Задачи развития российской транспортной системы обусловлены в первую очередь увеличением плотности дорожного движения. Этот процесс требует создания более надежных и безопасных для человека и окружающей среды автомобильных дорог.
Вместе с тем для строительства новых и содержания существующих дорог необходим свободный доступ к ресурсам, прежде всего к вяжущему – битуму и качественным минеральным материалам. Необходимость наличия недорогих в применении и качественных ресурсов при соблюдении природоохранного законодательства требует оценки используемой продукции в течение всего ее жизненного цикла. Поэтому дорожно-строительной отрасли необходимо сосредоточиться на комплексном управлении ресурсами – минеральными материалами и вяжущим.
Гранулят старого асфальтобетона (ГСА) достаточно давно используется в качестве сырья при строительстве низко нагруженных и сельских дорог. В то же время при рациональном использовании данный материал является более ценным продуктом, чем просто твердым наполнителем в указанных применениях. Сегодня широко признано и распространено использование 10–20 % ГСА в составе новой горячей асфальтовой смеси. В некоторых странах, в частности в Германии и Голландии, уже используют порядка 50–60 % ГСА в горячих асфальтовых смесях и проводятся работы по дальнейшему повышению этого уровня.
ГСА – ценный ресурс, польза от применения его в горячих асфальтобетонных смесях состоит в следующем:
– сокращении расхода первичного сырья (вяжущего, минеральных материалов);
– сокращении объема перевозок для транспортировки сырья;
– снижении стоимости исходных материалов при производстве горячего асфальтобетона;
– сокращении выбросов CO2·
Главная задача заключается в том, где взять ресурсы для удовлетворения и поддержания темпов роста строительства в дорожной отрасли. В этих условиях увеличение процентной дли ГСА в горячих асфальтобетонных смесях является важным решением с экономической и природоохранной точек зрения. При этом материалы, из которых изготовлено дорожное покрытие, можно рассматривать как потенциальный источник вторичного использования минерального наполнителя и битумного вяжущего.
В рамках действующего с 1 июля 2013 года ГОСТ Р 55052-2012 ГСА можно охарактеризовать как ценный материал, пригодный для повторного использования в новой горячей асфальтобетонной смеси. Новый стандарт близок к аналогичным европейским стандартам на асфальтобетон EN 13108-01 и гранулят старого асфальтобетона EN 13108-08. В ближайшем будущем этот стандарт позволит повысить уровень использования ГСА и на практике оценить его достоинства с соблюдением технических условий на высококачественные материалы для дорожной одежды.
Сегодня наибольшую техническую трудность представляет повторное использование вяжущего вещества в ГСА. Ограничивающим фактором является процесс старения битума. Механизм старения сложен и предполагает негативное действие окислительных процессов и изменение химической структуры битума. И то и другое усиливает жесткость материала и делает его хрупким. С одной стороны, жесткость можно считать достоинством, но с другой – увеличивается склонность покрытия к растрескиванию, особенно зимой в условиях низких температур. Технология, позволяющая использовать большую процентную долю ГСА (до 100 %), должна обеспечить восстанавление свойств старого вяжущего.
Еще одна трудность при повторном использовании ГСА возникает во время приготовления и применения горячей асфальтовой смеси. В случае применения ГСА более 20 % необходимо оборудование для его предварительного нагрева с целью равномерного смешения с впервые используемыми сыпучими материалами и свежим битумом.
Для этих целей ГК «Растом» предлагает новую присадку Sylvaroad RP 1000 производства компании Аризона Кемикл (Arizona Chemical) на основе возобновляемых ресурсов, действие которой позволяет вернуть вяжущему в составе ГСА утраченные свойства и текучесть. Эффективность присадки оценивалась в лаборатории, также были проведены успешные дорожные испытания. Результаты неизменно показывают, что эта технология позволяет использовать в смесях 20–50 % ГСА и более. Произведенная оценка действия присадки в сочетании с ГСА из России показала, что присадка помогает вернуть старому битуму свойства стандартного битума – БНД 60/90. Ниже представлены основные результаты испытаний.
