Дорожное строительство потребляет значительные объемы материалов для устройства конструктивных слоев дорожных одежд и, соответственно,располагает значительными резервами ресурсосбережения при производстве работ по строительству и ремонту дорожных конструкций. Анализ показывает, что ресурсосбережение за счет использования эффективных и экономных технических решений может быть достигнуто как на стадиях производства дорожно-строительных материалов и их транспортирования к месту производства работ, так и за счет расширения применения местных материалов, совершенствования технологических процессов и повышения долговечности дорожных конструкций при строительстве и ремонте автомобильных дорог и, как следствие, сокращения затрат на ремонтные работы в процессе эксплуатации.

Расход материалов на строительство и ремонт дорожных покрытий

На устройство 1 км дорожного асфальтобетонного покрытия требуется около 1500-2000 т асфальтобетонной смеси (при расчетной ширине покрытия 7 м и толщине слоев покрытия 10 см). Соответственно, расход материалов для приготовления этого количества асфальтобетонной смеси составляет 700​-1200 т высокопрочного щебня, 600-​800 т песка, 75​-120 т минерального порошка и 80-​100 т битума.

В расчете на 100 км дорожных асфальтобетонных покрытий требуется в среднем около 170 тыс. т асфальтобетонной смеси, для производства которой нужно израсходовать (в среднем): щебня ​ около 90 тыс. т, песка – 70 тыс. т минерального порошка – 10 тыс. т, битума – 9 тыс. т. Общая стоимость применяемых материалов составляет около 350 млн. рублей.

Удельный расход дорожно-строительных материалов при ремонте 1 км дорожного покрытия (при укладке нового слоя покрытия толщиной 5 см) в среднем составляет 350 м3, или около 800 т, что требует, соответственно, щебня около 400 т, песка ​ 300 т, минерального порошка ​ 60 т, нефтяного битума ​ 40 т.

Для устройства 1 км асфальтобетонного покрытия на магистральной многополосной автомобильной дороге (шириной 21 м) при толщине слоя покрытия 18 см требуется около 9 тыс. т асфальтобетонной смеси, в том числе щебня ​ 4 600 т, песка ​ 3 200 т, минерального порошка ​ 700 т и нефтяного битума – 500 т.

Эффективное и рациональное использование ресурсов

В современных условиях активное использование ресурсосберегающих технологий является одним из наиболее актуальных направлений экономии материальных, энергетических и финансовых затрат при проведении дорожных работ. В решении проблем ресурсосбережения можно выделить три основных направления экономии и эффективного использования ресурсов:

  • широкое применение местных материалов;
  • использование вторичных материальных ресурсов;
  • продление сроков службы дорожных конструкций.

В направлении применения местных материалов следует отметить в первую очередь такие технические решения, как использование местных малопрочных каменных материалов, материалов из месторождений битумсодержащих пород, горючих сланцев и других местных ресурсов.

Значительная доля затрат при проведении работ по улучшению транспортно-эксплуатационного состояния дорожной сети приходится на устройство слоев асфальтобетонных покрытий. Асфальтобетон должен соответствовать требованиям действующего в России ГОСТ 9128 «Смеси асфальтобетонные дорожные, аэродромные и асфальтобетон».

Согласно ГОСТ 9128, на дорогах 1​2-й технической категории дорожно-климатических зон необходимо применять асфальтобетонные смеси 1-й марки, приготавливаемые с использованием щебня из изверженных или метаморфических пород марки не ниже 1200 либо осадочных пород марки не ниже 1000. Для дорог 3-й технической категории допускается применение асфальтобетонных смесей 2-й марки, приготавливаемых с использованием щебня из изверженных или метаморфических пород марки не ниже 1000 либо осадочных пород марки не ниже 800 (для смесей типов А и Б).

В связи с тем что на территории многих регионов России ресурсы высокопрочных каменных материалов ограничены, а местные осадочные материалы (известняки) имеют в основном прочность, соответствующую марке 600 и ниже, перспективной является технология применения асфальтобетонных смесей, позволяющая сократить потребность в применении дальнепривозного высокопрочного щебня за счет частичной (или полной) замены его местным известняковым щебнем, что позволит существенно снизить стоимость строительства и ремонта дорожных асфальтобетонных покрытий.

