Какие возможны пути повышения качества исходных материалов (битума, щебня) для получения высококачественных асфальтобетонных смесей?

Денис Юрьевич Данилов,
коммерческий директор асфальтобетон¬ного направления NCC Roads:

– Щебень является одним из основных материалов при приготовлении сме¬си. От его качества зависят такие по-требительские свойства покрытия, как ровность, коэффициент сцепления, прочность, долговечность. Чтобы повысить качество такого исходного ма¬териала, как щебень, есть только один путь – открытие новых карьеров, ка¬чеством производимого материала ори¬ентированных на производство щебня для асфальтовых производств (серых гранитов и габбро-диабазов). Сейчас в Северо-Западном регионе существует определенный дефицит карьеров, спо¬собных удовлетворять потребности асфальтопроизводителей.

Не весь щебень, производимый в карьерах, применим при производстве асфальта – он должен обладать определенными характеристи¬ками (марка по прочности, сцепление с битумом, необходимый процент кубовидного щебня после дробления и т.д.), т.е. уровень требований к щебню значительно выше, чем для щебня, используемого в общестроительных работах (например, для подготовки оснований дорог, производства бетона). В последнее время в нашем регионе открывается много карьеров, но качественно скорее ориентированных на рынок общестроительных работ. Зачастую приходится сталкиваться с тем, что в ходе геологоразведочных работ неверно определяется качественный состав породы. И ошибки эти обнаруживаются только тог¬да, когда процесс разработки карьеров необратим и вместо щебня предполагаемого качества добывается порода с характеристиками, не пригодными для производства асфальта. Поэтому первоочередная задача – открытие новых карьеров, ориентированных на произ¬водителей асфальта и их качественные стандарты.

Однако самая важная составляющая асфальта, конечно же, битум, надлежащее качество которого сегодня не обеспечивает никто из российских производителей этого материала. Высокое качество европейского битума позволяет применять в дорожном строительстве практически любые виды щебня. В России производство битума сосредоточено на крупных НПЗ, где битум является остаточной частью производства нефтепродуктов и качество этого материала находится на низком уровне. Эта систе¬ма, созданная в Советском Союзе, действует и по сей день.

В большинстве европейских стран, на¬пример в Швеции, созданы и построены предприятия, которые специализиру¬ются только на выпуске битума. В этом случае производители готовы выпускать битум любого качества и объема, в зави¬симости от требований заказчика. Мы же можем получать только то, что предлагают НПЗ, да и, то не всегда (многие заводы летом становятся на профилактику, и мы вынуждены получать битум из других регионов). До 1998 г. многие АБЗ покупали битум в Европе, но сегодня, с учетом погрузки, транспортировки, усложнения механизма прохождения границы и повышения таможенных пошлин, европейский битум фактически перестал пользоваться спросом в России. Напротив, российский битум экспортируется для дальнейшей переработки, что значительно обостряет проблему, поскольку спрос на этот нефтепродукт (даже низкокачественный) и без того опережает предложение.

Представляется, что сегодня единственный путь повысить качество битума в России – применять модифицированный битум (полимерами, адгезионными добавками). К примеру, полимерно-битумное вяжущее можно получать на специальных установках путем введе¬ния в битум полимера или путем добавления определенных видов полимера в смесительную камеру при производстве асфальта. Мы используем технологию внедрения полимера в асфальтосмеси¬тельную установку при производстве асфальта. Однако стоимость асфальта с использованием битума, модифици¬рованного полимером, увеличивается в среднем на 30-40%, а это, как правило, не находит соответствующего отражения в проектах и сметной документации заказчика, который не готов идти на значительное увеличение стоимости работ.

Тамара Степановна Широкова,
заместитель генерального директора по качеству ОАО«АБЗ-1»:

– Щебень, минеральный порошок и пес¬ки, производимые в нашем регионе, как правило, находятся на высоком уровне качества. Поэтому мы в несколько привилегированном положении по сравеннию с другими регионами России, так как применяем высокопрочные горные породы и высококачественный минеральный порошок.

