Асфальт и асфальтобетон в дорожном строительстве

Асфальт может быть природного и искусственного происхождения. Природный асфальт (от греч. - "горная смола") получается из нефти в результате испарения легких фракций и окисления под влиянием окружающей среды.

Рис. 1. Общая классификация асфальтов

Источник: ABARUS Market Research

Искусственный асфальт – смесь органического вяжущего материала (битума или дегтя) с минеральными заполнителями (тонкоизмельченным минеральным порошком, известняком, песчаником).  От природного асфальта он отличается наличием парафина (несколько процентов) и большим содержанием нефтяных масел. В смеси со щебенкой, гравием, песком дает асфальтобетон. Таким образом, асфальт и асфальтобетон – это практически одно и то же. 

Отечественная статистика делит этот строительный вяжущий материал на три категории:
- Асфальт (литой).
- Смеси асфальтобетонные дорожные, аэродромные и асфальтобетон (горячие и теплые).
- Смеси асфальтобетонные дорожные, аэродромные и асфальтобетон (холодные).

В литом асфальтобетоне выше доля битума, смесь нагревается до 200-220 °С. В отличие от традиционных уплотняемых смесей, литой асфальт не нуждается в уплотнении и при остывании сам достигает максимальной плотности, имеет более высокую водонепроницаемость и деформационную устойчивость. Используется в основном для ремонтных работ. Такой асфальтобетон можно укладывать как на больших, так и на малых площадях, а также в местах, не доступных для уплотнения катками. Поскольку смесь не нуждается в уплотнении, она пригодна для укладки вручную и нанесения на геометрически сложные поверхности.

Ремонтные работы можно вести и при отрицательных температурах (до –10 °С), что делает технологию практически круглогодичной. 

Холодный асфальт по своему составу напоминает обычный – горячий или теплый. Он состоит из щебня, специального битумного вяжущего и различного рода добавок. Его основное отличие в том, что его можно производить при более низкой температуре (70-80 °С). Уникальность этого материала состоит в том, что его можно использовать при температуре воздуха до –15 °С, практически круглый год. Для лучшего обволакивания при производстве холодного асфальта используются специальные виды битума, характеризующиеся очень высокой текучестью и эластичностью, а также специальные адгезионные добавки. Правильный подбор щебеночного материала и вяжущего вещества обеспечивает их хорошее сцепление, а также предотвращает преждевременное окисление щебня при обволакивании битумом. Используется в основном для ремонта и для дорог низких категорий. 

На рис. 2 дано процентное соотношение произведенных в РФ в 2007 году асфальтовых смесей согласно статистическому делению. Большая часть произведенной продукции – это горячие и холодные асфальтобетоны, асфальт занимает всего около 9 %.


 
Рис. 2. Процентное соотношение производства асфальта в России по видам.

Источник: ABARUS Market Research по данным ФСГС РФ

Асфальтовые смеси, как уже было сказано выше, могут быть изготовлены горячим, теплым и холодным способами в зависимости от способа смешивания компонентов во время их приготовления, а также от способа укладки; при этом смеси могут быть двух видов: подогретые (горячие или теплые) асфальтовые смеси, полученные путем соединения подогретого щебня и подогретого связующего вещества или холодного щебня, помещаемого в подогретое связующее вещество, или теплый щебень загружается в холодное связующее вещество.  

Таблица 1

Характеристики разных видов асфальта по особенностям производства и укладки

Источник: ABARUS Market Research по данным специалистов

Горячий асфальтобетон – более популярный материал. В зависимости от вида и размеров минеральной составляющей, а также вязкости битума горячие асфальтобетонные смеси делятся на несколько типов.

