Державна служба автомобільних доріг України (Укравтодор) Державний дорожній науково-дослідний інститут імені М.П.Шульгіна (ДерждорНДІ) Харківський національний автомобільно-дорожній університет (ХНАДУ) РЕКОМЕНДОВАНО Науково-технічною радою Державної служби автомобільних доріг України (Укравтодор) Протокол від „____”_____________2009 р. №__________________ РЕКОМЕНДОВАНО Науково-технічною радою ДерждорНДІ Протокол від „____”_____________2009 р. №__________________ МЕТОДИЧНІ РЕКОМЕНДАЦІЇ по уповільненню Процесів старіння В АСФАЛЬТОБЕТОНІ МР В.2.3-218-03450778/02071168–753:2009 ПОГОДЖЕНО
РОЗРОБЛЕНО
Начальник Управління
Директор ДерждорНДІ
науково-технічної політики
П.М.Коваль
Укравтодору
______________ 2009 р. С.І.Андрєєв
__________________ 2009 р.
Завідувач кафедри будівництва і експлуатації автомобільних доріг ХНАДУ
ПОГОДЖЕНО
В.К.Жданюк
Начальник відділу стандартизації
______________ 2009 р.
і метрології УДВТП
Старший науковий співробітник
„Укрдортехнологія”
ДерждорНДІ О.В.Мозговий
______________ 2009 р.
О.В.Даценко ______________ 2009 р. Завідувач відділу стандартизації, сертифікації та якості Н.І.Ростовська ______________ 2009 р.
Київ, Харків 2009
Вступ До методичних рекомендацій щодо уповільнення процесів старіння в асфальтобетоні входять основні положення, що застосовуються для уповільнення процесів старіння в асфальтобетоні на етапі проектування його складу, а також при експлуатації асфальтобетонних покриттів загального користування. При розробці рекомендацій використаний світовий та вітчизняний досвід, результати експериментальних досліджень, проведених ДерждорНДІ спільно з кафедрою будівництва та експлуатації автомобільних доріг ХНАДУ. В розробці рекомендацій брали участь: докт. техн. наук Жданюк В.К. керівник розробки (ХНАДУ), канд. техн. наук Даценко В.М. (Дор’якість), канд.техн.наук Коваль П.М. (ДерждорНДІ), ст.наук.спів. Даценко О.В. (ДерждорНДІ), Ростовська Н.І. (ДерждорНДІ), канд. техн. наук Прусенко Е.Д., канд. техн. наук Стороженко М.С. (ХНАДУ). 1 Cфера застосування 1.1 Ці методичні рекомендації (далі – рекомендації) поширюються на технології уповільнення процесів старіння вв асфальтобетоні на етапі проектування його складу, а також при експлуатації асфальтобетонних покриттів на автомобільних дорогах загального користування. 1.2 Рекомендації призначені для інженерно-технічних працівників проектних, дорожньобудівельних та дорожньо-експлуатаційних організацій, які займаються проектуванням, будівництвом та експлуатацією автомобільних доріг загального користування згідно з ДБН В 2.3-4. 2 Нормативні посилання У цих рекомендаціях є посилання на такі нормативні документи: ДБН В.2.3-4:2007
Споруди транспорту. Автомобільні дороги Частина І. Проектування. Частина ІІ. Будівництво
ДСТУ Б В.2.7-89-99 (ГОСТ 12801-98)
Будівельні матеріали. Матеріали на основі органічних в'яжучих для дорожнього і аеродромного будівництва. Методи випробувань
ДСТУ Б В.2.7-119-2003В.2.7-119- Будівельні матеріали. Суміші асфальтобетонні і 2003 асфальтобетон дорожній та аеродромний. Технічні умови ДСТУ Б В.2.7-129:2006
Будівельні матеріали. Емульсії бітумні дорожні.
Технічні умови ДСТУ Б В.2.7-135:2007
Будівельні матеріали. Бітуми дорожні, модифіковані полімерами. Технічні умови
ВБН В.2.7-218-176-2003
Будівельні матеріали. Застосування поверхневоактивних речовин в дорожніх технологіях з використанням бітумів.