С битумом – хуже. Если ухтинский битум по статистике прошлых лет отвечал требованиям, предъявляемым к вяжущим для верхних слоев асфальтобетонного покрытия, то в 2008 г. имеют место поставки битума, не отвечающего требованиям Санкт-Петербурга по параметрам вязкости. Битум производства НПО «Киришинефтеоргсинтез» мы уже давно не применяем для устройства верхних слоев дорожных покрытий, как не отвечающий требованиям к асфальтобетонам для улиц с интенсивным движением транспорта. Вследствие нестабильного качества битума и увеличения доли легкового транспорта колейность на наших дорогах проявляется все ощутимее. Износ покрытия вырос и составляет 10-15 мм в год при интенсивности легкового движения свыше 10 тыс. автомобилей в сутки на одну полосу движения. Единственный способ повышения долговечности покрытия – регулирование свойств вяжущего путем модификации различными добавками и применение современных видов асфальтобетона (в частности – щебеночно-мастичного).

Марина Алексеевна Веселова, главный технолог ЗАО «Беатон»:

– Пути повышения качества исходных материалов могут быть двух видов:

1. Повышение качества исходных мате¬риалов производителями этих материалов, что требует повышенного контроля со стороны лабораторий производите¬лей и контролирующих органов, а также возможности пересмотра нормативной документации на данную продукцию.
2. Улучшение качества материалов на асфальтобетонных заводах:
а) по битуму: введение адгезионных добавок или полимеров для производства ПБВ, что требует специальных установок по вводу добавок;
б) по минеральному материалу: дробление материала.

В настоящее время второй путь решения более приемлемый. Ввод добавок (по необходимости), дробление на нужные фракции приводит, как показывает практика, к повышению качества.

Михаил Иванович Царалунга, генеральный директор ЗАО  «АБЗ «Магистраль»:

– Необходимость повышения качества инертных материалов и снижения их стоимости заставляет крупные асфальтобетонные производства обзаводиться собственными карьерами с современным дробильно-сортировочным оборудованием. Остальные предприятия вынуждены на производстве использовать относительно небольшие дробильно-сортировочные установки для получения кубовидного щебня узких фракций.

Владимир Николаевич Петровский, директор ЗАО«РосАсфальт»:

– Для получения высококачественных асфальтобетонных смесей желательно использовать щебень основных пород, например, таких как габбро-диабазы. В случае использования щебня, полученного путем дробления каменных материалов кислых пород, таких как граниты, целесообразно использовать адгезионные добавки. Для повышения качества дорожного битума применяется модификация последнего полимерами.

Что на сегодняшний день выгоднее для производителей асфальтобетона: поку¬пать щебень нужных фракций или дро¬бить его на собственном оборудовании?

М.А. Веселова:
– Что выгоднее материально, сказать не могу. Но то, что оборудование дробильных комплексов на АБЗ гораздо современней дробильных установок карьеров, это точно. Качество дробленого материала гораздо выше!

Т.С. Широкова:

– Выгоднее дробить щебень на собственном оборудовании, поскольку его свежая дробленая поверхность более активна и имеет лучшую адгезию с битумом. Поэтому мы придерживаемся мнения, что дробить щебень лучше непосредственно перед приготовлением асфальтобетона.

Д.Ю. Данилов:
– Без сомнения, необходимо использо¬вать щебень, переработанный на собственном дробильно-сортировочном оборудовании. Для того чтобы подобрать оптимальный зерновой состав асфаль-тобетонной смеси, должен производить¬ся кубовидный щебень узких фракций (0-5, 5-10, 10-20, 20-40) и определенно¬го качества. Наше предприятие приобретает щебень крупных фракций – 25-60, 20-70, 40-70 – и перерабатывает его на собственном оборудовании фирмы Sandvik. В этом случае мы не зависим от карьеров по качеству дробленого материала, скорости его поступления. Кроме того, собственное дробление вы¬годнее экономически.

