» в асфальт и разрушают его. В ряде стран Европы (Германии, Чехии, Франции, Португалии, Венгрии и других) они в принципе запрещены. В других их разрешено применять только в зимний период. Но можно ли считать это решением проблемы?

На самом деле, у быстрого износа есть и другие причины:

  • Высокое содержание песка в материале
  • Низкая адгезия асфальтобетонной смеси
  • Низкая водо- и морозостойкость асфальта
  • Длительное водонасыщение
  • Использование противогололедных реагентов

Как видите, износостойкость сильно зависит от свойств самого покрытия и условий его эксплуатации. Так, например, специалисты компании ЗАО «ВАД» после зимы 2007-2008 измерили прирост колей на разных участках КАД Санкт-Петербурга, по которым проезжали автомобили на шинах с шипами.

Оказалось, что степень прироста колеи зависит от используемого типа асфальта:

  • Тип Б (смесь 1) – 18,3 мм
  • Тип Б (смесь 2) – 8,3 мм
  • Тип А – 6,7 мм
  • Щебеночно-мастичный асфальтобетон (ЩМА) – 2,7 мм

Это значит, что улучшение характеристик покрытия позволяет уменьшить колееобразование почти в 7 раз – и никакие шипованные шины этому не помеха. Хотя ездить на них летом или в теплом климате все же не стоит.

Пластические деформации покрытия

В этом случае колея вызывается продавливанием асфальта под колесами машин – в основном большегрузов (но в особо тяжелых случаях – и легковушек). Она получается более широкой, чем полоса наката, и в поперечном сечении похожа на чашу.

Поверхностная пластическая колея формируется в том случае, когда механические свойства покрытия оказываются неадекватны условиям его эксплуатации. Например, если автомагистраль с высоким трафиком заасфальтировали материалом среднего качества, который рассчитан только на средние или легкие нагрузки.

Особенно актуальны здесь такие характеристики асфальта:

Не последнюю роль играет также температура. В жару асфальт размягчается, становится более податливым и пластичным. Вероятность образования колеи в таких условиях резко возрастает.

Бороться с пластическим колееобразованием можно двумя путями:

  • Созданием более жестких асфальтобетонных покрытий
  • Ограничением нагрузки на дорогу – например, через запрет на движение большегрузов

В нашей стране в ходу оба метода. Так, например, покрытия дорог федерального значения уже с десяток лет покрываются ЩМА, который мы уже упоминали выше.

Недоуплотнение асфальта при укладке

В этом случае колея тоже получается широкой и чашеобразной, как в предыдущем пункте, но причина ее появления другая. Здесь речь уже не о свойствах асфальта (сам материал может быть высшего качества), а о нарушении технологии укладки.

Асфальтобетон становится асфальтобетоном только после качественного уплотнения. Для этого по нему нужно хорошенько пройтись катком – и не единожды, а с десяток раз. В процессе укатки материал набирает прочность, формирует монолитный слой покрытия.

Но бывает так, что дорогу сдают в эксплуатацию с недоуплотненным верхним слоем. Тогда под нагрузкой от движущегося транспорта он даст дополнительную усадку. Но мы помним, что давление на дорогу распространяется неравномерно. Отсюда и берется колея.

Плохое уплотнение может свидетельствовать о таких нарушениях:

  • Использовались слишком легкие катки
  • Каток сделал недостаточно проходов по покрытию
  • Укладка осуществлялась в холодную или дождливую погоду
  • Уплотнение начали слишком поздно, и асфальт успел остыть

Единственный способ не допустить образования колеи при доуплотнении – это тщательно соблюдать все инструкции и рекомендации по укладке покрытия.

Каток проходит по новому асфальтовому покрытию

Деформации нижних слоев дороги

В этом случае причина колейности гораздо глубже, чем свойства асфальта. В прямом смысле.

Дорожная одежда состоит из нескольких слоев:

  • Земляное полотно (уплотненный грунт)
  • Песок
  • Щебень
  • Асфальт

Соответственно, если вы строите дорогу на слабом грунте или засыпаете низкокачественный щебень в основание, то даже самый лучший асфальт не спасет вас от появления колей. Потому что нижние слои под высокими нагрузками будут проседать, а вслед за ними – и верхнее асфальтобетонное покрытие.

Предотвратить образование глубинных колей можно такими способами:

  • Усилением грунта земляного полотна
  • Заменой щебеночного слоя на цементобетон

Последний способ активно применяется при строительстве дорог за рубежом. Хотя у него есть и обратная сторона – это образование температурных трещин. Мы затронули эту проблему в статье Тепловое расширение асфальта.