НПАОП 26.30-1.04-03
Правила з охорони праці для працівників асфальтобетонних заводів
НПАОП 63.21-1.01-96
Правила охорони праці при будівництві, ремонті та утриманні автомобільних доріг і на інших об’єктах дорожнього господарства
ДСП № 201-97
Державні санітарні правила охорони атмосферного повітря населених місць від забруднення хімічними та біологічними речовинами
НАПБ А.01.001-2004
Правила пожежної безпеки в Україні
ГОСТ 12.1.005-88
ССБТ. Общие санитарно-гигиенические требования к воздуху рабочей зоны (ССБП. Загальні санітарногігієнічні вимоги до повітря робочої зони)
ГОСТ 12.1.007-76
ССБТ. Вредные вещества. Классификация и общие требования безопасности (ССБП. Шкідливі речовини. Класифікація і загальні вимоги безпеки)
ГОСТ 12.3.009-76 ССБТ
Работы погрузочно-разгрузочные. Общие требования безопасности (Роботи завантажувальнорозвантажувальні. Загальні вимоги безпеки)
ГОСТ 17.2.3.02-78
Охрана природы. Атмосфера. Правила установления допустимых выбросов вредных веществ промышленными предприятиями (Охорона природи. Атмосфера. Правила встановлення допустимих викидів шкідливих речовин промисловими підприємствами)
ГОСТ 2177- 99
Нефтепродукты. Методы определения фракционного состава (Нафтопродукти. Метод визначення фракційного складу)
ГОСТ 20287-91
Нефтепродукты. Методы определения температур текучести и застывания (Нафтопродукти. Метод визначення температур текучості і застигання)
ГОСТ 20799-88
Масла индустриальные. Технические условия (Оливи індустріальні. Технічні умови)
ГОСТ 26378.2-84
Нефтепродукты отработанные. Метод определения механических примесей и загрязнений (Нафтопродукти відпрацьовані. Метод визначення механічних домішок і забруднень)
ГОСТ 26378.3–84
Нефтепродукты отработанные. Метод определения условной вязкости (Нафтопродукти відпрацьовані. Метод визначення умовної в’язкості)
СОУ 45.2-00018112-006:2005
Безпека дорожнього руху. Порядок огородження та організація дорожнього руху в місцях проведення дорожніх робіт з будівництва, реконструкції, ремонту та утримання автомобільних доріг
ТУ У 00149943.530-2000
Гас для технічних цілей. Технічні умови
3 ТЕРМІНИ ТА ВИЗНАЧЕННЯ ПОНЯТЬ Нижче подано терміни, вжиті в рекомендаціях, та визначення позначених ними понять. 3.1 старіння асфальтобетону Зміна початкових фізико-механічних характеристик матеріалу в часі під дією погоднокліматичних факторів та транспортних навантажень. 4 УПОВІЛЬНЕННЯ ПРОЦЕСІВ СТАРІННЯ АСФАЛЬТОБЕТОНІВ НА СТАДІЇ ПРОЕКТУВАННЯ АСФАЛЬТОБЕТОННОЇ СУМІШІ 4.1 Для зниження інтенсивності старіння асфальтобетону в при підборі складу щільних гарячих асфальтобетонних сумішей марок І, ІІ, а також пористих гарячих сумішей марки І враховувати коефіцієнт старіння. 4.2 Оптимізація складу сумішей здійснюється через визначення фактичного коефіцієнта старіння асфальтобетонних сумішей і порівняння його з максимально допустимими значеннями коефіцієнта старіння. 