Оборудование для ремонта трещин

Как и все люди, дорожники во всем мире мечтали о дорожном покрытии, которое бы длилось вечно. Но из-за различных факторов, воздействующих на дорожное покрытие, со временем появляются дефекты, особенно трещины. Если не отремонтировать их вовремя, они могут стать причиной разрушения дорожного покрытия.

Наиболее распространенным видом дефектов дорожного покрытия являются трещины

Однако и первое, и второе пока остается несбыточной мечтой

Трещины классифицируются по ширине на узкие – до 5 мм, средние – 5–10 мм и широкие – 10–30 мм.

В зависимости в основном от ширины и причин образования трещин выбирается технология их ремонта и состав применяемого оборудования. Основной задачей при ремонте трещин является предотвращение проникновения через них воды в нижележащие слои дорожной одежды. Гидроизоляция трещин достигается за счет их герметизации битумом или специальными материалами – резинобитумной или битумно-полимерной мастиками.

Следует сразу отметить, что для обеспечения качества герметизации трещин необходимо в первую очередь ориентироваться не на битум, а на мастики горячего применения, физико-механические свойства которых значительно превосходят свойства битума. В настоящее время как отечественные, так и зарубежные фирмы выпускают широкую гамму мастик, лучшими из которых по эксплуатационным качествам являются битумно-полимерные.

При выборе мастик необходимо ориентироваться на их основные свойства: температуру размягчения, которая у отдельных марок составляет +100°С; температуру хрупкости (до −50°С); относительное удлинение (до 150% при температуре +20°С), эластичность (до 95%).

Помимо мастики, огромное влияние на качество герметизации трещин оказывает правильный выбор и строгое соблюдение технологии производства работ и применяемого оборудования.

Узкие трещины не требуют большого набора сложных технологических операций. Как правило, трещины шириной до 5 мм очищают продувкой сжатым воздухом, просушивают, прогревают и заполняют битумной эмульсией или мастикой с высокой проникающей способностью. Просушку трещины, как правило, совмещают с операцией прогрева, при этом необходимым условием является нагрев зоны трещины до температуры не менее 80°С.

Средние и широкие трещины изначально должны быть оценены на предмет разрушения кромок. В случае, если трещина имеет разрушенные кромки, технология ремонта должна начинаться с операции ее разделки, то есть искусственного расширения ее верхней части с образованием камеры, в которой обеспечивается оптимальная работа герметизирующего материала на растяжение в период раскрытия трещины. Причем ширина камеры должна быть не меньше зоны разрушения кромок трещины. Для создания наилучших условий работы герметика в камере соотношение ее ширины и глубины обычно принимается как 1:1. Кроме того, при определении геометрических размеров камеры необходимо учитывать максимально возможное раскрытие трещины и относительное удлинение используемого герметизирующего материала. Обычно ширина камеры находится в пределах 12–20 мм.

В случае, когда кромки трещины не подвергались разрушению и имеется возможность качественно загерметизировать трещину без ее разделки, данную операцию можно исключить из технологического процесса.

Следует отметить, что операция фрезерования или разделки трещины является наиболее дорогостоящей из-за высокой стоимости применяемого инструмента, и включение ее в технологию производства работ должно быть экономически и технически обосновано.

Важнейшим условием обеспечения качества герметизации трещин является наличие хорошего сцепления герметика со стенками неразделанной трещины или отфрезерованной камеры. В связи с чем большое внимание уделяется проведению подготовительных работ по очистке и просушке трещины. Даже небольшое количество грязи или влаги в полости трещины не позволяет обеспечить надежную адгезию мастики к ее стенкам. В некоторых случаях для улучшения адгезии производят подгрунтовку стенок отфрезерованной камеры праймером – маловязкой пленкообразующей (склеивающей) жидкостью.