М.Царалунга:
– Асфальтобетонные производства вы¬нуждены иметь собственное дробильно-сортировочное оборудование по следующим причинам:
– получение кубовидного щебня узких фракций;
– возможность маневра при подготовке а/б смесей разных рецептур;
– недостаток складских площадей для хранения инертных материалов;
– независимость от поставщиков.

Н. Петровский:
– Возросшие требования к качеству и долговечности асфальтобетонного покрытия изменяют подход к исходным материалам, применяемым для производства асфальтобетонных смесей. В первую очередь это касается щебня. Дробление щебня на собственном оборудовании на нужные фракции в соответствии с техническими характеристиками завода позволяет обеспечить в дальнейшем работу асфальтосмесительной установки на заявленной производительности и получение асфальтобетонной смеси сба¬лансированного зернового состава. При отсутствии или переизбытке какой-либо фракции плотность упаковки минерального остова асфальтобетона будет нарушена, требуемые свойства готовой продукции обеспечены не будут, что повлечет за собой уменьшение срока службы асфальтобетонного покрытия. В последние годы ужесточились требования заказчиков к такому показателю дробленого щебня, как содержание зерен пластинчатой, лещадной и игловатой формы. Переизбыток в асфальтобетоне щебня вышеуказанной формы приводит к дроблению зерен во время уплотнения смеси катками и в процессе эксплуатации покрытия под колесами автомобилей, что опять-таки снижает срок службы готового покрытия. С точки зрения контроля за этим показателем также целесообразно дробить щебень на собственном оборудовании.

Какие новые виды асфальтобетона применяются сегодня в дорожном строительстве?
М.И. Царалунга:

– В основном используются ЩМА и литой асфальтобетон.
– Один из новых видов асфальтобетонной смеси – щебеночно-мастичные, которые сейчас широко применяются для устройства верхних слоев.

М.Н. Петровский:
– Из относительно новых видов асфальтобетона следует отметить щебеночно-мастичный асфальтобетон. Его отличие от традиционных типов асфальтобетона состоит в повышенном содержании щебня, зерна которого плотно прилегают друг к другу, образуя максимально сдвигоустойчивый каркас. Высокое содержание битума сводит к минимуму внутренние пустоты, уменьшая водо- и воздухопроницаемость слоя, что повышает морозостойкость, трещиностойкость, а в конечном итоге увеличивает долговечность покрытия. Экономичность ЩМА за счет соотношения цена/качество позволяет прогнозировать рост применения данного продукта в строительстве и ремонте дорожных покрытий у нас в стране

Литой асфальтобетон находит широкое применение в нашем городе. В зависимости от типов используется в верхних слоях дорожного покрытия на городских и внегородских автомагистралях высоких категорий, на мостах (обладает эластичностью, гидроизоляционными свойствами, не требует укатки), тротуарах, для ямочного ремонта. Укладывается специальным укладчиком или вручную без уплотнения. При рабочей температуре представляет собой вязкотекучую массу, способную формироваться в высокоплотный монолит под влиянием гравитации. Транспортируют его в термосе-миксере. Технологические особенности литых асфальтобетонов обуславливают ряд преимуществ последних перед традиционными. К таким преимуществам относятся: высокая степень уплотнения и монолитности слоев, снижение затрат на устройство покрытия (из-за отсутствия необходимости в предварительной подгрунтовке поверхности нижнего слоя и уплотнения), воздухо- и водонепрони-цаемость покрытия, высокие потребительские свойства покрытия (ровность и шероховатость) при неблагоприятных погодных условиях, снижение вероятности образования колеи в процессе эксплуатации.