4.3 Асфальтобетонна суміш є стійкою до старіння, якщо фактичний коефіцієнт старіння (К с), який визначається в лабораторії, менше максимально допустимого коефіцієнта старіння асфальтобетону (Кmax). Кс < Кmax; (1) 4.4 Для всіх регіонів України максимально допустимий коефіцієнт старіння щільних асфальтобетонних сумішей І, ІІ марок, пористих гарячих сумішей І марки після прогріву суміші за температури (160±5) °С протягом 6 годин рекомендується приймати рівним 1,43. 4.5 Фактичний коефіцієнт старіння визначається за методикою, приведеною у додатку А. 4.6 У випадку, коли фактичний коефіцієнт старіння більше максимально допустимого коефіцієнта старіння, рекомендується провести коригування підібраного складу шляхом заміни виду вяжучого, введення в бітум адгезійних домішок згідно з ВБН В.2.7-218-176 або використання бітуму модифікованого згідно з ДСТУ Б В.2.7-135. 4.7 Після заміни виду вяжучого або введення адгезійних чи модидифікуючих домішок фактичний коефіцієнт старіння визначається повторно. 5 ВИМОГИ ДО ПОКРИТТЯ, ЯКЕ ПІДЛЯГАЄ РЕГЕНЕРАЦІЇ 5.1 Регенерації шляхом просочування підлягають лише поверхневі шари асфальтобетонних покриттів. Покриття, на яких є вибоїни, проломи, напливи, нерівності у вигляді колії, а також тріщини довжиною більше ніж 1 м, не придатні для регенерації способом
просочування. Припустима наявність на асфальтобетонному покритті лише сітки волосяних тріщин. 5.2 Перед початком робіт асфальтобетонне покриття оцінюється візуально на предмет придатності для регенерації способом просочування. Додатково необхідно взяти вирубки із покриття і дослідити їх на водонасичення в непереформованому (W1) і у переформованому (W2) стані . 5.3 Якщо (W1–W2) 0, (2) то це свідчить про те, що асфальтобетон у даному покритті знаходиться у задовільному стані і не потребує регенерації просочуванням. У випадку, коли 5>(W1–W2)>0, то (3) покриття потребує регенерації. Покриття, які мають (W1–W2)>5, (4) непридатні для регенерації шляхом просочування. 6 КОМПОЗИЦІЙНІ РЕГЕНЕРУЮЧІ МАТЕРІАЛИ І ЇХ КОМПОНЕНТИ 6.1 Композиційні регенеруючі матеріали повинні бути однорідними без домішок бітуму або інших матеріалів. 6.2 Основу композиційних регенеруючих матеріалів складають оливи, які вміщують велику кількість ароматичних сполук. Для старого бітуму ці оливи є пластифікаторами. Для підвищення ефективності просочування в регенеруючий матеріал вводять розчинники. Вуглеводний склад олив частково поповнює відповідні компоненти бітуму, втрачених ним у процесі старіння. Бітум в процесі старіння втрачає, в основному, масла 6.3 В якості пластифікаторів композиційних регенеруючих матеріалів рекомендується використовувати індустріальну оливу 1-20 А і оливу моторну відпрацьовану (ОМВ), в якості розчинників рекомендується використовувати гас. Для більш значного підвищення гідрофобності асфальтобетонних покриттів рекомендується у склад композиційного регенеруючого матеріалу вводити кремній-органічну рідину – ГКР-12 або ГКР- 20. 6.4 Властивості індустріальної оливи 1-20А повинні відповідати вимогам ГОСТ 20799, гасу – вимогам ТУ У 00149943.530, а ГКР – сертифікатам якості, які їх супроводжують при надходженні на виробництво. Властивості олив моторних відпрацьованих (ОМВ) повинні відповідати вимогам, наведеним у таблиці 1.
