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

Асфальт для строительства дорог

Асфальт (асфальтобетон) – это смесь щебня и песка с нефтяным вяжущим (битумом). В дорожных работах его начали активно применять только в начале 20 века. Но за 100 с лишним лет он успешно потеснил всех остальных «конкурентов» в этой сфере. В настоящее время более 90% автомобильных дорог в мире (за исключением грунтовых) – асфальтовые.


Этим материалом покрывают:

  • Автомагистрали и скоростные дороги
  • Аэродромы
  • Мосты и путепроводы
  • Городские дороги
  • Проселочные дороги
  • Проезды в жилой застройке и промзонах

Необходимо отметить, что асфальтобетон – материал многофункциональный. И его применение в составе дорожного пирога весьма разнообразно.

Из него обустраивают:

  • Основание под дорожное покрытие
  • Само дорожное покрытие
  • Тонкие защитные слои (шероховатые, гидроизоляционные, износа)

В этой статье мы поговорим о том, какие виды асфальта используются для обустройства дорог и какими свойствами они должны обладать в соответствии с новыми стандартами. Также мы рассмотрим, как должно осуществляться строительство новой дороги. А в конце мы остановимся на плюсах и минусах асфальтовых дорог и попробуем понять, почему этот вид покрытия стал так популярен.

Укладка асфальта на дорогу – вид сверху
Укладка асфальта на дорогу и укатка материала дорожными катками – вид сверху
Укатка асфальтового покрытия на дороге дорожным катком

Виды асфальта для строительства дорог

В настоящий момент качество асфальтобетонных смесей (АБС) нормируется сразу несколькими документами. В первую очередь это ГОСТ 9128, который был впервые принят в 1959 году и периодически обновлялся вплоть до 2013 года. Это самый известный стандарт, на который опираются как дорожные службы, так и частные строители.

Однако в 2019-2020 годах была принята целая серия новых нормативов на АБС и асфальтобетон.

Вот основные из них:

В чем принципиальное отличие этих новых стандартов? Они устанавливают новые принципы производства АБС – так называемую систему объемно-функционального проектирования. Это российская адаптация методики Superpave («Суперпейв»), которая еще с 1990-х годов применяется в США.

В рамках этого подхода нет деления асфальта на множество видов, типов и марок. Состав каждой смеси подбирается индивидуально – с учетом климата, транспортной нагрузки и других особенностей конкретной дороги. За счет этого улучшается качество и долговечность покрытия. В России эту технологию впервые опробовали в 2014 году, и эти экспериментальные участки вот уже 7 лет служат без ремонта.

В статье Виды асфальта мы уже рассматривали классификацию асфальта по ГОСТ 9128-2013. А здесь мы подробнее остановимся на типологии из новых стандартов. Предполагается, что дорожные службы полностью перейдут на них к 2023 году.

В соответствии с ними все АБС классифицируются по таким основаниям:

  • Вид смеси
  • Максимальный размер заполнителя
  • Использование в конструктивном слое дорожной одежды
  • Условия движения

В обобщенном виде это можно представить в виде таблицы:

Вид смеси / Основание классификации Горячий асфальтобетон

(А)

Литой асфальтобетон

(ЛА)

Щебеночно-мастичный асфальтобетон

(ЩМА)

Максимальный размер заполнителя А32
А22 ЩМА-22
А16 ЛА16 ЩМА-16
А11 ЛА11 ЩМА-11
А8 ЛА8 ЩМА-8
А5 ЛА4
Слой дорожной одежды О

(основание)

Н

(нижний слой покрытия)

Н
В

(верхний слой покрытия)

В
Условия движения Л

(легкие)

Н

(нормальные)

Н
Т

(тяжелые)

Т
Э

(экстремальные)

Для вашего удобства, ниже мы разместили эту таблицу в виде картинки:

Классификация АБС в зависимости от разных оснований

А чтобы классификация была понятнее, давайте разберем ее на конкретных примерах:

  • А32ОТ – это горячий асфальт с крупными зернами до 32 мм, из которого можно сделать основание дороги с тяжелыми условиями движения – например, на центральной городской улице, по которой за день проезжают десятки тысяч автомобилей.
  • ЛА11ВН – это мелкозернистая литая смесь, размер щебня в которой не превышает 11 мм. Она используется для обустройства верхнего слоя покрытия на дорогах со средней нагрузкой и нормальными условиями движения.
  • ЩМА-16 – это щебеночно-мастичный асфальт с размером зерен до 16 мм. Это дорогой материал с высокими эксплуатационными показателями. Сфера его применения ограничена. Поэтому смысла в более подробной классификации нет. Он используется для покрытия дорог с тяжелыми и экстремальными условиями движения.