Д.Ю. Данилов:
– Однозначно, щебеночно-мастичный асфальт (ЩМА). Будущее за ЩМА-15 и ЩМА-20. На городских дорогах более широко необходимо использовать ЩМА-15, а на федеральных дорогах с высоким грузопотоком – ЩМА-20. Возможно также применение в ЩМА полимермодифицированного битума, что может значительно повысить эксплуатационные свойства дороги. В последнее время ЩМА находит отражение в сметах на новое строительство, но пока это только единичные проекты. Например, на еще не построенном участке Кольцевой автодороги от Таллинско¬го шоссе до Бронки в проект заложен ЩМА-20.

Т.С. Широкова:
– Литой, щебеночно-мастичный, асфальтобетон на полимербитумных вяжущих, с добавкой природных асфальтов, с противогололедными добавками, с использованием адгезионных приса¬док  – все эти виды асфальтобетона мы производим и укладываем на объектах. Если покупателю потребуются кислото-стойкие или взрывобезопасные асфальтобетоны  – мы готовы их изготовить. В 2007 г. построены опытные участки с использованием экспериментальных составов асфальтобетона на Свердловской набережной и Малоохтинском проспекте. Сейчас проводится их мониторинг.

Что показывает опыт применения адге¬зионных добавок на российском рынке? Есть ли принципиальная разница между импортными добавками и отечествен¬ным продуктом?

М.Н. Петровский:
– Применение поверхностно активных веществ (ПАВ) при производстве асфальтобетонных смесей расширяется. С ростом скоростей движения происходит увеличение динамического воздействия транспорта на автомобильную дорогу. Разрушение происходит на границе раздела фаз материал-битум. Это ведет к оголению зерен минерального остова и, в конечном итоге, к разрушению покрытий в виде выкрашивания минерального материала или образования на поверхности покрытий «нисходящих» трещин. Для предотвращения возникновения вышеперечисленных дефектов целесообразно применять вяжущее с повышенными адгезионными свойствами, т.е. модифицированные ПАВ. Добавление ПАВ к битуму заметно улучшает обволакивание частиц и прилипание пленки вяжущего (адгезию) к каменным материалам кислых пород, поэтому эти добавки называются адгезионными. Улучшение адгезии существенно повышает качество асфальтобетонных смесей и, соответственно, дорожных покрытий.

Реально на АБЗ России используется около десятка адгезионных добавок. Из отечественных можно перечислить та¬кие, как АМДОР-9, ДОРОС АП, БП-КСП, БП-3М, Азол1001, а также ряд импортных продуктов. Добавки различаются по цене, по количеству, в котором их надо вводить для достижения необходимого эффекта, технологичностью, термической стойкостью, стабильностью свойств от партии к партии. Немало¬важным критерием для выбора адгези¬онной присадки является также наличие или отсутствие специфического запаха, присущего некоторым адгезионным добавкам, что обуславливает возможность их применения в составе горячих асфальтобетонных смесей, предназначенных для устройства дорожных покрытий, в том числе и в населенных пунктах.

Д.Ю. Данилов:
– Введение в битум адгезионной добавки способствует повышению его сцепления с каменным материалом. Мы применя¬ем адгезионную добавку АМДОР. Это материал достаточно хорошего качества и соответствует всем нашим требовани¬ям к подобным добавкам. Принципи¬альной разницы между отечественными и импортными добавками мы не видим.

Анатолий Васильевич Болдырев, генеральный директор ЗАО «АМДОР»:
– Сегодня вряд ли есть необходимость убеждать дорожников в целесообраз¬ности и эффективности применения адгезионных добавок для улучшения показателя сцепления битума с мине¬ральным материалом и качества ас¬фальтобетонных смесей. Большинство специалистов дорожной отрасли знают, что обеспечить хороший показатель сцепления битума с минеральным ма¬териалом на битумах большинства оте¬чественных нефтеперерабатывающих заводов и минеральных материалах кис¬лых пород, каковыми являются прочные гранитные щебеночные материалы, не представляется возможным без исполь¬зования адгезионных добавок. Введение в битум адгезионной добавки в концен¬трации 0,3-1% повышает показатель сцепления в 3-4 раза.