Технические решения по расширению применения местных малопрочных известняков могут дать довольно высокий экономический эффект. Такие решения были разработаны в ФГУП Росдорнии и отражены в утвержденных Минавтодором РСФСР «Рекомендациях по применению асфальтобетонов на основе разнопрочных каменных материалов» и Технических условиях ТУ 218 РСФСР 541-86 «Смеси асфальтобетонные дорожные из разнопрочного щебня», утвержденных Российским управлением Госстандарта СССР 25.04.86 за № 002/025800 [1]. Указанные документы предусматривают возможность замены 25​50 % высокопрочного щебня местным известняковым щебнем. Разработанная технология нашла отражение в работе «Разработка и внедрение комплекса ресурсосберегающих технологий возведения зданий и дорожно-транспортных сооружений повышенной долговечности», за которую в 2011 году коллективу авторов указом президента В. В. Путина была присуждена Премия Правительства РФ (Распоряжение Правительства РФ от 06.02.12 № 146-р «О присуждении премий Правительства РФ 2011 г. в области науки и техники»).

Наряду с указанной технологией на дорогах местной сети с небольшой интенсивностью движения возможно применение асфальтобетонных смесей, приготавливаемых полностью на известняковом щебне, что также дает существенный ресурсосберегающий эффект. При устройстве слоев дорожных оснований эффективным является применение слоев из щебня марок 600 и даже 400, укрепленных жидким битумом способом пропитки.

Расчет экономического эффекта от замены части высокопрочного щебня стоимостью 1700-​2000 руб./м3 местным известняковым щебнем стоимостью 1300-​1500 руб./м3 показывает, что при устройстве дорожных покрытий помимо экономии высокопрочного щебня достигается и сокращение финансовых затрат в размере от 0,5 до 4 млн. руб./км в зависимости от категории дороги.

Объемы поставок высокопрочного щебня для строительства и ремонта дорог весьма велики и при устройстве 1 км верхнего слоя покрытия на дорогах местной сети использование ресурсосберегающей технологии позволяет высвободить 7​8 железнодорожных вагонов, необходимых для доставки высокопрочного щебня в районы строительства, а для строительства дорог 1-й и 2-й технической категории – до 70 вагонов и более, что позволяет значительно сократить затраты энергии на перевозку.

Следует отметить также возможности использования местных ресурсов природных битумсодержащих материалов, в том числе песков, песчаников, известняков, а также природных битумов. Рекомендации по применению таких материалов разработаны Росдорнии [2].

Применение вторичных материальных ресурсов включает в себя прежде всего использование продуктов переработки изношенных автомобильных шин, продуктов дробления отфрезерованного асфальтобетона, продуктов дробления отслуживших бетонных плит, зол-уноса ТЭС, золошлаковых материалов, фосфогипса, кислого гудрона, порошкообразных отходов промышленности, остаточных продуктов нефтепереработки, лесопереработки, коксохимических производств и др. Существуют многочисленные работы по применению указанных материалов.

В качестве примеров можно назвать ряд разработок, выполненных с участием автора, по применению в составе асфальтобетона добавок серы, дробленой резины, асфальтовой крошки, получаемой при фрезеровании покрытий при их ремонте, порошкообразных отходов промышленности [3, 4, 5, ​6].

К техническим решениям, обеспечивающим продление сроков службы дорожных конструкций, относится в первую очередь совершенствование нормативно-технической базы в части требований к качеству применяемых материалов, методов расчета и проектирования дорожных конструкций, технологических процессов и оборудования для строительства и ремонта дорожных конструкций, разработка составов материалов с повышенными физико-механическими свойствами.