Как это работает на практике? Заказчик строительства выбирает нужный ему тип смеси и оговаривает, в каких условиях будет эксплуатироваться будущая дорога. В проектной документации прописывается, какими свойствами должен обладать асфальт для этих работ. После чего инженеры подрядной организации создают несколько вариантов состава АБС (не менее 3), испытывают их и выбирают оптимальный.

В следующем разделе мы поговорим о том, какие основные и дополнительные показатели определяются для материала в рамках этого подхода.

Свойства асфальта для строительства дорог

В разделе свойства асфальта мы писали, какими характеристиками обладает асфальтобетон и какие из них нормируются по ГОСТ 9128-2013. В системе объемно-функционального проектирования используется немного другой принцип.

Здесь выделяются три группы показателей:

  • Физические
  • Эксплуатационные
  • Дополнительные

Свойства из первых двух групп обязательно определяются для всех видов смесей. При этом заказчик сам решает, какими дополнительными характеристиками должна обладать АБС для конкретного вида работ. Так обеспечивается «специализация» асфальта под определенные условия эксплуатации.

Давайте рассмотрим эти показатели немного подробнее.

Физические свойства асфальта

Они характеризуют состав асфальтобетонной смеси, соотношение ее компонентов и связанные с этим особенности.

К ним относятся:

  • Зерновой состав и количество вяжущего
    Они показывают, какую долю в составе АБС занимают разные фракции наполнителя (щебня, песка, минерального порошка) и битума. От их соотношения зависят как остальные свойства смеси, так и стоимость ее производства. Последнее – тоже немаловажный фактор.
  • Максимальная плотность
    Это плотность материала в предельно спрессованном состоянии. Она вычисляется опытным путем и используется для вычисления других важных показателей – например, содержания воздушных пустот (пористости).
  • Объемная плотность
    Это фактическая плотность утрамбованного асфальтобетона с учетом воздушных пустот, оставшихся между зернами наполнителя. Подробнее о разных значениях плотности вы можете прочитать в нашей статье Плотность и масса асфальта.
  • Содержание воздушных пустот
    Это доля объема, которую воздушные пустоты (поры) занимают в уплотненном образце материала. Чем пористее асфальт, тем ниже его водостойкость, прочность и ряд других показателей. Подробнее об этом свойстве вы можете узнать в статье Пористость асфальта.
  • Пустоты в минеральном заполнителе (ПМЗ)
    Эта характеристика показывает, какой объем занимали бы пустоты между зернами наполнителя, если бы часть из них не была заполнена битумом. В ГОСТ 9128-2013 она называлась «пористость минеральной части (остова)». Подробнее об этом показателе мы рассказываем в статье Пористость асфальта.
  • Пустоты, наполненные битумным вяжущим (ПНБ)
    Это важный показатель, который не учитывался в старых ГОСТах. Он позволяет вовремя отбраковать такой асфальт, в котором после трамбовки остается слишком много места между зернами щебенки. В обычном испытании на пористость этого определить нельзя – ведь свободное пространство заполнено битумом. Но если показатель ПНБ слишком высокий, то дорожное покрытие будет малопрочным и склонным к образованию колей.
  • Глубина вдавливания штампа
    Этот показатель замеряется для литого асфальта и позволяет оценить текучесть такой смеси. Чем она выше, тем легче будет обустраивать покрытие. С другой стороны, слишком пластичный асфальт после укладки сильнее деформируется под колесами машин. Подробнее о пластичности АБС мы писали в статье Удобоукладываемость асфальта.
  • Стекание вяжущего
    Эта характеристика определяется только для ЩМА. Такой асфальт отличается повышенным содержанием битума. При нагревании до высоких температур он сильно размягчается и может банально вытечь из смеси. Чтобы максимально снизить потери дорогого материала, этот процесс контролируется и нормируется.

Эксплуатационные свойства асфальта

Эта небольшая группа показателей, которые характеризуют способность асфальта выдерживать нагрузки в реальных условиях его службы. Они в обязательном порядке определяются для горячего асфальта и ЩМА, а также по требованию заказчика – для литых смесей.

