Щебеночно-мастичные асфальтобетоны с отсевами дробления малопрочных известняков

ЩЕБЕНОЧНО-МАСТИЧНЫЕ  

АСФАЛЬТОБЕТОНЫ 

 С ОТСЕВАМИ ДРОБЛЕНИЯ  

МАЛОПРОЧНЫХ ИЗВЕСТНЯКОВ  

 
 

Монография 

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Йошкар-Ола  

2017 

 

УДК 625.8 
ББК  39.311 

Щ 30 

 

Рецензенты: 

доктор технических наук, первый проректор Марийского  

государственного университета А. В. Егоров; 

доктор технических наук, профессор Ухтинского государственного  

технического университета О. Н. Бурмистрова; 

доктор педагогических наук, профессор Казанского государственного  

архитектурно-строительного университета М. Х. Гатиятуллин; 

доктор технических наук, профессор Поволжского государственного  

технологического университета М. Ю. Смирнов 

 
 

Щебеночно-мастичные асфальтобетоны с отсевами дроб
ления малопрочных известняков: монография / М. Г. Салихов,  
Е. В. Вайнштейн, В. М. Вайнштейн, П. А. Нехорошков. – ЙошкарОла: Поволжский государственный технологический университет, 
2017. – 224 с. ISBN 978-5-8158-1868-2 

 
Приведен опыт использования щебеночно-мастичных асфальтобетонов в по
крытиях автомобильных дорог. Показана возможность проектирования составов 
ЩМА, позволяющих снизить себестоимость и требуемый расход битума для приготовления щебеночно-мастичной асфальтобетонной смеси за счет замены дробленного песка щебня изверженных пород, минерального порошка, добавки Viatop 
отсевами дробления известняков.   

Для исследователей, магистрантов направления подготовки «Строительство», 

аспирантов, специалистов дорожной отрасли. 

 

УДК 625.8 

ББК  39.311 

Научное издание 
 
САЛИХОВ Мухаммет Габдулхаевич, ВАЙНШТЕЙН Евгений Викторович, ВАЙНШТЕЙН Виктор 
Мейлехович, НЕХОРОШКОВ Петр Аркадьевич  
 
ЩЕБЕНОЧНО-МАСТИЧНЫЕ АСФАЛЬТОБЕТОНЫ С ОТСЕВАМИ  
ДРОБЛЕНИЯ МАЛОПРОЧНЫХ ИЗВЕСТНЯКОВ 
 
Монография 
 
Редактор П. Г. Павловская. Компьютерная верстка Е. А. Рыбакова 
Подписано в печать 18.08.2017. Формат 6084 1/16. Бумага офсетная. Печать офсетная.  
Усл. печ. л. 13,02. Тираж 300 экз. Заказ № 6055. 
Редакционно-издательский центр ПГТУ. 424006 Йошкар-Ола, ул. Панфилова, 17 
 
ISBN 978-5-8158-1868-2  
 
© Салихов М. Г., Вайнштейн Е. В., 

 
 
Вайнштейн В. М.,  Нехорошков П.А., 2017 

 
 
© Поволжский государственный  

 
 
технологический университет, 2017 

Щ 30

ПРЕДИСЛОВИЕ 

 

В данной работе представлен анализ состояния дорожно
транспортной сети в лесных зонах, в частности дорожных покрытий. 
Приведены некоторые сведения о влиянии качества покрытий на эффективность работы лесовозных автопоездов на примере страны в целом и Республики Марий Эл в частности. Отмечается, что на лесовозных магистралях используются жесткие и нежесткие типы покрытий  
Они обладают как определенными достоинствами, так и недостатками.  