Таблиця 1 – Характеристика олив моторних відпрацьованих Назва властивостей
Значення показників
Методи випробування
Умовна в’язкість при 20оС, с
40, не більше
ГОСТ 26378.3-84
Кінематична в’язкість при 50 оС, мм/с,
85, не більше
ГОСТ 33-82
Масова доля механічних домішок, %,
1, не більше
ГОСТ 26378.2-84
Масова доля води, % ,
2, не більше
ГОСТ 26378.2-84
Вміст фракцій, які википають до 340 оС, %,
10, не більше
ГОСТ 2177-82
Температура застигання фракцій, які википають при температурі вище 340 оС, Клас токсичності,
мінус 10, вище 4, не вище
не
ГОСТ 20287-91 ГОСТ 12.1.007-76
6.5 В залежності від температури повітря, на момент регенерації, вміст гасу у композиційному регенеруючому матеріалі повинен бути у межах від 15 % до 25 % при використанні в якості пластифікатора індустріальної оливи 1-20А, а при використанні ОМВ – у межах від 15 % до 20 %. Нижня межа гасу використовується при температурі повітря вище 20 оС, а верхня – при температурі повітря від 15 оС до 20 оС. До складу композиційного регенеруючого матеріалу вводиться ГКР у межах від 8,0 % до 10 %. 6.6 Температура композиційного регенеруючого матеріалу на момент розливу повинна бути в межах від 70 оС до 90 оС. 6.7 Тривалість зберігання готового композиційного регенеруючого матеріалу у герметично закритих ємностях необмежена. Регенеруючий матеріал транспортується до місця проведення робіт автогудронатором. 6.8 У випадку введення до складу композиційного регенеруючого матеріалу гідрофобізатора ГКР, необхідно передбачити дообладнання металевих ємностей для його зберігання перемішуючим устаткуванням, з метою запобіганню розшарування композиції. 7 ТЕХНОЛОГІЯ РЕГЕНЕРАЦІЇ АСФАЛЬТОБЕТОННИХ ПОКРИТТІВ СПОСОБОМ ПРОСОЧЕННЯ 7.1 Процес регенерації асфальтобетонного покриття складається з наступних послідовних технологічних операцій: підготовка покриття до регенерації; приготування композиційного регенеруючого матеріалу; розлив по покриттю композиційного регенеруючого матеріалу з додатковим розподілом щітками поливально-миючої машини; розсип піску по поверхні обробленого покриття та його ущільнення; видалення з поверхні покриття піску, просоченого надлишком композиційного регенеруючого матеріалу. 7.2 Підготовка покриття до регенерації здійснюється шляхом очищення його від пилу, сміття і бруду за допомогою поливально-миючої машини. 7.3 Для приготування композиційного регенеруючого матеріалу на основі індустріальної оливи 1-20А в мішалку спочатку заливають індустріальну оливу потім доливають необхідну кількість гасу та ГКР з наступним перемішуванням композиції в межах від 5 до 10 хвилин та підігріванням до робочої температури. Аналогічно здійснюють приготування композиційного регенеруючого матеріалу з використанням в якості пластифікатора оливи моторної відпрацьованої. Готовий продукт підігрівають до температури від 70 оС до 90 оС, заливають в автогудронатор і відправляють на дільницю регенерації.
7.4 Розлив на поверхню асфальтобетонного покриття композиційного регенеруючого матеріалу здійснюють із розрахунку просочення ним розрахункової глибини. 7.5 Необхідна для просочення асфальтобетонного покриття кількість композиційного регенеруючого матеріалу на основі індустріальної оливи (оливи + гас) розраховується за формулою: В = 0,4 (W1 – W2); (5) де В – витрата композиційного регенеруючого матеріалу у % від маси однієї третини товщини верхнього шару асфальтобетону; W1 і W2 – відповідно водонасичення не переформованого і переформованого покриття у % по об’єму; 0,4 – емпіричний коефіцієнт, який враховує характер заповнення пор композиційним регенеруючим матеріалом. 7.6 Витрату композиційного регенеруючого матеріалу, яка розраховується у % від маси асфальтобетону, необхідно перевести у л/м2. Для цього необхідно використовувати формулу: В1 = Н ? ?а ? В / 30 dк; (6) 2 де В1 – витрата композиційного регенеруючого матеріалу, л/м ; В – витрата композиційного регенеруючого матеріалу, % від маси асфальтобетону; Н – товщина верхнього шару асфальтобетону, см; ?