Дефекты асфальтобетонного покрытия: виды, способы устранения

Дороги традиционно считаются одной из самых популярных тем для шуток. Это не удивительно, ведь сплошь и рядом мы видим, как практически только что уложенное асфальтобетонное покрытие приходит в негодность. Но как же так, ведь это высокопрочный материал, который должен выдерживать огромные нагрузки. Почему происходит разрушение? Ошибки монтажа, некачественный материал или что-то еще? Рассмотрим по порядку.

Разновидности дефектов

Конструкционные нарушения дорожного полотна могут отличаться. В связи с этим они классифицируются, как:

• Просадки. В этом случае речь идет об искажении дорожного профиля. Просадка выглядит, как впадина с пологими гранями.
• Колеи. Очень часта проблема, которая представляет собой искажение вдоль линии наката.
• Проломы. Серьезные разрушения, затрагивающие конструкционные слои асфальтобетона.
• Выкрашивания. Такое происходит, когда части минерального состава начинают выпадать.
• Разрушения кромок. Нередко можно увидеть, как в месте, где дорога состыковывается с обочиной, появляются рваные края.

Также на дорожном полотне могут появиться сдвиги, волны, шелушение, трещины в виде сетки или одиночные. Разнообразие просто огромное, а причин появления таких дефектов еще больше.

Причины возникновения и классификация повреждений автомобильных дорог

Любое несоответствие характеристик асфальтобетонного покрытия ожидаемым или требуемым свойствам нарушает целостность и технологически правильное функционирование объекта, приводящее впоследствии к возникновению разрушений дорожного полотна.

Типы повреждений

Виды дефектов асфальтобетонного покрытия связаны с целым комплексом различных факторов:

1. Конструктивные (проектные) дефекты появляются в результате ошибочных вычислений при проектировании, нарушении технического задания и неверного применения нормативной документации.
2. Производственные дефекты связаны с несоответствием фактически выполненных технических решений (уклон дороги, ширина земляного полотна и др.) и требованиям разработанной проектной документации.
3. Технологические — обусловлены нарушениями технологической инструкции, несоблюдением правил и порядка производства работ.
4. Эксплуатационные — возникают в период эксплуатации дорожного полотна и являются результатом естественного старения покрытия, износа, влияния погодных и климатических условий, воздействия транспортных нагрузок и пр.

Для определения масштабов нарушений применяется коэффициент дефектности — это средневзвешенный объем повреждений, приходящихся на 1 м2 поверхности.

Классификация возможных конструкционных нарушений

Разрушения и пластические деформации автомобильных дорог можно разделить на две категории — это дефекты покрытия, и повреждения с последующим разрушением дорожных одежд в целом.

Наиболее распространенные повреждения конструкции дорожного полотна:

• просадка — искажение профиля дороги в форме впадин с пологими краями;

Просадка

• колея — деформация поперечного профиля дорожного полотна вдоль линии наката;

Колея

• проломы — основательное разрушение конструкционных слоев покрытия с резкой деформацией поперечного профиля;

Пролом полотна

• выкрашивание — нарушение покрытия за счет выпадения частей минерального материала;

Крошение асфальтобетонного полотна

• разрушения кромок — обрушение наружного среза дорожных покрытий в местах сопряжений с обочинами;

Разрушение кромок

• раскрытые трещины — линейные необработанные повреждения с шириной разрыва 3 мм и более.

Раскрытые трещины

К нарушениям поверхности покрытия относятся следующие дефекты:

• сдвиги — смещение конструкционных слоев, обычно на крутых спусках или в местах торможения;

Сдвиг

• волны — чередование на поверхности возвышений и впадин в продольном направлении относительно центральной оси дороги;

Волны

• шелушение — последовательное разрушение поверхности в результате отслаивания тонких чешуек материала;

Шелушение

• выбоины — дефекты в форме углублений с резко обозначенными краями (глубина 3 см и более);

Выбоина

• трещины (одиночные, сетка) — продольные, пересекающиеся, поперечные разрывы, хаотично расположенные на поверхности без какой-либо закономерности.