Наиболее прогрессивными конструкционными материалами в 

настоящее время являются щебеночно-мастичные асфальтобетоны, 
обладающие существенными достоинствами по сравнению как с жесткими, так и с нежесткими, в частности с асфальтобетонными, покрытиями. Поэтому исследование в направлении применения щебеночномастичных асфальтобетонов с отсевами дробления малопрочных известняков и уменьшения себестоимости за счет максимального использования в них местных материалов представляется достаточно актуальным. При этом необходимо опираться на серьезное научное обоснование с учетом возможных внутренних процессов в контактных и межфазовых зонах с точки зрения физико-химических и химических явлений и 
изменения структур. 

Авторы монографии надеются, что результаты настоящих исследо
ваний окажутся полезными для специалистов дорожной отрасли, а также аспирантов и магистрантов. 

 
 
 

ВВЕДЕНИЕ 

 
Транспортное освоение лесных массивов связано со строитель
ством автомобильных дорог. В стратегии развития лесопромышленного 
комплекса России, рассмотренной и одобренной на VI Международном 
лесном форуме, обозначены основные направления реализации проектов по комплексной переработке древесины и развития инфраструктуры 
лесных районов. Для сохранения конкурентоспособности предприятий 
необходимо сокращать время от заготовки леса до его переработки. В 
этих условиях важно переходить к интенсивному ведению лесного 
хозяйства. Для этого необходимо создание густой сети лесных дорог. 
Следовательно, одним из главных условий обеспечения долговечной 
работы лесовозных автомобильных дорог является надежная работа 
верхнего слоя покрытий, в частности, из асфальтобетона.  

В соответствии с действующим законодательством Российской Фе
дерации (по федеральному закону Российской Федерации от 8.11.2007 
№ 257-ФЗ «Об автомобильных дорогах и о дорожной деятельности в 
Российской Федерации»), главный ресурс обеспечения долговечности 
дорожных асфальтобетонных покрытий – это осуществление своевременных мероприятий по их строительству, ремонту и содержанию. При 
этом  особое внимание необходимо уделять современным конструкционным материалам и технологиям, значительно повышающим качество 
дорожного покрытия и создающим хорошие эксплуатационные условия 
для круглогодичного проезда лесовозных автопоездов. Одним из наиболее перспективных материалов для строительства дорожных покрытий 
являются щебеночно-мастичные асфальтобетоны (ЩМА) и щебеночно- 
мастичные асфальтобетоны  с отсевами дробления малопрочных известняков (ЩМА с ОДИ),  которые обеспечивают высокий коэффициент сцепления с колесом автомобиля, высокое сопротивление постоянным деформациям, наивысшую долговечность, низкий уровень шума и 
снижение расходов на обслуживание.  

Особенностью ЩМА является наличие в структуре жесткого щебе
ночного каркаса, в котором межщебеночное пространство заполнено 
смесью битума, дробленого песка, минерального порошка и стабилизирующей добавки. Однако существенным препятствием для более широкого внедрения данного материала в практику дорожного строительства 

является их сравнительная дороговизна. В этой связи значительный 
интерес представляет исследование возможности замены смеси дробленого песка с асфальтовым вяжущим отсевами дробления местных малопрочных известняков (ОДИ), которые в Республике Марий Эл и во 
многих других регионах Российской  Федерации имеются в большом 
количестве. Такое предположение вытекает из того, что ОДИ смогут 
выступить в качестве активного  структурообразователя битума в асфальтовом вяжущем блогодаря содержанию в них большого количества 
мелкодисперсных карбонатных частиц. Применение ЩМА с ОДИ в 
покрытиях лесовозных дорог может обеспечить снижение себестоимости строительства дорожных одежд при одновременном обеспечении 
необходимого качества и долговечности покрытия дороги и решить 
проблему утилизации отходов дробления известняков. 