В настоящее время на российском до¬рожном рынке предлагается большой ассортимент адгезионных добавок как отечественного, так и зарубежного производства. Все они в большей или меньшей степени различаются по своим технологическим свойствам и эксплуа¬тационным характеристикам.

Наилучшими адгезионными свойствами обладают катионоактивные ПАВ на основе имидазолинов, аминоамидов и аминов. К ним относятся ряд отече-ственных и импортных продуктов, таких как АМДОР-9, Дорос-АП, БП-ЗМ, Wetfix.

Различие в свойствах и эксплуатаци¬онных характеристиках этих добавок обусловлено используемым сырьем и технологией производства. При срав¬нительной оценке адгезионных добавок для получения объективных достовер¬ных результатов необходимо проводить испытания на одном виде битума и одинаковом минеральном материа¬ле. Наилучшие по своим эксплуатаци¬онным характеристикам адгезионные добавки обеспечивают сцепление по ГОСТ 11508-74 на уровне образцов 1-2 при концентрации добавки в битуме 0,2-0,4%. Таковыми являются АМДОР-9, WetfixВЕ.

Чрезвычайно важным фактором, оп¬ределяющим эффективность адгезион¬ных добавок, является равномерность распределения добавки в массе биту¬ма, что может обеспечиваться только при интенсивном перемешивании. Эта цель достигается при использовании для введения добавки в битум и эффек¬тивного смешения установки компа¬нии «ДАВИАЛ» (Москва). Дискретный способ подачи битума с присадкой в асфальтобетонный смеситель с помо¬щью этой установки обеспечивает так¬же минимальное время термического воздействия на адгезионную добавку и, соответственно, сохранения ее ад¬гезионной способности. Это позволяет фактически снять вопрос о термоста-бильности добавки.

Основным критерием оценки адгези¬онных добавок сегодня является расход на 1 тонну битума и цена, которая при этом часто является определяющим по¬казателем. Более правильно оценивать адгезионные добавки по обобщенно¬му показателю – удельным затратам на 1 тонну битума, выраженному в рублях. Это позволит специалистам-дорожникам ориентироваться при выборе адгезион¬ной добавки не на цену, а на обобщен¬ный экономический показатель.

Т.С. Широкова:
– Мы используем различные адге¬зионные добавки: WETFIX (фирмы Akzo Nobel), АМДОР, Техпрогресси др. Разница – в количестве, добав¬ляемом в битум, а также в цене. При этом к добавкам зарубежных произ¬водителей пока больше доверия: они стабильны в своих свойствах во всех поставляемых партиях, чего не ска¬жешь о добавках российского произ¬водства. Вновь появившаяся на рынке добавка АМДОР-9 приемлема и по цене, и по качеству.

М.И. Царалунга:
– ЗАО «АБЗ «Магистраль» использует дорожные битумы различных марок, но основным является БНД 60/90, который для повышения его адгезионных свойств обязательно модифицируется адгезионными присадками. Для повышения адгезионных свойств битума и долговечности покрытия в производстве а/б смесей применяются ПАВ оте¬чественного (АМДОР, ТЕХПРОГРЕСС и т.д.) и импортного производства (WETFIX, ГРИППЕР и т.д.). Принципиальной разницы в добавках нет, так как они все изготовлены на основе аминов, но есть существенная разница в каче-стве дозирования, стоимости, органолептических свойствах.

М.А. Веселова:
– Принципиальная разница есть между любыми добавками (независимо от производителей): по вязкости, адгезионным свойствам, сохранению адгезионных свойств во времени, запаху, количеству и цене. Поэтому каждый производитель асфальтобетонных смесей выбирает добавку по свойствам, необходимым для определенного вида асфальтобетона, удобствам дозирования, цене.

Какие существуют перспективы применения на российском рынке асфальтобетона на полимерном вяжущем?