Итак, мы рассмотрели, какие опасности таит в себе колея, из-за чего она образуется и как можно предотвратить ее появление. Возникает следующий логичный вопрос – а должны ли дорожники что-то с ней делать? Ответ: да. Об этом мы и поговорим в следующей части статьи.

Как устраняются колеи на асфальте

В ГОСТ Р 50597-2017 описаны требования к состоянию дорог, которое должно обеспечивать безопасность движения. В этом документе черным по белому написано, что покрытие дороги не должно иметь дефектов: выбоин, просадок, проломов и колей.

ГОСТ устанавливает такие требования к срокам устранения колеи:

Тип дороги Группа улиц Глубина колеи, см Длина колеи, м Срок устранения (с момента обнаружения)
IA, IБ, IВ А, Б Более 2 Более 7 5
II Б Более 2,5 Более 7 7
III В, Г Более 3 Более 9 10
IV Д Более 3 Более 9 14

Для вашего удобства, ниже мы разместили ту же самую таблицу в виде картинки:

Таблица с требованиями к срокам устранения колеи

Ликвидировать уже образовавшиеся дефекты покрытия можно двумя путями: без устранения или с частичным устранением причин их появления.

Первый путь подразумевает:

  • Заполнение колейной впадины ремонтным материалом – например, холодным асфальтом
  • Срезание выпирающих гребней колеи фрезой

При этом может применяться только один способ или оба одновременно. Такое решение проблемы дешевле полноценного ремонта, но оно носит временный характер.

Ремонт колей на дороге

Ко второму методу относятся:

  • Замена верхнего слоя дороги
  • Повышение жесткости нижних слоев покрытия
  • Усиление земляного полотна
  • Осушение земляного полотна и обустройство водоотвода

Эти меры также могут применяться в комплексе – для обеспечения наилучшего результата. К ним прибегают в ходе капитального ремонта дороги.

Теперь вы имеете представление о том, что из себя представляют колеи на асфальтобетонных дорогах и как с ними борются (или должны бороться) дорожные службы. Мы уже неоднократно отмечали, что важная причина колееобразования – это механические свойства материала. Так какими же характеристиками должен обладать асфальт, чтобы из него получалось надежное и безопасное покрытие? Мы ответим на этот вопрос в следующих двух разделах.

Метод испытания стойкости к колееобразованию по ГОСТу

Сравнительно недавно в России были введены новые ГОСТы на асфальтобетон. В новых стандартах были взяты на вооружение наработки и методы зарубежных специалистов в области дорожного строительства. В том числе появились требования к целому ряду характеристик асфальта, которые даже не упоминались в старом ГОСТ 9128-2013.

К их числу относится и стойкость к колееобразованию. Метод оценки этого свойства описан в ГОСТ Р 58406.3-2020. В соответствии с ним по образцу асфальта многократно прокатывают нагруженное колесо и фиксируют динамику образования колеи.

На основании эксперимента определяются такие показатели:

  • Среднюю глубину колеи
  • Пропорциональную глубину колеи
  • Угол наклона кривой колееобразования

Требования к значениям первого и последнего показателей установлены в новых ГОСТах на асфальтобетон и ЩМА – мы рассмотрим их в следующем разделе.

Для проведения испытания используются вырубки-призмы из готового дорожного покрытия или образцы в форме плит, уплотненные в лаборатории.

Процедура выглядит следующим образом:

    1. Образец асфальта помещают в испытательную установку и плотно фиксируют – он должен быть неподвижным. Температуру в установке поддерживают на уровне 55-65°С. Это обусловлено тем, что колея образуется быстрее при высоких температурах.
    2. Образец начинают испытывать, прокатывая по нему колесо. Каждые два прокатывания (вперед и назад) считаются за один цикл нагрузки.
    3. Испытание продолжают в течение 10 000 циклов нагрузки либо до тех пор, пока на одном из образцов (взятых из одной смеси или одного покрытия) не образуется колея глубиной 15 мм.
    4. После завершения опыта фиксируют глубину колеи на каждом образце и вычисляют среднеарифметическое значение. Это средняя глубина колеи RD.
    5. Пропорциональную глубину колеи PRD вычисляют по формуле:
Формула для расчета пропорциональной глубины колеи PRD
  1. Угол наклона кривой колееобразования WTS определяют по формуле:
Формула для вычисления угла наклона кривой колееобразования

Если глубина колеи достигла 15 мм еще до 20 000 прокатываний колеса, то последний параметр не определяется. Такой асфальт автоматически отбраковывается.

Требования к колееобразованию асфальта по ГОСТу

Эти показатели нормируются в ГОСТ Р 58406.2-2020 на горячие смеси и в ГОСТ Р 58406.1-2020 на ЩМА.

