2.1. Что такое покрытие Сларри?

Покрытие Сларри Сил представляет собой литую эмульсионно-минеральную смесь, состоящую из битумной эмульсии, каменного материала с определенным гранулометрическим составом, воды и специальных добавок. Смесь готовится холодным способом и обладает рядом преимуществ, относящихся к подбору рецептуры смеси и методу ее нанесения.

Материалы смешиваются и укладываются с помощью мобильного укладочного комплекса, который может быть как самоходным, так и установленным на шасси автомобиля.

Для смесей применяются так называемые «быстросхватывающиеся эмульсии» (quickset) (для Сларри Сил) или «эмульсии быстрого открытия движения» (quick traffic emulsion) (для Микросюрфейсинга). В большинстве стран мира данные эмульсии являются катионными. Они обладают рядом преимуществ по сравнению с анионными. Например, обеспечивают быстрое взаимодействие каменного материала и вяжущего с получением хорошей адгезии, совместимость с широким спектром каменного материала и быстрое формирование смеси. В покрытии Сларри мало пустот, и, будучи самовыравнивающимся, оно обладает высокой стабильностью и сопротивлением к деформациям. Такие покрытия могут быть спроектированы с применением нескольких типов гранулометрических составов каменного материала и различных видов битумов, что дает возможность оптимизирования свойств.

2.2. Почему необходимо применять покрытия Сларри

Покрытия Сларри обеспечивают:

• Рабочую полосу движения для транспорта.
• Водонепроницаемость покрытия.
• Небольшую корректировку профиля, имеющего продольные и поперечные деформации
• Заполнение колеи.
• Текстурированную поверхность для обеспечения превосходного сцепления.
• Внешнее сходство с покрытиями из горячих асфальтобетонных смесей с низким уровнем шума.
• Сокращение стоимости выполнения текущего ремонта за расчетный срок службы покрытия на 38%.

2.3. Типы покрытий Сларри

В чем разница между покрытиями Сларри?

2.3.1. Сларри Сил

Тонкий слой покрытия Сларри, толщиной примерно от 1 до 1,5 величины камня максимального размера, используется для восстановления дорожного покрытия. Вяжущее может быть как обычным, так и полимермодифицированным. В полимермодифицированном в качестве модификатора используется латекс, функция которого заключается в том, чтобы способствовать быстрому набору прочности, повышению эластичности и температуры размягчения вяжущего. Эмульсионные системы бывают как медленно-, так и быстросхватывающимися. При благоприятных условиях движение можно открывать через 1– 4 часа.

Смеси Сларри Сил основываются на каменном материале меньшего размера, и толщина слоя ограничивается величиной 8 мм (1,5 величины камня максимального размера). Сларри Сил используют:

• Для герметизации прочного, но уже окислившегося покрытия.
• Для восстановления текстуры покрытия и его сцепных свойств.
• Для восстановления изношенного верхнего слоя и предотвращения дальнейшего выноса каменного материала.
• Для снижения шума от трения колес о крупный щебень поверхностной обработки – «Кейп Сил».
• В местах, где невозможно устройство более толстых слоев из-за ограничений, связанных с колодцами и бордюрным камнем.
• Для заливки небольших трещин в поверхности покрытия.
• Для улучшения транспортно-эксплуатационных параметров дороги.

2.3.2. Микросюрфейсинг

Это разновидность эмульсионно-минеральной смеси типа Сларри, позволяющая производить укладку смеси более толстым слоем и в несколько слоев, более прочная, с более высокими требованиями к качеству каменного материала. Эта технология может применяться как для исправления незначительных деформаций, так и для ликвидации колейности. Модифицирование полимером позволяет использовать каменный материал более крупных фракций без риска его выноса, а более высокая когезия означает, что более толстые слои могут нести нагрузку не деформируясь.

Для полимерного модифицирования таких смесей, обеспечивающего более высокое сопротивление колееобразованию, могут использоваться EVA и латекс. Возможно устройство слоев толщиной 50–75 мм. Такие материалы производятся с добавлением специальных эмульгаторов, для того, чтобы повысить когезию и ускорить их застывание. Это означает, что открытие движения по отремонтированным участкам может происходить в период от 30 минут до 1 часа после окончания укладки, даже при более низких температурах.

