Новые технологии для российских дорог протестируют в условиях аномальных морозов, проверят на устойчивость к жаре и совместимость со слабыми грунтами и оползневыми массивами. Для этих испытаний в России впервые появятся четыре дорожных полигона. В том числе единственная в мире исследовательская база в районе вечной мерзлоты.
Лучшая лаборатория
Новые технологии нельзя внедрять наобум. Поэтому Росавтодор активно наращивает испытательную базу. Для каждой климатической зоны и региона страны будет подбираться оптимальный состав дорожных материалов и технологий. Таким образом, удастся заметно увеличить продолжительность службы дорожных покрытий и сократить бюджетные расходы на последующий ремонт трасс.
Сейчас большинство дорожных экспериментов проводятся в действующей лаборатории Управления федеральных автомобильных дорог Москва--Бобруйск в Калуге. Она по праву считается лучшей в стране. Такое звание ей присвоили президиум Общероссийского отраслевого объединения работодателей в дорожном хозяйстве АСПОР и ЦК Общероссийского профсоюза работников автомобильного транспорта и дорожного хозяйства по итогам конкурса "Дороги России-2013".
Ученые испытывают асфальтобетоны, битумные вяжущие, каменные материалы. Для всех операций имеются отдельные лабораторные помещения. Испытания дорожно-строительных материалов проводятся не только в соответствии с отечественными стандартами, но и с ведущими европейскими методиками. Для этого лаборатория получила британское испытательное оборудование фирмы Coopeer Tehnology. Под эти современные приборы была разработана программа "Повышение качества дорожных работ", которая в настоящее время активно реализуется на различных объектах дорожной сети по всей территории страны.
Кроме того, в распоряжении специалистов-дорожников полный набор средств для измерений и испытания битумного вяжущего. Например, в лаборатории проводится оценка старения битумов в тонкой пленке. Для этого моделируются процессы в ходе приготовления асфальтобетонной смеси, что позволяет предсказывать изменение свойств битума с момента его получения и до момента попадания в покрытие.
Также на базе лаборатории функционирует уникальный аппарат, позволяющий моделировать многократный проезд колес по асфальту в условиях повышенной температуры с одновременным измерением глубины колеи. Например, в ходе испытаний было установлено, что применение полимерно-битумных вяжущих способно сократить размер образуемой колеи до двух раз.
В будущем в Управлении федеральных автомобильных дорог Москва--Бобруйск планируют установить новейшую информационную систему, которая позволит проводить все испытания в автоматическом режиме. Для этого нужно будет лишь поместить интересующий образец в прибор, и компьютер сам проведет необходимые тесты, внесет результаты в базу данных и распечатает готовый протокол исследований. Эта инновация позволит увеличить производительность и контролировать дорожные работы в большем объеме.
Но далеко не все можно выяснить в лабораторных условиях. Поэтому для работы "в поле" на руках у испытателей более 50 приборов экспресс-контроля: для определения светоотражающих характеристик дорожной разметки и знаков, портативный измеритель коэффициента сцепления, плотномер асфальтобетона. Имеется особый комплект, позволяющий на месте проверить толщину защитного слоя бетона и качество применяемой арматуры любой мостовой конструкции.
Эксперименты
За пять лет работы лаборатория управления Москва--Бобруйск позволила дорожникам сделать немало полезных выводов. Так, испытания показали, что наибольшие изменения свойств битума при его подготовке происходят на этапе хранения в расходных емкостях перед подачей в смеситель. То есть в состав асфальтобетона вяжущее попадает, значительно изменив свои первоначальные свойства. А это напрямую влияет на сокращение срока службы автомобильных дорог.
При испытаниях разных гранулометрических типов асфальтобетонов на колееустойчивость свое явное преимущество показали многощебенистые асфальтобетоны. Именно им отдается сейчас предпочтение экспертов.
"Результаты этих исследований позволят на стадии проектирования заложить асфальтобетон с высокими показателями срока службы и эксплуатационными свойствами",— отмечает начальник ФКУ Упрдор Москва--Бобруйск Константин Пустогаров.
Калужские специалисты тщательно изучили применение перегружателя асфальтобетонной смеси — новую технологию, которую сейчас активно внедряет Росавтодор. Эксперимент доказал, что повторное перемешивание смеси перед укладкой позволяет избежать впоследствии как температурной сегрегации, так и неоднородности состава. А с учетом того, что новые смеси становятся более жесткими, применение перегружателей должно стать обязательным условием.
Кроме того, ученые помогают Росавтодору контролировать нерадивых подрядчиков. Так, силами калужской лаборатории был приостановлен ремонт автодороги А-141 Брянск--Смоленск на участке обхода города Брянска из-за постоянного несоответствия зернового состава выпускаемой смеси.
Испытательные площадки
Но далеко не все можно выяснить в лаборатории и на обычной дороге с прибором экспресс-контроля в руке. Иногда нужны долгие и разносторонние испытания в полевых условиях.