В них характеристики колееобразования относятся к разным группам:

  • Средняя глубина колеи – к эксплуатационным
  • Угол наклона кривой колееобразования – к дополнительным

Это значит, что первый показатель определяется для всех видов асфальта, а второй – только в том случае, если этого требует проектная документация.

Прежде чем мы приведем конкретные цифры, давайте скажем пару слов о классификации асфальтобетона по новым ГОСТам. В отличие от ГОСТ 9128-2013, здесь нет деления материала на виды и типы по пористости, содержанию щебня и прочим основаниям. Подробнее про эту старую систему вы можете прочитать в статье Виды асфальта.

В новых стандартах во главу угла ставится проектирование смеси под конкретные условия эксплуатации.

Асфальтобетонные смеси делятся на типы по трем основаниям:

  • Максимальному размеру минерального наполнителя
  • Использованию в том или ином слое дорожной одежды
  • Условию дорожного движения

Каждый тип получает свое цифробуквенное обозначение. Например, А16ВТ – это смесь с размером зерен до 16 мм, предназначенная для использования в верхнем слое дороги (В) при тяжелых условиях движения (Т).

Стойкость асфальта к колееобразованию нормируется таким образом:

Условия движения Слой дорожной одежды Средняя глубина колеи, мм, не более Угол наклона кривой колееобразования, мм/1000 циклов, не более
Тяжелые Основание 8,0 0,30
Нижний 5,5 0,25
Верхний 4,0 0,15
Нормальные Основание 9,0 0,40
Нижний 6,0 0,30
Верхний 4,5 0,20
Легкие Основание Не нормируется Не нормируется
Нижний
Верхний 6,5 0,30

Для вашего удобства, ниже мы разместили ту же самую таблицу в виде картинки:

Таблица с нормами стойкости асфальта к колееобразованию

Более жесткие требования предъявляются к щебеночно-мастичному асфальтобетону (ЩМА) в ГОСТ Р 58406.1-2020.

Для всех видов ЩМА приводятся такие значения:

  • Средняя глубина колеи – не более 4,0 мм
  • Угол наклона кривой колееобразования – не более 0,15 мм/1000 циклов

Еще раз отметим, что все эти требования касаются только автомобильных дорог. Замерять показатель стойкости к колееобразованию для асфальта, который применяется для обустройства тротуаров и пешеходных дорожек, нет смысла.

Как повысить стойкость асфальта к колееобразованию

На фоне принятия новых ГОСТов специалисты-дорожники пришли к печальному выводу: стандартные рецепты асфальта времен СССР сегодня никуда не годятся. Ведь нагрузки на дороги с тех пор значительно возросли. И обычная смесь щебенки, песка и битума их просто не выдерживает.

Поэтому в современном дорожном строительстве прибегают к таким модификациям:

  • Увеличению содержания щебня
    Щебень образует более прочный и жесткий каркас, который лучше сопротивляется деформированию. К тому же, он менее склонен к истиранию и выносу из покрытия, чем песок и отсев. Так предотвращается появление полос наката.
  • Внесению адгезионных присадок
    Они увеличивают сцепление компонентов смеси, благодаря чему повышается их сдвигоустойчивость. Получается более жесткое покрытие, которое лучше сопротивляется деформации.
  • Использованию асфальта на модифицированном битуме
    Полимерные и резиновые добавки делают битум пригодным к использованию в широком спектре температур, снижая его ползучесть и повышая сдвигоустойчивость при высоких температурах.
  • Изготовлению ЩМА
    Щебеночно-мастичный асфальт – это многощебеночная смесь, производимая на битуме с добавлением целлюлозного волокна (и часто – полимерных добавок). Она имеет высокую стойкость к колееобразованию и за счет жесткого каркаса, и за счет улучшения свойств битума.

Подведем итог.

Колейность на асфальтовых дорогах – это распространенная проблема, которая может иметь серьезные последствия. Она приводит к опасным дорожным ситуациям и ускоренному разрушению верхнего слоя покрытия. Причинами колееобразования могут быть износ асфальта, пластические деформации, недоуплотнение смеси на этапе укладки и проседание нижних слоев дорожного пирога.

Испытание на стойкость асфальта к колееобразованию проводится в соответствии с ГОСТ Р 58406.3-2020, а полученные значения нормируются в ГОСТ Р 58406.2-2020 и ГОСТ Р 58406.1-2020. Улучшить этот показатель можно путем увеличения доли щебня в смеси и использования модифицирующих добавок. А в долгосрочной перспективе борьба с деформациями покрытий должна включать ремонт и усиление всех слоев дорожной одежды.