К ним относятся:

  • Средняя глубина колеи
    Она позволяет оценить вероятность образования колей на дороге. Этот показатель очень важен, ведь такие дефекты могут создавать большую опасность для водителей. Однако в ГОСТ 9128-2013 он оценивался только косвенно. Подробнее об этом вы можете прочитать в статье Колееобразование асфальта.
  • Коэффициент водостойкости
    Он показывает, насколько хорошо асфальт сохраняет свои свойства в водонасыщенном состоянии. Больше об этом показателе вы можете узнать в статье Водостойкость асфальта.

Дополнительные свойства асфальта

Эти характеристики вносятся в проектную документацию по запросу заказчика. Они позволяют оценить более специфические особенности дорожного покрытия: например, его способность сопротивляться образованию трещин или истиранию шипованными шинами.

К ним относятся:

  • Предел прочности на растяжение при изгибе
    Асфальт относится к нежесткому типу дорожных покрытий. Он способен выдерживать нагрузки от многотонного транспорта за счет способности прогибаться, не разрушаясь. Именно это характеризует данный показатель. Подробнее о нем вы можете прочитать в статье Прочность асфальта.
  • Предельная относительная деформация растяжения
    В совокупности с предыдущим показателем она используется для оценки деформативных свойств асфальта. От них зависит, насколько хорошо покрытие будет выдерживать высокие нагрузки и сопротивляться образованию трещин. Подробнее об этом читайте в статье Деформативные свойства асфальта.
  • Угол наклона кривой колееобразования
    Как и средняя глубина колеи, это свойство характеризует стойкость асфальта к образованию пластических деформаций. Мы подробно разбираем его в статье Колееобразование асфальта.
  • Разрушающая нагрузка и деформация по Маршаллу
    Эти характеристики используются для оценки сдвигоустойчивости асфальта – то есть его способности сопротивляться необратимым деформациям. Материал с низкими показателями легко продавливается под нагрузкой от машин, покрывается колеями, впадинами, наплывами. Этот показатель учитывался в старых ГОСТах, но новые стандарты усовершенствовали метод его определения. Подробнее о нем читайте в статье Сдвигоустойчивость асфальта.
  • Истираемость (для верхнего слоя покрытия)
    Шипованные шины – это настоящий бич для асфальтовых дорог в регионах со снежными и холодными зимами. Они изнашивают верхний слой покрытия, из-за чего срок его службы сокращается. В противовес этой напасти новые ГОСТы предписывают использовать менее истираемые асфальты на дорогах с интенсивным движением. О методе определения этого свойства вы можете прочитать в статье Износостойкость асфальта.
  • Остаточная прочность после воздействия реагентов (для верхнего слоя покрытия)
    Еще один «враг» асфальта в зимний период – это противогололедные реагенты, которые обладают коррозионным эффектом и вызывают преждевременное старение битума. В условиях российского климата этот показатель очень важен. Но до введения новых стандартов он никах не учитывался при проектировании АБС. Подробнее о влиянии реагентов на дорожные покрытия вы можете прочитать в статье Химические свойства асфальта.
  • Коэффициент длительной водостойкости
    Он определяется так же, как обычный коэффициент водостойкости. Но в этом случае образцы асфальта выдерживаются в воде 15 суток. Этот показатель позволяет оценить, как хорошо покрытие будет сохранять свои свойства в весенний период, при постоянном увлажнении талой водой. Подробнее об этом вы можете узнать в статье Водостойкость асфальта.

Как видите, новые ГОСТы на асфальт ввели ряд новых показателей, которые очень актуальны для нашей страны, но до этого не учитывались при проектировании составов АБС. Из-за этого асфальт, который в теории может служить по 20-30 лет, в реальности уже через 1-2 года покрывался трещинами и выбоинами. Есть повод надеяться, что строительство дорог по новым нормативам действительно выведет их на европейский уровень.

В продолжении статьи мы немного подробнее рассмотрим процесс строительства новой дороги.

Технология асфальтирования дорог

Строительство автомобильных дорог отличается от других случаев применения асфальта масштабами подготовки и требованиями к качеству работ.

Дорожное полотно принимает на себя большие нагрузки, и от него требуется высокая степень надежности и долговечности. Ведь любые деформации и повреждения покрытия создают опасную для вождения обстановку. Они могут приводить к авариям и человеческим жертвам.

Строительство новой дороги состоит из таких этапов:

  1. Разработка проектно-сметной документации
  2. Разработка территории, земляные работы
  3. Подготовка основания
  4. Укладка покрытия из асфальта
  5. Обустройство поверхностной обработки

Давайте остановимся на каждом из них немного подробнее.

Шаг 1 – разработка проекта

Любое капитальное строительство – будь то дача за городом или федеральная трасса – начинается с создания проекта и планирования будущих работ. Этот этап имеет огромное значение. Ошибки в расчетах могут привести к быстрому разрушению всей дорожной одежды и нанести вред окружающей среде.