Итак, целью данного исследования является разработка составов, 

технологий приготовления и укладки щебеночно-мастичных асфальтобетонов  с отсевами дробления малопрочных известняков в покрытиях 
лесовозных дорог. Её научная новизна заключается в разработке ЩМА 
с ОДИ для покрытий лесовозных автомобильных дорог, обеспечивающих снижение себестоимости и повышенную теплоустойчивость покрытий. Научная значимость работы состоит в изучении структурообразования высокощебеночных смесей с отсевами дробления известняков с 
учетом физико-химических процессов на разделах фаз, практическая 
значимость – в разработке технологий производства и укладки ЩМА с 
ОДИ в покрытие лесовозной автодороги. При внедрении результатов 
исследований ЩМА с ОДИ в практику дорожной отрасли увеличивается срок службы покрытий, уменьшаются капитальные вложения на 
строительство и содержание лесовозных дорог. Результаты исследования опробованы при капитальном ремонте покрытия на автомобильной 
дороге Йошкар-Ола – Козьмодемьянск – Чебоксары. Экономический 
эффект в ценах 2010 года составил 335 руб./т и 612 тыс. руб./км.  

 

 
 
 
 
 

1
Состояние вопроса 
и задачи исследования

 
 

1.1. Дорожно-транспортные условия перевозки  

лесоматериалов в Республике Марий Эл 

 
С целью установления потребности в лесных дорогах, по которым 

проходят маршруты лесовозных поездов в РМЭ, нами было изучено 
состояние дорожных покрытий как на дорогах общего пользования, так 
и на лесовозных и лесохозяйственных дорогах [2]. Дороги общего пользования, используемые для вывозки лесоматериалов, имеют асфальтобетонное покрытие и находятся в удовлетворительном состоянии. Лесовозные дороги на многих лесозаготовительных предприятиях  республики преимущественно имеют грунтовое или грунтовое улучшенное 
покрытие. Лишь отдельные магистрали имеют участки с щебеночным 
покрытием, с колейным покрытием из железобетонных плит или из 
древесины. Осенью при выпадении обильных дождей они становятся 
труднопроезжаемыми. Лесохозяйственные дороги в большинстве лесхозов относятся ко второму типу с низшим покрытием: грунтовым, улучшенными различными добавками; грунтовым профилированным и 
непрофилированным. В связи с тем что при вывозке лесоматериалов во 
всех случаях движение гружёных автопоездов начинается по лесным 
грунтовым дорогам, а затем уже по дорогам с переходными или усовершенствованными типами покрытий, за проектную величину основного удельного сопротивления движению следует принимать значения, 
рекомендуемые для более трудных условий. Основное удельное сопротивление движению автопоездов принято w0 = 600 Н/т для тяжёлых 
дорожных условий [2].  

Вид и эксплуатационное состояние покрытия существенно влияет 

на выбор типа лесовозного автопоезда, величину полезной нагрузки, 
скорость движения и расход топлива. Основное сопротивление движению на грунтовых дорогах в несколько раз выше, чем у дорог с покрытием из асфальтобетона и железобетонных плит. На многих лесных 
дорогах скорость движения лесовозных автопоездов не превышает  

30-35 км/ч из-за недостаточной несущей способности и ровности покрытий. При скорости движения 30 км/ч удельный расход топлива возрастает в 1,6-1,7 раза [31]. Исследованиями установлено, что экономичная скорость движения большинства грузовых автомобилей составляет 
60-65 км/ч [37]. 

Вывозка лесоматериалов по лесовозным автомобильным дорогам 

без капитальных покрытий связана со значительными затратами материальных средств. Удельный вес вывозки лесоматериалов по таким 
дорогам составляет более 40 % [72]. 

Таким образом, при вывозке лесоматериалов по грунтовым дорогам 

допускаются значительный перерасход топлива, неэффективное использование лесовозных автопоездов и высокая ее себестоимость [72].  