Т.С. Широкова:
– Мы применяем полимербитумное вяжущее (ПБВ) в литых асфальтобе¬тонных смесях, используемых для устройства гидроизоляционных сло¬ев и дорожной одежды на мостах, на сооружениях с ортотропными плитами. Уплотняемые асфальтобетонные смеси, щебеночно-мастичный асфальтобетон на полимербитуме также целесообразны для использования в верхних слоях покрытий на объектах с интенсивным движением транспорта. Использование ПБВ, при оптимальном содержании полимера, может частично решать проблему колееобразования.

Д.Ю. Данилов:
– В этом году применение полимерно-битумного вяжущего (ПБВ) значительно возросло по сравнению с прошлогодними показателями. Например, ЗАО «ВАД» укладывает дорожное покрытие на Невском проспекте с использовани¬ем ПБВ, ряд проектов выполняет «До¬рожник-92». Но в ближайшем будущем применение ПБВ не найдет широкого распространения (за исключением производства литого асфальта), поскольку стоимость производства асфальта на этом битуме не находит пока отражения в сметах проектов, т.е. заказчик просто не готов оплачивать дополнительные расходы дорожных организаций. Все попытки таких подрядных организаций, как «Дорожник-92», повысить качество дорожного строительства, за счет собственных средств продвигая технологию полимермодификации битума, к сожалению, носят локальный характер. Пока на федеральном и городском уровне при формировании бюджетов на дорожное строительство не будет учитываться использование новых видов асфальта на дорогах с высокой интенсивностью движения, его применение будет носить эксперимен¬тальный характер.

В.Н. Петровский:
– Прочность, водо- и морозостойкость асфальтобетона во многом зависят от свойств битума. Вязкие битумы должны обладать комплексом структурно-механических свойств (ГОСТ-22245): эластичностью и пластичностью при низкой температуре, достаточной прочностью и теплостойкостью при высокой температуре, стойкостью против старения при технологической переработке и эксплуатации, прочным сцеплением с поверхностью минеральных материалов. Качество битумов зависит от природы сырья и технологии его переработки.

Одним из способов повышения устойчивости асфальтобетона к действию тяжелых транспортных нагрузок и экстремальных температур является модифицирование битумов, т.е. изменение свойств битумов путем введения специальных добавок. Наиболее широкое применение в дорожном строительстве получили в этой связи полимербитумные вяжущие (ПБВ) с использованием трехблочного сополимера типа стирол-бутадиенстирол (СБС) в количестве 6-6,5% от массы битума. Различная физико-химическая природа струк¬турных блоков сополимера приводит к образованию самоорганизующейся трехмерной полимерной сетки в объеме ПБВ вследствие физической сшивки макромолекул полимера. За счет этого битумное вяжущее приобретает свойства, присущие эластомерам, что приводит к большей упругой деформативности, снижению хрупкости при низких температурах и одновременно к повышению сдвигоустойчивости покрытия при высоких температурах эксплуатации.

М.А. Веселова:
– Применение асфальтобетона на по¬лимерном вяжущем перспективно, как и любой другой вид асфальтобе¬тона. Его применение должно быть обосновано эксплуатационными характеристиками и экономической це¬лесообразностью. Хорошо бы, чтобы вид асфальтобетона выбирался на стадии проектирования.

М.И. Царалунга:
– При строительстве автодорог примене¬ние а/б смесей на основе полимербитумного вяжущего находится в зависимости от эксплуатационных и климатических условий. В настоящее время примене-ние ПБВ тормозится из-за проектных решений и неоснащенности заводов оборудованием для приготовления ПБВ. Перспектива развития и применения, безусловно, есть.

C текущей ситуацией и прогнозом развития российского рынка нефтяных битумов можно познакомиться в отчете Академии Конъюнктуры Промышленных Рынков «Рынок нефтяных битумов в России».

www.newchemistry.ru