При проектировании новой дороги учитывается целый ряд факторов:

  • Рельеф местности
  • Геологические условия (тип и несущая способность грунта, уровень грунтовых вод)
  • Климатические условия
  • Планируемые тип и интенсивность движения на дороге
  • Наличие природоохранных зон
  • Экологическая нагрузка строительства

В соответствии с этим размечается участок под строительство дороги, подбирается оптимальная конструкция дорожного пирога. Все это жестко нормируется широким перечнем документов.

Вот основные из них:

Но помимо них инженеры-проектировщики опираются также на различные законы, приказы, постановления, ГОСТы, локальные нормативные акты и методические рекомендации.

Шаг 2 – земляные работы

Когда план работ готов, рабочие подрядной организации отправляются на место проведения работ. Они переносят проектную разметку на местность, после чего начинают разработку территории.

Она включает следующие мероприятия:

  1. Снос строений и перенос инженерных коммуникаций
  2. Вырубку деревьев и кустарников, корчевание пней
  3. Снятие плодородного слоя почвы
  4. Выемку грунта
  5. Уплотнение (при необходимости – усиление) грунтового основания

Все эти работы осуществляются с применением строительной техники: экскаваторов, бульдозеров, грейдеров. Снятый грунт, если он достаточно хорошего качества, потом засыпают обратно в котлован и основательно трамбуют. В противном случае землю просто вывозят на продажу или утилизацию.

Шаг 3 – подготовка основания

Долговечность будущей трассы зависит не только от свойств верхнего покрытия, но и от надежности всей дорожной конструкции в целом.

Подстилающие слои выполняют целый ряд функций:

  • Перераспределяют и гасят давление от транспорта, движущегося по покрытию
  • Снижают нагрузку на земляное полотно
  • Обеспечивают дренаж дорожного полотна
  • Снижают нагрузку от морозного пучения грунта на покрытие

Конкретный состав дорожного «пирога» подбирается с учетом особенностей эксплуатации дороги.

Например, он может быть таким:

  1. Земляное полотно (уплотненный грунт)
  2. Песчаная подушка
  3. Щебеночная подушка
  4. Основание из тяжелого бетона или крупнозернистого асфальта
  5. Дорожное покрытие

Такой вариант считается наиболее прочным и надежным. Его применяют на автомагистралях, скоростных дорогах и в больших городах. А вот при строительстве небольших сельских дорог, проездов и частных парковок асфальт часто кладут прямо на песчано-щебеночную подушку.

Шаг 4 – укладка покрытия из асфальта

Дорожное покрытие принимает на себя всю механическую нагрузку от движущегося транспорта.

Кроме того, оно постоянно подвергается воздействию:

  • Влаги
  • Солнечной радиации
  • Перепадов температуры
  • Шипованных шин
  • Противогололедных реагентов и других химических веществ

Поэтому для его укладки должны использоваться самые прочные, водо-, морозо- и износостойкие материалы.

Процесс укладки состоит из таких шагов:

  1. Розлив битумной эмульсии по основанию с использованием гудронатора
  2. Распределение и первичное уплотнение АБС асфальтоукладчиком
  3. Уплотнение покрытия при помощи дорожных катков

На дорогах с высокими нагрузками покрытие часто укладывается в несколько слоев, по 6-8 см каждый. Общая толщина асфальтобетонного покрытия на автодорогах составляет от 12 до 30 см.

Шаг 5 – поверхностная обработка

Этот этап уже не относится к обязательным. Его включают в перечень работ, если стоит задача сделать максимально долговечную дорогу, рассчитанную на высокие и экстремальные нагрузки. Или если качество итогового покрытия не совсем отвечает требованиям и его нужно дополнительно улучшить.

Поверхностная обработка заключается в обустройстве на покрытии очень тонких дополнительных слоев – толщиной не более 4 см.

Они бывают трех видов:

  • Гидроизоляционный слой
    На покрытие наносится битумная эмульсия или жидкая битумоминеральная смесь, в состав которой входит вяжущее и мелкий заполнитель (песок или минеральный порошок). Они закупоривают мелкие поры и трещины на поверхности асфальта, защищая его от проникновения влаги.
  • Шероховатый слой
    Он обустраивается из АБС или битумоминеральных смесей с включением мелкого щебня. За счет него увеличиваются сцепление шин с дорогой и, как следствие, безопасность вождения.
  • Слой износа
    Для его укладки берут мелкозернистые асфальтобетонные смеси с самыми высокими показателями прочности и истираемости – например, ЩМА. По мере необходимости этот тонкий (обычно не более 2 см толщиной) слой снимается и заменяется без демонтажа нижележащего асфальта.

