Суперпейв

Наша компания поставляет асфальтобетонные заводы Алмикс (ALmix) для производства асфальтобетона по системе Superpave.

Проектирование асфальтобетонного покрытия по технологии Суперпейв

Суперпейв (Superpave или Superior Performance Pavements) – это метод проектирования составов асфальтобетонных смесей для дорожных покрытий с повышенными эксплуатационными характеристиками. Данная технология была разработана в США и стала результатом многолетних исследований по увеличению срока службы асфальтобетонных покрытий. Основная задача данного метода – разработка состава асфальтобетона с учетом процессов его нелинейного деформирования и разрушения. При этом пристальное внимание уделяется климатическим условиям эксплуатации автомобильной дороги и перспективной интенсивности движения. В результате применения метода Суперпейв становится возможным получить покрытие устойчивое к образованию колеи, низкотемпературной сетки трещин и усталостному разрушению. Это достигается применением специальных способов проектирования состава асфальтобетона и методов испытаний исходных компонентов. Уже более 20 лет система Суперпейв успешно применяется во многих странах Европы и практически по всей территории США. Сегодня данная технология успешно применяется и в России.

Что собой представляет технология SUPERPAVE:

Критерии подбора и испытания вяжущего

Преимущество достигается посредством наиболее точного подбора марки битумного вяжущего по специально разработанной шкале PG Grade, основанной на реологических свойствах вяжущего и температурных диапазонах его применения. В отличие от традиционной классификации битумного вяжущего по маркам, использование шкалы PG Grade позволяет подбирать вяжущее под конкретные условия эксплуатации, с наиболее высокой точностью и производить смесь, увеличивающую срок службы дорожной одежды. Метод Суперпейв основывается на определении так называемых фундаментальных параметров битумного вяжущего без необходимости учитывать его природу и происхождение (битум, модифицированный битум, ПБВ). Большинство характеристик, которые нормируются в настоящее время в ГОСТ 22245-90 и ГОСТ52056-2003, являются эмпирическими, поэтому битумы, испытанные в соответствии с ними, могут быть успешно использованы только в определенных климатических условиях. Например, глубина проникания иглы; температура размягчения по методу «кольцо и шар», температура хрупкости по Фраасу. Фундаментальные характеристики вяжущего не должны зависеть от его природы или от конструкции прибора, на котором их определяют. К таким характеристикам относятся, например, модуль сдвига, функция релаксации, плотность (масса единицы объема), «абсолютная» (динамическая) вязкость при нулевой скорости деформации и другие. Все эти важные параметры оцениваются при исследованиях по методу Суперпейв. Такой подход позволяет максимально продлить срок службы дорог и снизить использование лишних материалов. Данные исследования проводят специалисты нашей лаборатории, это позволяет нам в кратчайшие сроки определить использование только нужных материалов и приступить к работе.

Шкала PG Grade для определения марки вяжущего

Марки по высокой температуре, °C	Марки по низкой температуре, °C
PG 46	-34	-40	-46
PG 52	-10	-16	-22	-28	-34	-40	-46
PG 58	-16	-22	-28	-34	-40
PG 64	-10	-16	-22	-28	-34	-40
PG 70	-10	-16	-22	-28	-34	-40
PG 76	-10	-16	-22	-28	-34
PG 82	-10	-16	-22	-28	-34

Критерии подбора и испытания каменного материала

Большинство характеристик щебня, определяемых по методу Суперпейв, являются аналогичными ГОСТ 8269.0-97 и ГОСТ 32703-2014. Это износостойкость, морозостойкость, содержание дробленых зерен, содержание пылеватых и глинистых частиц, содержание лещадных и игловатых зерен. Однако при испытаниях по методу Суперпейв, необходимо обратить внимание на использование более узких фракций гранулометрического состава каменного материала и применение сит с квадратными ячейками. Это позволяет достигнуть более плотной упаковки минеральных материалов в составе асфальтобетонной смеси. И, как следствие, получить материал с максимальной плотностью и каркасностью, ткоторый сможет одинаково эффективно сопротивляться пластическим деформациям и усталостным разрушениям.