Продление сроков службы дорожных конструкций позволяет сократить расход материальных и финансовых затрат на периодическое проведение ремонтных работ в процессе эксплуатации дорог. В частности, в настоящее время на ремонт дорожных асфальтобетонных покрытий, составляющих основу дорожной сети страны, расходуется значительно больше средств, чем на новое строительство, несмотря на важность развития в стране сети дорог с усовершенствованными типами покрытий. Известно, что на дорогах с высококачественным асфальтобетонным покрытием расход топлива при движении автотранспорта на 10​15 % меньше, чем на дорогах с изношенным асфальтобетонным покрытием, и на 20​30 % меньше, чем на дорогах, не имеющих высококачественных асфальтобетонных покрытий. При значительных объемах автотранспортных перевозок в стране суммарная экономия топлива при движении миллионов автомобилей составляет миллионы тонн в год, не говоря уже об экономии финансовых средств и снижении износа автотранспортных средств.

Продление сроков службы асфальтобетонных покрытий может быть достигнуто и путем существенной переработки ГОСТ 9128, о необходимости чего автор неоднократно ставил вопрос в печати [7], а также за счет совершенствования методов проектирования дорожных конструкций, в частности детального учета широкого диапазона вариаций свойств асфальтобетона в процессе эксплуатации в различных климатических условиях [8].

Важным для решения данного вопроса является повышение качества дорожных битумов. В этом направлении также имеются многочисленные разработки, в частности по модификации битумов добавками полимеров, олигомеров, адгезионными добавками и пр. [9; 10].

Отмеченные выше ресурсосберегающие технические решения обеспечивают наряду с экономией материальных затрат существенную экономию энергетических ресурсов, анализ использования которых на разных стадиях строительства дорожных асфальтобетонных покрытий приведен в работе [11]. Так, только на производство, переработку и транспортирование требуемых для ремонта дорожных покрытий материальных ресурсов энергетические затраты составляют порядка 500 ГДж на 1 км дороги (около 10 т условного топлива или 60 тыс. кВт ч).

Несмотря на наличие широкого спектра разработанных ресурсосберегающих технологий, возможности более экономного использования местных материальных ресурсов, вторичных продуктов промышленного производства, способов модификации применяемых материалов, совершенствования методов проектирования конструкций и системы технических требований реализуются далеко не в полной мере, что указывает на дальнейшее более экономное расходование материальных, энергетических и финансовых затрат при строительстве и ремонте автомобильных дорог.

Доктор технических наук А.В. Руденский.

Литература:
1. Рекомендации по применению асфальтобетонов на основе разнопрочных каменных материалов / ЦБНТИ МАД РСФСР. М., 1986. С. 25.
2. Руководство по применению битумсодержащих песков и песчаников в дорожном строительстве / ЦБНТИ МАД РСФСР. M., 1979. C. 33.
3. Руководство по применению порошкообразных отходов промышленности в качестве минерального порока в асфальтобетонах 1-й и 2-й марок / Гипродорнии. M., 1988. C. 29.
4. Руденская И. М. О применении серы и серосодержащих отходов промышленности в дорожном строительстве // Труды Росдорнии. M., 2000. Вып. 10. С. 123​126.
5. Руденский А. В., Марьев В. А. Применение резиновой крошки для повышения качества дорожных битумов и асфальтобетонов // Дороги России ХХI века. 2004. № 5. С. 62​67.
6. Технические рекомендации по применению асфальтобетонных смесей, модифицированных добавками старого асфальтобетона / НИИМосстрой, ТР 197-08. M., 2008. C. 22.
7. Руденский А. В. О необходимости коренной переработки ГОСТа на асфальтобетон // Труды Ассоциации исследователей асфальтобетона. М., 2013. C. 98​104.
8. Руденский А. В. Анализ работы асфальтобетонных покрытий как конструкций с нестационарными эксплуатационными характеристиками // Труды Гипродорнии. М., 1979.
9. Руденский А. В. Повышение качества битумов – важнейшее направление повышения эффективности строительства и ремонта дорожных асфальтобетонных покрытий // Материалы Международной конференции «Битум в дорожном строительстве». М., 2005. С. 5​13.
10. Руденский А. В., Лобанов В. В. Олигомербитумные вяжущие – перспективное направление получения высококачественных модифицированных битумов для дорожного строительства // Труды конференции РГУ нефти и газа. М., 2013. C. 36​39.
11. Руденский А. В. Анализ энергозатрат – объективный критерий технической эффективности решений по строительству и ремонту дорожных асфальтобетонных покрытий // Дороги России ХХI века. 2005. № 4. С. 52​61.