а – середня щільність асфальтобетону в покритті, г/см3; dк – густина композиційного регенеруючого матеріалу, г/см3; 30 – коефіцієнт, який враховує третину товщини шару покриття. 7.7 Кількість композиційного регенеруючого матеріалу на основі ОВМ, яка необхідна для просочування асфальтобетонного покриття, визначається за наступною методикою. На поверхні асфальтобетонного покриття виготовляють із пластиліну і закріпляють кільця діаметром 500 мм. В середину кілець на поверхню асфальтобетону наносять різну кількість композиційного регенеруючого матеріалу і визначають тривалість його вбирання поверхнею. За оптимальну приймають таку кількість композиційного регенеруючого матеріалу, яку ввібрала поверхня асфальтобетону за період, який був призначений із розрахунку можливості закриття руху транспортних засобів на дільниці ремонту, але не більшу ніж 450 г/м2. 7.8 Розлив композиційного регенеруючого матеріалу необхідно виконувати по сухій поверхні покриття при температурі повітря не нижче ніж 15 °С. Розлив доцільно робити лише на одній половині покриття. 7.9 Ущільнення просоченого покриття бажано проводити не раніше, ніж через 2-3 години після розливу композиційного регенеруючого матеріалу на основі індустріальної оливи. Для ущільнення рекомендується використовувати котки масою 7-8 тонн. Перед початком ущільнення на покриття доцільно розсипати тонкий шар піску з розрахунку його витрат 25-30 г/м2 навісним обладнанням типу «Шмідт» або іншому, яке забезпечить якісний та рівномірний розподіл матеріалу. До завершення ущільнення проїзд транспортних засобів по покриттю не допускається. 7.10 Відкриття руху автомобільного транспорту по дільниці відремонтованого покриття з використанням композиційного регенеруючого матеріалу допускається не раніше, ніж через 2-3 години після закінчення всіх технологічних операцій з просочення при обмеженні швидкості руху до 40 км/год.
8 КОНТРОЛЬ ВИРОБНИЦТВА
8.1 В процесі приготування композиційних регенеруючих матеріалів і їх використання для регенерації асфальтобетонних покриттів необхідно контролювати: · якість вихідних компонентів (оливи І-20А, ОМВ, гасу та ГКР); · дозування індустріальної оливи, ОМВ і гасу; · температуру композиційного регенеруючого матеріалу при випуску і розподіленні по поверхні ; · дозування композиційних регенеруючих матеріалів при розливанні; · водонасичення асфальтобетонного покриття до і після регенерації. Властивості індустріальної оливи І-20А та гасу випробовуються у відповідності з вимогами ГОСТ 20799 та ТУ У 00149943.530, ГКР – у відповідності з вимогами супроводжуючої документації, а ОМВ у відповідності з вимогами, наведеними у таблиці 1 рекомендацій. 8.2 Дозування компонентів композиційних регенеруючих матеріалів здійснюють за допомогою вагових або об’ємних дозаторів. Температуру готового композиційного регенеруючого матеріалу визначають за допомогою термометрів будь-якого типу з точністю до ± 1 °С. Допустима похибка при дозуванні компонентів композиційного регенеруючого матеріалу ± 1 %, а при його розливанні ± 0,5 %. Водонасичення асфальтобетону до і після його регенерації визначають у відповідності з вимогами ДСТУ Б В.2.7-89. Водонасичення асфальтобетону після його регенерації повинне бути в межах вимог ДСТУ Б В.2.7-119 до відповідного типу. 9 ВИМОГИ БЕЗПЕКИ І ОХОРОНИ НАВКОЛИШНЬОГО СЕРЕДОВИЩА 9.1 Вимоги безпеки 9.1.1 Роботи, що пов’язані з приготуванням композиційних регенеруючих матеріалів та регенерацією асфальтобетонних покриттів способом просочення з їх використанням, повинні виконуватися з дотриманням вимог НПАОП 26.30-1.04, НПАОП 63.21-1.01, ГОСТ 12.3.009. 9.1.2 У відповідності з санітарно-гігієнічною класифікацією по ГОСТ 12.1.005 композиційні регенеруючі матеріали і їх складові компоненти – індустріальна олива І-20А, ОМВ та гас є малонебезпечними речовинами, які, згідно з вимогами ГОСТ 12.1.007, по характеру впливу на людський організм відносяться до IV класу небезпеки. 