"У нас нет возможности наблюдать асфальтобетон четыре-пять лет при высокой интенсивности движения. А при увеличении срока службы в три раза нам понадобится 15 лет на федеральной трассе, чтобы подтвердить или опровергнуть это утверждение. Испытать такие материалы можно только на полигоне",— рассказывает глава Росавтодора Роман Старовойт.
Однако проблемы могут быть не только со временем, но и с местом для проведения исследований. Например, существуют идеи использовать в цементобетоне и асфальтобетоне серу, огромное количество которой скапливается при очистке добытого газа и нефти.
"При температуре 113 градусов сера переходит в текучее состояние, а когда она кристаллизуется, ее можно использовать в качестве вяжущего,— рассказывает Роман Старовойт.— Этот продукт требует специальной обработки, и испытать его применение можно только на полигонах, чтобы понять, в каких концентрациях сера может быть использована".
Дороги высоких технологий
За последние 20 лет испытательная база в российской дорожной отрасли была во многом утрачена. Да и новые технологии требуют более современных подходов, чем применялись в СССР. Так что четыре испытательных полигона, которые будут построены в ближайшие годы, должны кардинальным образом изменить сложившуюся ситуацию.
Современные полигоны строятся в двух видах. Это либо кольцо, по которому гоняют специально нагруженные испытательные машины, или участок обычной дороги с внедренными датчиками различного функционала. Такой подход принят в США, странах Западной и Северной Европы и в Азии.
Опытный участок — это несколько километров федеральной трассы, разделенной на отдельные секции. Благодаря этому испытание разных дорожных технологий и материалов можно проводить одновременно. Водители, проезжающие по усеянному датчиками асфальту испытательного полигона, никакой разницы не заметят. Внешне это будет совершенно обычная дорога 1-й технической категории.
От Черного моря до вечной мерзлоты
Одним полигоном не обойтись, ведь в российской классификации отечественные дороги делятся на пять разных климатических зон, каждая из которых делится на отдельные подзоны. И условия эксплуатации всюду разные.
"Две трети территории страны — вечная мерзлота, значит, там тоже должен быть полигон, чтобы испытывать дорожные технологии,— объясняет Роман Старовойт.— Есть также регионы с высокими температурами, горными условиями".
Южный полигон Росавтодора в Краснодарском крае будет состоять сразу из трех частей. Участок изучения дорожных конструкций разместится на автомобильной дороге А-146 Краснодар--Новороссийск и два участка изучения оползней — на автомобильной дороге М-27 и "Обходе г. Сочи". Основные направления исследований в этой зоне — обеспечение устойчивости дорожных покрытий к пластическим деформациям в жаркий период года и совершенствование методов противодействия оползневым процессам на горных склонах.
В центральной зоне главными вопросами для ученых станут обеспечение устойчивости земляного полотна на слабых грунтах, увеличение долговечности дорожных одежд в условиях высокой интенсивности движения и повышение устойчивости дорожных покрытий к образованию трещин и колеи (в том числе в результате износа шипами). Этот полигон построят в Санкт-Петербурге на Кольцевой автодороге (по правому направлению движения).
Беспрецедентным станет строительство полигона в зоне вечной мерзлоты, где новые дорожные технологии будут проходить испытание суровыми морозами и сложными грунтами. Его построят на трассе М-56 "Лена" между 1078 и 1086 км. Такого автополигона нет нигде в мире. Дорожники будут активно сотрудничать с уникальным российским Институтом мерзлотоведения им. П. И. Мельникова. Договоренность с учеными уже достигнута.
На зону вечной мерзлоты приходится более 60% территории Российской Федерации. Там необходимо применять технологии, которые не позволяют грунту оттаивать и сохраняют его естественные свойства. При этом испытания на северном полигоне скажутся и на дорогах в других широтах.
Четвертый полигон построит государственная компания "Автодор". Для объекта выбран участок в Ростовской области на магистрали М-4 "Дон". Разработка проекта и строительство в программе инновационного развития компании намечены на ближайшие два года.
На базе дорожных исследовательских центров будут проводиться испытания конструкций мостов, новых типов балок, новых видов покрытий автомобильных дорог и многое другое. Это даст возможность получить опробованные и эффективные технические решения для внедрения на федеральных дорогах. А результаты удачных испытаний материалов и конструкций могут стать базой для написания будущих ГОСТов.
Испытательные полигоны позволят подбирать оптимальный состав дорожных материалов для каждой климатической зоны
Скользкая тема
Недавно был проведен конкурс по изучению последствий применения зимней резины. Привычные шипованные шины стали для российских дорог большой проблемой. Раньше считалось, что колея в основном образуется на правых полосах, по которым идут большегрузы. Но теперь все больше разрушается дорожное полотно слева, где газуют легковые машины на "шиповке". Что характерно, колеи сильнее образуются в зимний период. Можно было бы пойти по пути Западной, Южной и Восточной Европы, где такой тип шин запрещен в принципе. Но отечественные дорожники стремятся к разумным ограничениям, как в Северной Европе, где шипы разрешены, но строго в определенное время. А вот понять, когда шипованная резина действительно необходима, а когда — нет, поможет заказанное Росавтодором исследование.