Однако данная операция более эффективна при ремонте цементобетонных, чем асфальтобетонных покрытий. Для асфальтобетонных покрытий более целесообразно использовать прогрев зоны трещины до температуры, при которой происходит выделение вяжущего из асфальтобетона на стенках трещины, которое увеличивает прочность сцепления герметика со стенками. Бесспорно, основной технологической операцией при ремонте трещин является их заливка горячей мастикой. Мастика предварительно нагревается до температуры 150–180°С, после чего подается в устроенную камеру или непосредственно в полость трещины.

При этом в зависимости от применяемого оборудования можно либо произвести герметизацию самой трещины, либо одновременно с заливкой устроить на поверхности покрытия в зоне трещины пластырь. Такой пластырь шириной 6–10 см и толщиной 1–3 мм позволяет укрепить кромки трещины и предотвратить их разрушение. Однако опыт проведения таких работ на МКАД показывает, что устройство пластыря в зоне трещины на автомобильных дорогах с высокой интенсивностью движения малоэффективно, так как материал пластыря довольно быстро разрушается колесами движущегося транспорта.

Завершающей операцией технологии ремонта трещин является присыпка загерметизированной трещины дробленым сухим песком фракции 3–5 мм, близким по цвету основному минеральному материалу покрытия. Присыпка служит для восстановления общей текстуры и шероховатости покрытия, а также предотвращает налипание мастики на колеса автомобиля.

Технологический процесс санации трещин должен быть практически непрерывен. Операции очистки от пыли и грязи, просушки, прогрева и заливки трещин должны переходить одна в другую при минимальном разрыве по времени.

Технология санации трещин реализуется комплектом оборудования, состоящим в общем виде из фрезы для разделки трещин, механической щетки, компрессора, газогенераторной установки, плавильно-заливочной машины, оборудования для присыпки загерметизированной трещины. Ведущими зарубежными фирмами по выпуску комплектов оборудования или отдельных его видов для санации трещин, активно работающими на российском рынке, являются Breining (Германия), Grun (Германия), Schaefer (Германия), Crafco (США), Stow (США), Cedima (Германия), Strassmayr (Австрия). Все эти фирмы производят оборудование для разделки трещин. В России данное оборудование выпускает фирма «Сплитстоун». Все виды выпускаемого оборудования подразделяются в основном по типу подачи на ручные и самоходные, а также по типу используемого инструмента – алмазный или с твердым сплавом.

Рис.1. Оборудование для разделки трещин фирмы Cedima (Германия)

Фирма Cedima выпускает ручную машину для фрезерования трещин модели СRF-60В (рис. 1). Машина предназначена для разделки трещин как в асфальтобетонных, так и в цементобетонных покрытиях. Компактная жесткая рама установлена на специальный колесный ход, который позволяет точно отслеживать конфигурацию трещины при ее фрезеровании. В качестве режущего инструмента используются или алмазные круги малого диаметра, объединенные в пакет, или специальные алмазные фрезы с требуемой шириной режущей кромки. Разделка трещин обычно осуществляется без охлаждения режущего инструмента, то есть используются круги или фрезы для так называемого «сухого» резания. Вместе с тем для связывания пыли, образующейся в процессе резания на машине, имеется водяной бак с гибким подводом воды. Кроме того, пыль из зоны работ может быть также удалена пылесосом, для чего на машине предусмотрено стандартное его подсоединение. Привод режущего инструмента осуществляется от бензинового двигателя через клиноременную передачу. Фирма также выпускает модификацию машины, оснащенную электродвигателем. Машина для разделки трещин модели СRF-60B успешно использовалась при проведении этих работ на МКАД.

Для разделки трещин в асфальто- и цементобетонных покрытиях предназначено также оборудование фирмы Grun. Машина в процессе работы передвигается вручную, производя разделку трещины алмазным инструментом. На ее раме штатно устанавливается пылесос типа циклон для удаления пыли из зоны резания. Так же как и на машине фирмы Сеdima, имеется ручной рычаг для быстрого вывода режущего инструмента с целью предохранения его от поломок.

Аналогичные машины для разделки трещин, использующие алмазный инструмент, выпускает фирма Stow. Модели машин RСС 130Н и С-10, отличающиеся легкостью управления и хорошей маневренностью, могут быть использованы для фрезерования любых криволинейных трещин.