Микросюрфейсинг используется для:

• Заполнения колей.
• Уширения обочин.
• Незначительных исправлений профиля.
• Везде, где возможно применение Сларри Сил.

2.4. Исходные материалы и подбор рецептуры смеси для укладки при пониженных температурах

Покрытия типа Сларри состоят из четырех основных компонентов: эмульсия, вода, каменный материал и регулятор скорости распада смеси, которые смешиваются в точных пропорциях при помощи специального оборудования.

2.4.1. Эмульсии

а) Битумы

Битум является основным компонентом эмульсии. В России битум поставляется различными предприятиями. Одним из лучших для производства эмульсий является битум Ухтинского НПЗ, однако возможно скорректировать структуру битума, т. е. его химический состав, таким образом, чтобы можно было использовать любой битум. Анализ битума был проведен с помощью хроматографического метода разделения на фракции. (График 3). Опытным путем и с применением химикатов была разработана, так называемая, «зона приемлемости битума» с точки зрения как физических, так и эмульсионных свойств битума. Материал, показанный на рисунке 3, является окисленным продувкой воздухом битумом и может быть усовершенствован путем добавления Roadchem^® 701 и использования новых технологий эмульгирования.

б) Модификация полимерами

Модификация битума полимерами необходима для работы при экстремальных (высоких и низких) температурах. В качестве модификаторов могут использоваться:

• резиновая крошка в диспергированном виде RG-1;
• блок-сополимер бутадиен-стирола SBS (линейный и радиальный), смешанный с битумом до эмульгирования;
• случайный сополимер бутадиен-стирола в латексной форме (SBR);
• неопреновый латекс.

Все они могут быть достаточно эффективны. Необходимо, чтобы битум модифицировался в соответствии с требованиями, предъявляемыми к смеси. В таблице 1 показаны результаты тестирования таких вяжущих на основе Ухтинского битума реометром динамического сдвига. При помощи тестирования реометром искривления получен диапазон эффективных низких температур.

в) Разработка рецептуры эмульсии и её производство

Ключевыми свойствами битумной эмульсии являются стабильность при хранении, хорошее обволакивание каменного материала при перемешивании, обеспечение адгезии, скорость застывания смеси. Многие из этих свойств – функции размера частиц и их распределения в эмульсии по размеру. А это, в свою очередь, зависит от типа и качества битума, оборудования, используемого для производства эмульсии, и химических веществ, используемых для ее стабилизации. Более мелкие и монодисперсные частицы позволяют оптимизировать вязкость, скорость распада и адгезию. Однако при этом имеют место ограничение по содержанию битума в эмульсии и влияние на скорость распада. Как удалось установить автору, наилучшие результаты дает узкий диапазон распределения мелких частиц 1–5 микрон. Для получения необходимого размера частиц используется определенная комбинация химических компонентов и коллоидная мельница. Так, применение мельницы высокого сдвига типа Charlotte с установленным маленьким зазором дает более узкий диапазон распределения частиц.

Также очень важен контроль качества.

Эмульсионная установка на базе мельницы Charlotte, дает размер частиц менее 5 микрон.

2.4.2. Каменный материал

Определяющую роль в обеспечении эксплуатационных свойств покрытий Сларри Сил и Микросюрфейсинг играет каменный материал. Основными, значимыми свойствами каменного материала являются прочность, износостойкость и сопротивляемость полированию. Каменный материал с соответствующими данными характеристиками может применяться как для приготовления горячих асфальтобетонных смесей, так и Сларри. Однако в России существует явная проблема с гранулометрическим составом и песчаным эквивалентом (содержанием глины) каменного материала. Нередко очень трудно найти каменный материал, отвечающий требованиям Сларри Сил и Микросюрфейсинга по песчаному эквиваленту, и так же возникают проблемы с закрупнением каменного материала, по своим размерам находящихся за верхним пределом спецификации «Международной Ассоциации по применению эмульсионно-минеральных смесей» для типа II покрытия (top-размер зерен – 6 мм). На многих участках устройства такого покрытия были отмечены включения размером до 25 мм в количестве до 3 %.