Сетка из трещин

Почему разрушается асфальтобетон

Основная проблема связана с высокими силовыми нагрузками от передвигающихся автотранспортных средств. Также на качество асфальта влияет и окружающая среда, химический состав почвы. Но есть и масса других распространенных причин.

Ошибки при проектировании

Никого не удивит, что подобное случается довольно часто. В идеале перед прокладкой трассы нужно произвести все необходимые исследования, изучить состояние почвы, климатические особенности, интенсивность потока машин и прочее.

Если ничего этого не учитывать, то дорожные сооружения быстро превратятся в темы для анекдотов. Из-за того, что все делается второпях нарушается целостность покрытия, асфальт быстро начинает проседать.

Использование старых методик монтажа

Казалось бы, прогресс не стоит на месте, но то и дело можно увидеть, как на трассах используется горячая асфальтобетонная смесь простейшего типа. Она использовалась очень давно, но сегодня данная технология является устаревшей. Это объясняется, что в таких смесях присутствует битум низкого качества. Он не способен обеспечить необходимую прочность.

К современным технологиям относится использование полимерно-битумных составов, которые не понижают, а повышают характеристики будущей трассы. Также сегодня на рынке есть огромный выбор всевозможных присадок, которые улучшают сцепление материала, стойкость к атмосферным явления и трещинообразованию. Соответственно уже давно придумали новые техники укладки асфальта и составы.

Нарушение технологического процесса монтажа

С такой проблемой мы также сталкиваемся сплошь и рядом. Дорожные конструкции возводятся и в снег и дождь, жару и холод. Но также могут быть допущены и другие ошибки. Например, если асфальтобетон перевозился неправильно, то раствор потерял часть своих характеристик. Фактически такую смесь нельзя укладывать.

Кроме этого, при методе горячей укладки раствор подается при неправильной температуре. Казалось бы, за столько лет можно было изучить эту технологию, но видимо это происходит не всегда. Даже не удаленные пузырьки воздуха после укладки могут привести к быстрой деформации полотна. А если раствор слишком густой, то дорога будет слоиться и трескаться.

Превышение допустимых нагрузок

Опять же перед согласованием проекта, важно установить пропускную способность полотна за сутки. Если поток машин слишком большой, а уложен асфальт для среднего уровня нагрузок, то ресурс такой трассы начинает снижаться в геометрической прогрессии.

Как видите причин полно, и чаще всего речь идет о недостаточной квалификации и обычной человеческой лени. Но, проблема есть, а как ее решить?

Разновидности

Несвоевременная починка мелких дефектов и трещин приводит к их увеличению в размерах.
Основные типы дорожных дефектов:

• Завершение периода использования. Происходит по естественным причинам износа дорожной «рубашки», когда не проводятся текущий и капитальный ремонты, при этом асфальтный слой постепенно уменьшается.
• Проломы. Образование прорезей на дорогах. Если вовремя их не заделать, они увеличатся в размерах.
• Снижение прочности материала. Возникает в результате воздействия прохождения большегрузного транспорта. При этом поверхностный слой разрушается, образуются неровности.
• Шелушение. Образуется под воздействием температурных перепадов, которые провоцируют снижение сцепления частиц верхнего слоя покрытия.
• Выбоины. Углубления на асфальтной поверхности, которые имеют заостренные края с резким обрывом. Появляются из-за неправильного процесса укладки с применением материала низкого качества.
• Крошение. При проведении укладки материала или ремонтных работ сооружения, при неблагоприятных погодных условиях — осадках или минусовых температурах, происходит крошение асфальтных частиц.
• Усадка полотна. Возникает из-за подбора низкокачественных материалов или недостаточного уплотнения смеси или грунта под ней.
• Трещины. Появляются от воздействия температурных перепадов.
• Гидровоздействие. Таяние снега, постоянные осадки в виде дождя уменьшают прочность конструкции, разрушая полотно.