Машина модели FF6-SF для разделки трещин фирмы Вreining имеет существенные отличия от аналогичных машин упоминавшихся ранее фирм, основным из которых является тип используемого режущего инструмента – фрезы с твердым сплавом. В отличие от алмазной резки, когда щебень в асфальтобетонном покрытии разрезается, при фрезеровании твердым сплавом происходит дробление крупных зерен щебня.

Рис. 2. Установка для разделки трещин фирмы Crafco (США)

При этом, в случае использования для устройства покрытия асфальтобетонной смеси с крупным заполнителем фракции 20 мм и более, происходит вырывание крупных частиц щебня из кромки разделываемой трещины и в целом уменьшение прочности покрытия в зоне трещины. Оборудование с твердым сплавом целесообразно применять при разделке трещин в асфальтобетоне с максимальной крупностью заполнителя 10 мм и менее.

Вторым существенным отличием машины FF6-SF является наличие гидравлического привода режущего инструмента. Выхлопная труба дизельного двигателя, установленного на раме машины, смонтирована таким образом, чтобы отходящие газы были направлены в зону работы фрезы для удаления из разделываемой трещины продуктов резания. Следует также отметить, что режущий инструмент на машине расположен в передней ее части, а управляющий ею оператор находится сзади, что ограничивает обзор зоны производства работ.

Машина для разделки трещин модели РС-200 фирмы Crafco (рис.2) отличается конструкцией режущего узла, с помощью которого фреза точно повторяет конфигурацию трещины, какой бы извилистой она ни была. В качестве режущего инструмента на машине используются фрезы с твердым сплавом, которые могут разделывать трещины как в асфальтобетонных, так и в цементобетонных покрытиях.

Привод шпинделя, на котором монтируется режущая фреза, осуществляется от бензинового 2-цилиндрового двигателя через клиноременную передачу. В отличие от большинства машин, где заглубление режущего инструмента производится механическим способом, на модели РС-200 имеется электрогидравлический привод установки глубины резания. Машина обладает высокой производительностью, которая в зависимости от глубины и ширины обработки, а также обрабатываемого материала находится в пределах 300–600 м/час.

Рис. 3. Фрезеровальные диски с твердосплавным покрытием
для машин S-FF 12/F и S-FF 19/F фирмы Schaefer (Германия)

Машины, выпускаемые фирмами Schaefer и Strassmayr имеют привод хода, и также в качестве инструмента на них используются фрезы с твердым сплавом. Особенностью твердосплавного инструмента является возможность его затачивания, если он затупился в процессе работы. Самоходные машины моделей S-FF12, S-FF19 (рис. 3) и S-FF27 обладают высокой производительностью. Гидравлический привод ходовой части позволяет машине модели S-FF12 передвигаться со скоростью до 5,0 км/час, машинам S-FF19 и S-FF27 – до 7,0 км/час.

При этом разделка трещин производится на скоростях 3–8 м/мин. Даже на таких высоких скоростях из-за хорошей маневренности, обеспеченной системой управления, машина при работе точно повторяет все изгибы даже самой криволинейной трещины. Рабочее место оператора находится непосредственно на самой машине, и с него обеспечивается очень хорошая обзорность зоны резания. Кроме того, из-за относительно большой массы на этих машинах наблюдается достаточно малая вибрация, присущая основной массе машин, использующих твердосплавный инструмент.

Рис. 4. Дисковая щетка
фирмы Schaefer (Германия)

В случае, когда необходимо произвести санацию достаточно широких и сильно загрязненных трещин, их очистку обычно производят механическими щетками. Такие щетки моделей FВ 16 (рис. 4) и НР 16 выпускают соответственно фирмы Вreining и Schaefer.

В качестве рабочего инструмента используется диск с металлическим ворсом диаметром 300 мм и толщиной 6, 8, 10 или 12 мм в зависимости от ширины трещины, толщина рабочего органа на 2–4 мм должна быть меньше ширины очищаемой трещины.