Зависимость расчетной нагрузки от параметров гранулометрического состава асфальтобетонной смеси

Число Проездов осей с расчетной нагрузкой 80 кН по одной полосе	Процент крупных зерен с отколотой гранью, не менее		Пористость неуплотненного мелкого каменного материала, % не менее		Песчаный эквивалент, % не менее	Содержание зерен пластинчатой и игловатой форм, % не более
	При глубине слоя менее 10 см	При глубине слоя более 10 см	При глубине слоя менее 10 см	При глубине слоя более 10 см	Песчаный эквивалент, % не менее
<0,3	55/-	-/-	-	-	40	-
0,3-3	74/-	50/-	40	40	40	10
3-10	85/80	60/-	45	40	45	10
10-30	95-90	80/75	45	40	45	10
>30	100/100	100/100	45	45	50	10

Объемное проектирование асфальтобетонной смеси и прогноз ее поведения

Заключительным этапом проектирования асфальтобетонной смеси по методу Суперпейв является определение оптимального содержания битума и каменного материала по двум параметрам: остаточной пористости и пористости минеральной части. Важно отметить, что уплотнение материала в лабораторных условиях осуществляется на гираторе-компакторе (пресс вращательного уплотнения), имитирующего уплотнение асфальтобетонной смеси гладковальцевым катком. Важным параметром при использовании гиратора-компактора является показатель уплотняемости смеси, по которой косвенно можно охарактеризовать качество ее состава.

Параметры уплотнения на гираторе-компакторе

*Движение ESALs, миллионы**	Параметры уплотнения			Типичные условия движения
*Движение ESALs, миллионы**	Ninitial	Ndesign	Nmax	Типичные условия движения
<0,3	6	50	75	Легкое движение. Местные дороги и городские улицы, на которых проезд грузовых автомобилей запрещен
0,3-3	7	74	115	Среднее движение на коллекторных дорогах и большинстве дорог
3-30	8	100	160	Интенсивность от средней до высокой. Городские улицы, дороги областного значения, некоторые дороги федерального значения
>30	9	125	205	Высокая интенсивность. Большая часть межобластных дорог, полосы замедленного грузового движения на подъеме

* ESALs (Equivalent single axle loads) – суммарное приведенное к расчетной нагрузке число проездов осей с нагрузкой 80 кН на одиночную ось по одной полосе проезжей части за 20-летний срок (независимо от фактического планируемого срока службы)

Сравнение с классическими технологиями

Показатель	Классические технологии	Суперпейв
Надежность	Обычно дорожное полотно служит 5-7 лет и рассчитано на нагрузку до 4-6 т на ось.	Асфальтобетонное покрытие, спроектированное по методу Суперпейв может служить до 10-12 лет и выдерживать нагрузку до 8-12 т на ось.
Стандарт	Используются старые технологии, ГОСТы и СНИПы, не соответствующие существующим нагрузкам на асфальтобетонное покрытие.	Подбор вяжущего по шкале PG-grade, гранулометрического состава каменного материала, а также оптимального соотношения количества вяжущего и каменного материала.
Экономичность строительства и проектирования.	Технология строительства обходится дешевле примерно на 10-20% по отношению к технологии Суперпейв.	Технология строительства обходится дороже примерно на 10-20% по отношению к классической технологии.
Экономичность эксплуатации	Высокая эксплуатационная нагрузка на дорожное покрытие начинает требовать частичного ремонта уже на следующий год эксплуатации, а через несколько лет уже требуется замена дорожного покрытия. Таким образом, фактическая стоимость дороги оказывается значительно выше.	Увеличение срока службы дорожного покрытия на 30-50% способствует увеличению его межремонтных сроков. При этом экономическая эффективность может достигать 50% на м², то есть около 1000-1500 р. на м².

Практическое применение метода Суперпейв

После того как основание дорожной одежды готово, можно приступать к конечной стадии строительства дороги - к проектированию асфальтобетонной смеси по методу Суперпейв и ее укладке. Для этого исследуют свойства исходных материалов, определяют оптимальное количество вяжущего и гранулометрический состав смеси с учетом погодно-климатических и эксплуатационных характеристик автомобильной дороги. Разработанные составы исследуют в лабораторных условиях по методу Суперпейв, а также на соответствие существующим нормативным документам Российской Федерации. При этом определяют следующие характеристики: плотность, остаточную пористость, пористость минеральной части, предел прочности при сжатии при 20, 50 и 0 °С, водонасыщение, набухание, устойчивость к сдвигу и образованию трещин.

Кроме того асфальтобетонные образцы подвергаются испытаниям на устойчивость к накоплению пластических деформаций, водостойкость, морозостойкость, уплотняемость, а также усталостную долговечность и прочность при различных способах нагрузки.

На основе анализа полученных данных выбирается оптимальный состав асфальтобетонной смеси.

При необходимости вносят коррективы в разработанный состав и проводят исследования образцов повторно по вышеуказанным параметрам.

В итоге мы получаем оптимальную для заказчика асфальтобетонную смесь, максимально отвечающую его требованиям по климатическим условиям эксплуатации, устойчивости к транспортной нагрузке и требуемой долговечности.