Как могут устраняться дефекты дорожного полотна

Есть дефекты устранимые и неустранимые. Во втором случае речь идет о том, что асфальтобетон настолько разрушен, что нет смысла его ремонтировать, нужно полностью заменять полотно. К устранимым повреждениям относятся незначительные дефекты так называемой дорожной одежды, которое можно устранить без глобального вмешательства. Рассмотрим все варианты.

Полная замена полотна

Капитальный ремонт подразумевает, что еще раз проводятся все необходимые исследования трассы, проверяется соответствие нормативам и находятся ошибки, которые были допущены ранее.

Полезно! Важным этапом являются исследования грунта, включая подробное изучение состава подстилающего слоя.

Если принято решение, что трасса больше не соответствует эксплуатационным требованиям, то асфальтобетонное покрытие и его основание разбирается. Старый асфальт вывозят самосвалами на заводы, где материал перерабатывается для повторного использования. После этого оборудуется новый подстилающий слой, укладывается новая дорожная одежда (желательно по новой технологии и с использованием более современных растворов). После этого магистрали может быть присвоена другая категория в соответствии с проходимостью.

Регенерация дорожного покрытия

Этим красивым словом называют горячий метод восстановления асфальтобетона. В этом случае вмешательства не такие глобальные, соответственно ремонт потребует куда меньше затрат рабочей силы, времени и средств.

Регенерация выполняется следующим образом:

• Сперва поврежденный слой дорожной одежды нагревается.
• Поверхность фрезеруется.
• Асфальтобетонная смесь дополняется современными вяжущими компонентами и другими модификаторами. Все перемешивается.
• Готовый усовершенствованный асфальтобетон равномерно распределяется по основанию.
• Производится уплотнение и другие технологические процедуры.

Кстати, далеко не каждую присадку можно использовать в этом случае. Допускается применение дорожных битумов, которые соответствуют ГОСТ 22245-90 и реюниваторов смесей. Последние представляют собой отдельную категорию модификаторов и пластификаторов. Такие компоненты позволяют понизить вязкость старого асфальтобетона.

Если говорить о новой смеси, которая укладывается при регенерации, то применяется асфальтогранулоетон фракцией 20-40 мм.

Ямочный метод восстановления

Нет, это не означает, что выбоины просто засыпаются гравием или щебнем. Хоть этот метод ремонта уже давно превратили в какую-то шутку, на деле действительно существует такой тип устранения дефектов.

Ремонт может выполняться тремя методами:

• Струйно-инъекционным. Применяется на начальных стадиях разрушения, когда размеры дефектов не превышают 50 мм. Метод позволяет выполнять работы в любое время года, исключением являются только обильные осадки. Подобная технология также применима и на внегородских дорогах. Работа по ремонту осуществляется в несколько этапов. Фрезой вырезается контур дефекта, выбоина очищается сжатым воздухом, грунтуется и в нее вводят новую смесь. После этого покрытие выравнивается.
• Путем использования специальных органоминеральных составов. Этот метод ремонта относится к холодному типу, поэтому выполняется в любых погодных условиях. Однако водостойкость «отреставрированного» покрытия будет в 2-3 раза ниже. Поэтому данный способ допускается применять только если речь идет о дорожном полотне категории 3 и 5.

• С использованием горячего асфальтобетона. Подобный ремонт выполняется начиная с ранней весны и до выпадения снега. Важным моментом является то, что в процессе работ температура смеси должна быть не менее 100 градусов. Ослабленный материал удаляется, поврежденный участок сушится, грунтуется, производится укладка и уплотнение ремонтного состава.

Что делать?

Не критичные повреждения дорожного полотна можно устранить, что является экономичнее, чем капитальный ремонт.
Перед началом ремонта анализируют состояние дорожной «рубашки», определяя характер повреждений:

• скрытые;
• явные;
• критические.

Далее эти нарушения подразделяются на 2 подвида:

• Устранимые. Повреждения имеет смысл ремонтировать с экономической и технической точки зрения.
• Неустранимые. Полотно разрушено так, что для его обновления необходим капитальный ремонт.