Привод рабочего органа осуществляется от бензинового или дизельного двигателя мощностью 12 кВт. Управление механической щеткой осуществляется вручную. Следует отметить, что механическая щетка в первую очередь предназначена для прочистки швов в цементобетонных покрытиях, однако ее эффективность при очистке относительно прямолинейных широких трещин в асфальтобетоне не раз подтверждена на практике.

Качества герметизации трещин в асфальтобетонных покрытиях невозможно добиться без выполнения технологических операций их просушки и прогрева. Практически все производители оборудования для санации трещин выпускают так называемые газогенераторные установки.

Рис. 5. Оборудование для прогрева стенок трещины типа Fugenwolf фирмы Schaefer (Германия)

Название этих установок может быть различное, например, НОТ-DОG у фирмы Вreining, Fugenwolf у фирмы Schaefer (рис. 5) или «тепловое копье» у других фирм, но принцип работы в основном один. Он основан на подаче под большим давлением горячего сжатого воздуха в полость трещины. Сжатый воздух от компрессора производительностью 2,5-5,0 м3/мин с давлением 3,5–12 кг/см2 смешивается с природным газом и в виде газовоздушной смеси поступает в камеру сгорания, где поджигается. Нагретый до температуры 200–1300°С воздух через форсунку со скоростью 400–600 м/сек подается в зону обрабатываемой трещины. Расход газа при этом составляет 3–6 кг/час. Высокоскоростной поток сжатого воздуха, кроме прогрева, эффективно очищает полость самой трещины и, кроме того, вырывает отдельные разрушенные частицы покрытия из зоны, прилегающей к трещине.

Однако многие организации, занимающиеся ремонтом трещин, не имеют подобных газогенераторных установок и осуществляют просушку и прогрев трещины горелками с открытым пламенем. Это приводит к интенсивному старению и выгоранию вяжущего, в результате – ускоренное разрушение асфальтобетонного покрытия в зоне трещины.

Обычно заливка трещины герметиком осуществляется сверху вниз, так как сопло заливщика невозможно глубоко погрузить в паз трещины или до дна отфрезерованной камеры. При этом, если предварительно не произведен прогрев стенок трещины, происходит быстрое охлаждение герметика в полости трещины, что приводит к образованию пробки, препятствующей проникновению мастики на требуемую глубину и в дальнейшем, в процессе эксплуатации, отрицательно сказывается на работе герметика.

Все упоминавшееся ранее оборудование занимает важное место в реализации технологического процесса ремонта трещин, однако все оно относится к оборудованию для проведения подготовительных работ, основными же являются различные модели заливщиков швов. Современные заливщики в общем виде представляют собой обогреваемый бак, установленный на раме, оснащенной колесным ходом. Обогрев может осуществляться за счет масляного теплоносителя, газом или горелкой с дизельным топливом. Герметизирующий материал загружается в бак, где нагревается до рабочей температуры, а затем с помощью насоса по термостойким шлангам подается в подготовленную трещину. Равномерность нагрева герметика имеет очень важное значение, так как, например, для битумно-полимерной мастики нагрев до 200°С может привести к ее термическому разрушению. В связи с этим лучшие показатели у плавильно-заливочных машин с системой масляного обогрева. Практически все модели заливщиков оснащаются системами контроля температуры герметика и термального масла. Отдельные заливщики оборудуются специальными мешалками, способствующими равномерному нагреву всей массы герметика. Плавильно-заливочные машины выпускаются, как правило, прицепными. Заливщик может транспортироваться на объект в виде прицепа к автомобилю со скоростью до 80 км/час, а затем работать автономно, передвигаясь собственным ходом со скоростью до 5 км/час.