9.1.3 Композиційні регенеруючі матеріали та їх складові компоненти є горючими речовинами, а тому при роботі з ними необхідно дотримуватись вимог НАПБ А.01.001 та НАПБ В 01.048-95/510 9.1.4 До виконання робіт, пов’язаних з регенерацією асфальтобетонних покриттів способом просочування та приготуванням композиційних регенеруючих матеріалів, допускаються особи не молодше 18 років, які пройшли відповідні інструктажі з техніки безпеки. Робітники на цих роботах повинні бути забезпечені засобами індивідуального захисту у відповідності з діючими галузевими нормами відповідно до НПАОП 63.21-3.03-08. 9.1.5 Робітники, які виконують роботи по регенерації асфальтобетонних покриттів способом просочування та приготування композиційних регенеруѸки на цих роботах повинні бути забезпечені засобами індивідуального захисту у відповідності з діючими галузевими нормами відповідно до НПАОП 63.21-3.03-08. 9.1.5 Робітники, які виконують роботи по регенерації асфальтобетонних покриттів способом просочування та приготування композиційних регенеруючих матеріалів повинні дотримуватись основних правил особистої гігієни: приймати їжу лише в спеціально
відведених для цього приміщеннях, по закінченню зміни прийняти душ і переодягнутись в чистий одяг. Всі робітники, які зайняті на таких роботах, обов’язково повинні проходити попередній і періодичні медичні огляди у відповідності з наказом МОЗ України № 246 від 21.05.07 р. 9.2 Вимоги охорони навколишнього середовища 9.2.1 При приготуванні композиційних регенеруючих матеріалів обладнання і комунікації повинні бути герметизовані, викиди в атмосферне повітря забруднюючих речовин не повинні перевищувати гранично допустимих викидів (ГДВ), відповідно до вимог ГОСТ 17.2.3.02 та ДСП 201. 9.2.2 Контроль за вмістом забруднюючих речовин, що викидаються в атмосферне повітря при приготуванні композиційних регенеруючих матеріалів та їх використанні повинен здійснюватись згідно з РД 52.04-186. 9.2.3 При приготуванні, транспортуванні та застосуванні композиційних регенеруючих матеріалів не відбувається забруднення водних об’єктів, грунту, а також надходження канцерогенних та мутагенних речовин в навколишнє природне середовище.
Додаток А (обов'язковий) Методика оцінки старіння асфальтобетонної суміші на основі теплової обробки А.1 Засоби контролю та додаткове обладнання - деко металеве; - шафа сушильна з терморегулятором, який підтримує температуру з точністю до ± 3 °С, обладнана вентилятором; - термометр ртутний скляний з ціною поділки шкали 1 °С. А.2 Підготовка до випробування Готується пробна асфальтобетонна суміш підібраного складу в кількості, необхідній для виготовлення 6 зразків. За ДСТУ Б В.2.7-89 готують три зразки асфальтобетону з суміші, що перевіряється. Виготовлені зразки є контрольними. Частину суміші, що залишилась розрівнюють на металевому деко шаром товщиною не більше 5 см. А.3 Проведення випробування Деко з сумішшю встановлюють на горизонтальну решітку сушильної шафи, попередню прогрівши її до температури (160±5) °С. Температуру контролюють термометром, ртутний резервуар якого знаходиться на висоті деко. Прогрів суміші здійснюється протягом 6 годин. Відлік часу починають з моменту досягнення температури в сушильній шафі 160 °С. Час досягнення заданої температури не повинен перевищувати від 20 хвилин.до 30 хвилин. Через 6 годин прогріву суміш виймають із сушильної шафи і формують три зразки за ДСТУ Б В.2.7-89. Випробування контрольних зразків та зразків після прогріву проводять за ДСТУ Б В.2.7-89 з визначенням границі міцності на розтягування при розколюванні за температури 0 °С. Потім визначають фактичний коефіцієнт старіння асфальтобетонної суміші:
(А.1) де Кс – фактичний коефіцієнт старіння; R0 – границі міцності на розтягування при розколюванні за температури 0°С до прогрівання; Ri – границі міцності на розтягування при розколюванні за температури 0°С після прогрівання. Додаток Б (довідковий) БІБЛІОГРАФІЯ 1 РД 52.04-186-89 Руководство по контролю загрязнения атмосферы. (Керівництво з контролю забруднення атмосфери). 2 Про затвердження Порядку проведення медичних оглядів працівників певних категорій // Наказ МОЗ України № 246 від 21.05.07 р.