Пробы ГСА были отобраны из отвалов с крупнозернистым (0/20) и мелкозернистым (0/5) ГСА. Экстрагирование было произведено с применением растворителя, который позволяет регенерировать вяжущее.
Для регенерации битума из двух разных источников ГСА был использован роторный испаритель, что позволило установить наличие реальных свойств вяжущего и указало на их неоднородность. Полученные данные представлены в таблице в сравнении с техническими условиями на стандартную марку дорожного битума БНД 60/90. Как видно, оба исходных образца вяжущего ГСА достаточно жесткие и далеки от соответствия техническим условиям
Свойства ГСА могут различаться в зависимости от источника, возраста и местонахождения. При рассматрении возможности повторного применения более 20 % ГСА в новых асфальтобетонных смесях необходимо учитывать неоднородность свойств старого вяжущего.
Затем в вяжущее была введена присадка, 5 и 10 % от его объема. На рисунке 1 показана полученная пенетрация при 25 °C и температура размягчения. Дозировка присадки 5–10 % от объема вяжущего означает, что на 1 т производимой асфальтобетонной смеси, содержащей 40 % ГСА, для восстановления его свойств до степени, отвечающей требуемым техническим условиям, достаточно всего 1–2 кг присадки.
Присадка восстанавливает свойства вяжущего в составе регенерированного асфальта так, что оно начинает вести себя как стандартный битум, что позволяет повторно использовать 20–50 % ГСА или теоретически до 100 % в конечной смеси в сочетании со стандартным битумом.
С точки зрения производства и применения асфальтобетонной смеси, содержащей ГСА, необходимо дополнительно учесть вязкость при повышенной температуре. Вязкость – важный параметр для определения подходящей температуры смешивания на асфальтовом заводе. На рисунке 2 сравнивается вяжущее из ГСА без присадки, стандартное первичное вяжущее БНД 60/90 и вяжущее ГСА с присадкой в двух дозировках, упомянутых ранее.
Вяжущее ГСА требует температуры нагрева в 170 °C – тогда оно станет достаточно текучим, чтобы смешаться со свежими сыпучими материалами, а для обычного битума БНД 60/90 достаточно 150–155 °C. Если использовать присадку Sylvaroad RP 1000, вязкость можно уменьшить до уровня, присущего первичному битуму БНД 60/90.
Присадка Sylvaroad RP 1000, снижая вязкость вяжущего в ГСА, позволяет не только повторно использовать сыпучие материалы, 
но и уменьшить потребность в первичном битуме. Это дает значительное сокращение издержек, поскольку уменьшается объем впервые используемых материалов, битума и минеральной части. На рисунке 3 представлен примерный сравнительный анализ стоимостных показателей для Центрального региона России применительно к асфальтовым смесям без ГСА и смесям с ГСА и присадкой Sylvaroad RP 1000. Экономия может составить 15 % для смеси с 40 % ГСА и присадкой Sylvaroad RP 1000 по сравнению со смесью без ГСА.
В заключение отметим, что для поддержания устойчивого экономического роста и восполнения потребности в новых и более качественных дорогах необходимо оценивать рациональность использования сырья на протяжении всего жизненного цикла в условиях ограниченного доступа к новым сырьевым материалам. Для удовлетворения текущего и перспективного спроса на создание и ремонт дорожной сети необходимо уже сегодня внедрять новые технические решения. В России внедрение новых стандартов на асфальтовые смеси позволяет начать использование гранулята старого асфальтобетона в новых горячих асфальтовых смесях. Однако для извлечения максимальной пользы от повторного применения ГСА в больших количествах следует обеспечить должный уровень качества конечной асфальтовой смеси. Предлагаемое техническое решение позволяет добиться этого, используя ГСА в новых смесях и восстанавливая его свойства, обеспечивая значительную экономию при полном соблюдении требуемых технических условий.
Е. А.Смирнов при участии инженера Лоран Поро (Laurent Porot),кандидата технических наук И. А. Зайцева, Ф. И. Либина