Применение поверхностных обработок позволяет не только усилить покрытие при капитальном строительстве, но и продлить срок службы старых дорог.

В заключительном разделе мы подробнее поговорим о том, какие преимущества сделали асфальтовые дороги такими популярными. Также мы скажем, какие у этого покрытия могут быть недостатки.

Плюсы и минусы дорог из асфальта

Как мы уже отмечали, асфальтом покрыто большинство благоустроенных дорог в России и в мире.

Такую популярность материал получил благодаря своим преимуществам:

  • Асфальтобетонные смеси быстро укладываются и уплотняются
  • Покрытие обладает хорошей прочностью и износостойкостью, выдерживает высокие нагрузки
  • Строительство дорог из асфальта получается сравнительно недорогим
  • Шероховатая поверхность обеспечивает отличное сцепление колес с дорогой без дополнительной обработки
  • Ямы и трещины на дороге можно ремонтировать без демонтажа всего покрытия
  • Старый асфальт можно снимать, перерабатывать и использовать заново (в роли срезки, или асфальтовой крошки)

Но, как и любой строительный материал, асфальтобетон не идеален. И в последнее время все чаще говорят о минусах и негативных последствиях его использования.

К основным недостаткам материала причисляют такие:

  • Недолговечность
    В России обычная дорога из асфальта требует текущего ремонта уже на 1-2 год эксплуатации, а капитального – через 8-12 лет. Однако стоит отметить, что в странах Европы и США асфальтобетонные покрытия могут служить по 30-40 лет.
  • Зависимость свойств покрытия от погодных условий
    Это обусловлено тем, что в состав асфальта входит битум, который при нагревании размягчается, а при температурах ниже -10-15°C становится твердым и хрупким.
  • Вред для экологии и здоровья человека
    Активная деятельность асфальтобетонных заводов наносит вред экологии из-за выбросов углекислого и угарного газа, оксидов серы и азота, каменной пыли, сажи и других вредных веществ. Работы по укладке горячего асфальта также не проходят бесследно для здоровья окружающих, поскольку разогретый битум выделяет токсичные пары.
  • Поглощение и накапливание асфальтом тепла
    Способность асфальта поглощать и накапливать тепло приводит к тому, что средние температуры в мегаполисах оказываются заметно выше, чем за городом. Это явление называют «городским островом тепла».

Как видите, массовое асфальтирование городских дорог и улиц несет в себе риски. Однако просто взять и отказаться от этого материала нельзя. Во-первых, уже построенные дороги тогда нечем будет ремонтировать – покрытия на них придется полностью заменять (а это не потянет экономика ни одной страны). Во-вторых, как ни крути, асфальтовые покрытия пока что остаются самым доступным и в то же время надежным вариантом обустройства дорог. Можно еще строить трассы из бетона, но для этого в России не хватает подрядных организаций с парком необходимой техники и квалифицированным персоналом. И даже в Европе и США, где эта отрасль развита очень хорошо, асфальт все еще очень широко используется.

Поэтому дорожные службы и ученые предлагают различные меры борьбы с негативными последствиями от использования асфальта:

  • Замена его другими материалами, где это возможно (например, тротуары и пешеходные зоны можно мостить плиткой, брусчаткой или камнем)
  • Улучшение эксплуатационных свойств асфальта, за счет чего продлевается срок его службы
  • Оснащение асфальтовых заводов современными системами очистки воздуха и тщательный контроль за уровнем вредных выбросов
  • Использование более экологичных и безопасных составов АБС (сюда можно отнести теплый асфальт, который укладывается при более низкой температуре и за счет этого выделяет меньше токсичных паров)

Подведем итог.

Асфальт в наши дни – это универсальный и незаменимый материал для строительства дорог. Он используется везде: от обустройства загруженных трасс до небольших проездов в спальных районах и селах. Требования к материалу установлены в ряде нормативных документов. На данный момент дорожные службы постепенно переходят со старого ГОСТ 9128-2013 на новую систему стандартов (ГОСТ Р 58406.1-2020, ГОСТ Р 58406.2-2020 и другие). В соответствии с ней состав асфальтобетонной смеси (АБС) подбирается индивидуально для каждой дороги, с учетом условий ее эксплуатации. За счет этого увеличивается срок службы материала.