Замена полотна

Перед началом капитальных работ выясняют причину нарушения состояния асфальта, составляют технологическую карту рабочего процесса с расчетом объема нужных материалов, рабочей силы и технических средств. Потом при помощи вспомогательной техники демонтируют изношенную «рубашку», отправляют ее на дальнейший рециклинг. Проводят исследование «подушки» и почвы, если это необходимо, то и мероприятия по укреплению. Далее выполняют укладку нового слоя согласно проектным условиям.

Герметизация

Этот комплекс восстановительных работ предусматривает заделывание трещин или швов в дорожном покрытии холодными или горячими резинобитумными и полимерными ремонтными смесями. Незначительные трещины без расшивки устраняются специальными стыковочными битумно-полимерными лентами. Перед нанесением этих средств повреждения очищают, подогревают газовой горелкой, наносят материал, просушивают или присыпают обработанный участок песком.

Регенерация

Регенерация асфальта проводится при помощи специального оборудования, которое перерабатывает старое покрытие на новое.
Экономный способ ремонта состоит из таких этапов:

• Подогрев старого покрытия. При помощи специального оборудования нагревают до нужной температуры поврежденную поверхность дороги.
• Фрезеровка. Специальными машинами устраняют неровности покрытия.
• Подготовка нового раствора. Проводится добавление основных составляющих смеси со связующими компонентами с постоянным их перемешиванием.
• Распределение асфальта. Производится укладка нового покрытия с его уплотнением и выполнением всех необходимых мероприятий.

Классы асфальтобетона по истираемости

Эта классификация была впервые введена в новых ГОСТ Р 58406.1-2020 на щебеночно-мастичный асфальтобетон (ЩМА) и ГОСТ Р 58406.2-2020 на горячие АБС. В старом ГОСТ 9128-2013 износостойкость никак не нормировалась.

В этих стандартах истираемость относится к дополнительным характеристикам асфальтобетонных смесей. Это значит, что необходимость ее определения устанавливается в документации на конкретный дорожный проект.

Для горячих смесей и ЩМА устанавливается такая классификация:

Класс по истираемости	Истираемость по Пралль-тесту, см3	Рекомендуемые условия применения
1	До 25	Дороги с тяжелыми условиями движения
2	От 26 до 35	Дороги с нормальными условиями движения
3	От 36 до 45

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

Для небольших дорог и проездов с легкими условиями движениями этот показатель не определяется.

Отметим, что новые стандарты не распространяются на холодный асфальт. Это обусловлено тем, что дороги из него не строят. Следовательно, создавать новые нормы для этого материала смысла нет.

В заключительном разделе мы рассмотрим основные способы понизить истираемость дорожного покрытия.

Метод определения износостойкости асфальта (Пралль-тест)

Методика испытания асфальта на истираемость описана в ГОСТ Р 58406.5-2020. В ее основу был положен тест по Праллю (Prall test), который применяется в Европе для оценки влияния шипованной резины на дорожные покрытия (EN 12697-16).

Для проведения измерений берут четыре пробы одной и той же АБС, из которых в лаборатории формируются образцы диаметром 100 мм и толщиной 30 мм.

Процедура выглядит так:

1. Для каждого образца определяют его объемную плотность G в г/см3. Подробнее о том, как она измеряется, вы можете прочитать в статье Плотность и масса асфальта.
2. Образцы выдерживают в прохладной воде (5°С) в течение пяти часов, после чего достают и обтирают влажным полотенцем. Фиксируют их массу m1 в г.
3. Первый образец помещают в испытательную установку. Она представляет собой камеру с виброприводом, в которой асфальт подвергается воздействию 40 стальных шариков. Время проведения испытания – 15 минут.
4. Образец достают из камеры и промывают, а затем убирают излишки влаги полотенцем. Записывают массу m2 в г.
5. Истираемость вычисляют по формуле:

6. Шаги 3-5 повторяют для каждого образца асфальтобетона, затем вычисляют среднеарифметическое полученных значений и округляют его до целого числа.

На основании этого испытания материал относят к тому или иному классу по износостойкости (истираемости). В следующем разделе мы подробно их рассмотрим.