Стандартные асфальтобетоны:
- Крупнозернистые (крупность зерен 40 мм) – для устройства нижних слоев дорожной одежды автомобильных дорог, городских улиц, эстакад общегородского и федерального назначения, ямочного ремонта (как нижний слой при больших толщинах). Время укладки 2-3 часа.
- Мелкозернистые (крупность зерен 20 мм) – для устройства верхних слоев дорожных покрытий магистральных улиц, развязок, мостов, спусков эстакад общегородского и федерального назначения. Время укладки 1-2 часа.
- Песчаные (крупность зерен 5 мм) – для пешеходных дорожек и тротуаров, стоянок легковых автомобилей, торговых площадей и т. д. (рассчитаны на низкую степень нагрузки). Песчаные высокопористые смеси используются для укладки бордюров, устройства тротуаров, дорожек и площадок на садовых участках, для выравнивания и утепления крыш с мягкой кровлей. Время укладки 2-3 часа.

Особые асфальтобетоны:
- Смеси на полимербитумном вяжущем (ПБВ) – для увеличения долговечности покрытий.
- Щебеночно-мастичные асфальтобетонные смеси (ЩМА) – долговечные и трещиностойкие с повышенным содержанием кубовидного щебня. 

Асфальтовые смеси, как подогретые, так и холодные, могут изготавливаться в удалении от места производства работ, а могут производиться на самом месте укладки или выполняются одновременно с укладкой и в этом случае являются составной частью технологии выполнения покрытия непосредственно на месте.
Коэффициент расхода асфальтобетона на 1 м² дороги имеет следующие значения: текущий (ямочный) ремонт – 1 тонна на 7,2 км, капитальный ремонт – 1 тонна на 6,9 км.

Производство

Производство асфальтобетонов в стране в последние три года существенно возросло (см. рис. 3) по отношению к периоду 2002-2004 годов. В 2005 году рост был особенно заметным – почти в шесть раз, после чего достигнутый объем воспроизводится и увеличивается. Такая заметная разница в производственных показателях может объясняться не только реальным приростом выпуска, но и, в частности, большей статистической открытостью компаний-производителей в последние годы. В 2007 году прирост составил 41 % по отношению к предыдущему году и достиг 34 млн т.


  Рис. 3. Динамика производства асфальта и асфальтобетонов в РФ, 2002-2008 годы

Источник: ABARUS Market Research по данным ФСГС РФ

В качестве прогноза можно предположить, что в 2008 году, скорее всего, будет зафиксирован существенный прирост производства, так как по результатам первого полугодия предприятиями страны было выпущено 11,7 млн тонн асфальта, что примерно на 30 % большего соответствующего периода прошлого года. Производство асфальтов подстраивается под климат, поэтому во второй половине года обычно производится 60-70 % всего годового объема асфальта в стране. 

На рис. 4 изображена динамика российского производства асфальтов в течение года (за образец взят 2007 год) по месяцам в процентном отношении к общему объему выпуска в течение года. Что касается общей тенденции для асфальтовых смесей, то основная масса выпуска и работ приходится, естественно, на летние месяцы и начало осени. Но фактически можно различить три самостоятельные геометрические фигуры распределения, которые смещаются вправо на один месяц в зависимости от вида асфальта. Фигура помесячного выпуска для холодного асфальтобетона располагается правее остальных. Пик укладки холодного асфальтобетона приходится на самый теплый летний месяц – июль, массовые работы начинаются в мае и снижаются в ноябре. С горячим асфальтобетоном активнее всего строители работают в августе, а пик производства асфальта  приходится на сентябрь, причем распределение для асфальта выглядит наиболее равномерным.

 
 
Рис. 4. Зависимость объемов производства асфальта в РФ от климата, 2007 год.

Источник: ABARUS Market Research по данным ФСГС РФ

Географическое распределение производства

Выпуск асфальта по регионам страны распределен в соответствии с активностью дорожного и промышленного строительства. Больше всего асфальтовых смесей производится в Центральном федеральном округе – 35 % от общероссийского выпуска. В Приволжском – 23 %, в Уральском – 15,5 %. Менее всего асфальта выпускается в Сибирском федеральном округе – меньше 1 % (см. табл. 2 и рис. 5).

Источник: ABARUS Market Research по данным ФСГС РФ 

Таблица 2

Выпуск разных видов асфальта в РФ по федеральным округам, 2007 год