Каменный материал следует предварительно промывать для удаления содержащейся в нем глины. Всегда необходимо дополнительное просеивание каменного материала, требующее наличия самого обыкновенного грохота.

2.4.3 Добавки, регулирующие скорость схватывания

Погода часто непредсказуема, поэтому для того, чтобы обеспечить скорейшее открытие участка для движения транспорта, необходимы корректировки рецептуры смеси. В большинстве случаев регуляторами скорости распада являются такие материалы, как соли натрия или кальция, хлориды, борные соли или другие поверхностно-активные вещества. Их профилактическое воздействие на каменный материал заключается в формировании барьера при взаимодействии эмульгатора и каменного материала.

В большинстве систем микросюрфейсинга используется цемент, реже известь, выступающие в роли ускорителя реакции, повышающих pH и уменьшающих стабильность катионной эмульсии. Добавление ионов кальция позволяет контролировать смешивание. Тщательно выбирая комбинации эмульгаторов и регуляторов распада в зависимости от химического состава заполнителя, можно контролировать увеличение или уменьшение скорости схватывания смеси. Рисунок 4 показывает, какой эффект оказывает количество добавок на время открытия движения по уложенной смеси для российских условий на примере трех температурных режимов.

2.5. Смеси

Рецептура смеси подбирается исходя из погодно-климатических условий, интенсивности движения и необходимых эксплуатационных (износостойкость, сопротивление деформациям, скорость набора прочности) свойств покрытия. Большое влияние на скорость набора прочности, а следовательно и на время открытия движения, оказывают температурный режим и влажность. Смеси Микросюрфейсинг предполагают значительно более быстрое время открытия движения по сравнению со смесями Сларри Сил. Рисунок 5 показывает скорость набора прочности по спецификациям для Сларри Сил и Микросюрфейсинга в зависимости от времени, температуры и влажности воздуха, еще раз подтверждая, сколь важен правильный выбор смеси. При нормальных условиях различия невелики, но при более низких температурах и повышенной влажности воздуха они становятся весьма значительными.

Применение полимеров является особенно важным при эксплуатации покрытия в условиях холодного климата. Как показано на рисунке 6, полимеры способствуют работе покрытия при более низких температурах, т. к. они позволяют сохранить его гибкость.

2.6. Факторы интенсивности движения и срок службы покрытия Микросюрфейсинг

Покрытия типа Микросюрфейсинг и Сларри Сил могут выдерживать высокие нагрузку и интенсивность движения. По мере старения покрытие изнашивается, а применение шипованной резины только ускоряет этот процесс. Срок службы данного покрытия в экстремальных погодных условиях, по опыту эксплуатации в Сургуте, составляет 3 года. На тех объектах, где интенсивность движения очень высока, или там, где качество каменного материала оставляет желать лучшего, может потребоваться увеличение толщины укладываемого слоя или устройство двух слоев. Даже будучи изношенными, слои Микросюрфейсинг и Сларри Сил все равно сохраняют свои функциональные свойства – герметизируют покрытие, заполняя пустоты нижележащего слоя. Такие покрытия легко выдерживают интенсивность движения до 40000 авт./сут. Сам по себе микросюрфейсинг не является методом для ремонта трещин, но может использоваться для этих целей совместно с мембранными покрытиями, устроенными на основе резинобитумных и полимермодифицированных вяжущих.

Микросюрфейсинг и Сларри Сил являются полезными дополнениями к существующим в России технологиям содержания и текущего ремонта. Они требуют правильных исходных материалов при устройстве слоев с соответствующим оборудованием. Автор участвовал в передаче данной технологии устройства покрытий из эмульсионно-минеральных смесей в Воронеже, Сибири, центральном и северном регионах России, в которых она успешно применяется.

Авторы: Мотина Ирина
технический менеджер, VSS Bitumen Technologies (Россия)

Холлеран Глинн
технический директор VSS Bitumen Technologies (США)

Источник: Дорожная техника

Ссылка: http://library.stroit.ru/articles/sovrtech/index.html