Рис. 6. Универсальная самоходная машина для герметизации трещин
модели UVM 500 фирмы Breining (Германия)

Заливщики фирмы Вreining моделей МОNО 250 FU, МОNО 500 FU и МОNО 800 FU смонтированы на автомобильном шасси. Та же фирма производит самоходную машину модели UVМ 500 (рис. 6), на раме которой, кроме заливщика МОNО 500 FU, смонтирован также компрессор. Такое сочетание оборудования позволяет прочищать, просушивать и прогревать трещину установкой НОТ-DОG и одновременно заливать ее мастикой. В этом случае одна технологическая операция плавно переходит в другую с минимальным разрывом по времени, что несомненно положительно сказывается на качестве производимых работ. Машина имеет гидропривод на задние колеса и может передвигаться со скоростью до 20 км/час.

Однако подача воздуха к газогенераторной установке может осуществляться и от отдельного компрессора, находящегося, например, в кузове автомобиля, буксирующего заливщик.

Непосредственно герметизация трещин осуществляется через различные сопла, размер которых зависит от ширины заполняемой трещины. При необходимости заливочное сопло может оснащаться башмаками для устройства на поверхности покрытия в зоне трещины мастичного пластыря шириной 6–8 см.

Рис. 7. Плавильно-впрыскивающие установки серии Super Shot фирмы Crafco (США)

В России заливщик швов ЭД 135 по лицензии фирмы Вreining (Германия) выпускает ОАО «НПО РОСДОРМАШ». Важным параметром заливщиков является время разогрева герметика до рабочей температуры, у лучших моделей это время составляет всего 45–60 минут. Слабым местом заливщиков является остывание мастики в шлангах и образование пробок. Для избавления от этого недостатка практически на всех моделях предусмотрена замкнутая система циркуляции горячей мастики с обратной подачей ее от заливочного сопла в бак, а также электропрогрев шлангов, как, например, на заливщиках серии Super Shot фирмы Сrafco (рис. 7).

Заливщики фирм Вreining, Grun, Schaefer и других имеют встроенный компрессор, с помощью которого осуществляется очистка воздухом трубопроводов и шлангов после работы.

Кроме собственно заливщиков для герметизации трещин могут быть использованы кохеры, имеющие системы подогрева и перемешивания. При этом непосредственно герметизация трещин осуществляется, как правило, малыми заливщиками, в емкость которых горячая мастика заполняется из кохера. Малые заливщики также могут иметь собственную систему подогрева емкости и заливочного сопла от газового баллона.

Рис. 8. Малый заливщик трещин Fugenwiesel фирмы Schaefer (Германия)

Примером такого оборудования может служить заливщик Fugenwiesel фирмы Schaefer (рис. 8). На раме заливщика смонтированы две емкости, одна из которых заполняется герметиком, а вторая песком из отсевов дробления фракции 1–3 мм. Таким образом, данный заливщик не только герметизирует трещину, но и одновременно присыпает ее для исключения прилипания мастики к колесам автомобиля. Достоинством заливщика Fugenwiesel является возможность герметизировать трещины большой ширины, так как мастика из сопла подается струей шириной в несколько сантиметров.

Малый заливщик модели VG 80 фирмы Breining (Германия) имеет собственный подогрев емкости с герметиком, что позволяет ему работать в автономном режиме при выполнении небольшого объема работ.

Для присыпки загерметизированного шва фирмы выпускают специальное оборудование – распределитель. Например, у фирмы Вreining таковым является модель FS-1. Оборудование представляет собой бункер вместимостью 70 литров, установленный на три колеса. Причем, переднее, рояльное колесо позволяет двигаться точно по направлению трещины, а на оси задних внутри бункера смонтирован дозировочный валик. Распределитель перемещается вручную вдоль загерметизированной трещины, сразу же за заливщиком, при этом колеса приводит во вращение валик, дозирующий дробленый песок или мелкий щебень на поверхность мастики, залитой в трещину.

Дорожники знают, что для ремонта трещин обычно применяется медицинский термин «санация» – комплекс лечебно-профилактических мероприятий, направленных на предупреждение и ликвидацию заболеваний зубов. Трещины на покрытии подобны больным зубам, оказывающим вредное влияние на весь организм человека. И чем раньше и надежней их начать «лечить», тем здоровее будет «организм» автомобильной дороги.