На долю перевозки древесины автомобильным транспортом прихо
дится до 80 – 90 % от общего объема транспорта лесоматериалов. Строительство лесовозных автомобильных дорог связано со значительными 
затратами, и отдельные предприятия не могут себе этого позволить. 
Однако в последнее время наметилось укрупнение предприятий, создаются лесопромышленные холдинги и группы, аккумулирующие значительные материальные и финансовые ресурсы. Как правило, магистральные лесовозные автомобильные дороги имеют выходы к сети 
региональных автодорог общего пользования. Это позволит в дальнейшем войти им в эту сеть и дополнительно связать не только предприятия отрасли, но и многочисленные лесные поселки, что является значительным социальным фактором. Подключение крупных магистральных 
лесовозных автодорог в сеть дорог общего пользования приведет к 
строительству усовершенствованных покрытий. 

Различают два типа усовершенствованных покрытий магистраль
ных лесовозных автодорог: 

• жесткие – колейные сборные и сборно-разборные покрытия из 

железобетонных плит; 

• нежесткие – из горячих асфальтобетонов. 
Многие лесные районы Российской Федерации, в частности Рес
публики Марий Эл, не располагают запасами прочных каменных материалов, пригодных для строительства лесовозных дорог. В этих условиях применение на лесовозных дорогах колейных сборных и сборноразборных покрытий из железобетонных плит в условиях РМЭ имеет 

ряд достоинств и недостатков. Основные недостатки следующие: 
а) большое количество швов (стыков) между плитами ухудшает ровность покрытий; б) конструкции стыков, применяемые в настоящее 
время, в большинстве случаев недостаточно обеспечивают передачу 
нагрузки с одной плиты на другую; в) необходимо прибегать к укладке 
нестандартных плит на кривых малых радиусов; г) большой расход 
арматуры и щебня прочных пород; д) высокая строительная себестоимость; е) отсутствие машин для укладки плит [45]. Несовершенство 
применяемого оборудования снижает качество работ и производительность на укладке плит. На балансе лесозаготовительных предприятий 
России имеется 120000 км лесовозных дорог, из которых колейные 
покрытия из железобетонных плит составляют 3,5 % [72].  

Применение нежестких типов покрытий из горячих асфальтобето
нов  устраняет много недостатков, с которыми сталкиваются дорожные 
строители при строительстве сборных и монолитных цементобетонных 
покрытий. 

Повышение качества дорожно-строительных материалов, входящих 

в состав асфальтобетонов, является важным условием повышения эффективности дорожного строительства. Развитие дорожного строительства может быть обеспечено за счет широкого применения в технологии 
производства местных дорожно-строительных материалов, вторичного 
сырья и отходов промышленного производства. 

Проблема обеспечения материалами в настоящее время является 

основной для строительства нежестких покрытий лесовозных автодорог. Одним из путей решения этой проблемы является, наряду с использованием прочного щебня, широкое использование местных материалов. В Республике Марий Эл к ним относится малопрочный известняковый щебень М-400. Характерной особенностью таких материалов являются пониженная прочность и повышенная пористость. Поэтому такие 
материалы могут применяться в виде заполнителей, отсевов дробления 
малопрочных известняков, в асфальтобетонных смесях. Исследованиями ряда авторов доказана возможность и целесообразность применения 
таких материалов, но они находят весьма ограниченное применение в 
дорожном строительстве. Необходима разработка эффективной технологии использования малопрочных материалов в конструкциях дорожных одежд [98].   

Другой причиной  совершенствования сети лесовозных дорог [72] 

является то, что вблизи  пунктов переработки древесины происходит 
истощение лесосырьевых баз, приводящее к увеличению среднего расстояния вывозки древесины ежегодно на 1,5 км.  

Транспортное освоение лесных массивов республики связано со 

строительством лесовозных автодорог в местах, где имеется заболоченность лесного фонда, грунты представлены  переувлажненными глинами, суглинками, пылеватыми мелкими песками. Это обуславливает 
низкую несущую способность грунтового основания, что вызывает 
большие трудности при проезде лесовозных автопоездов. 

Под влиянием погодно-климатических условий и под воздействием 

передаваемых от подвижного состава нагрузок грунты земляного полотна изменяют свои прочностные свойства в течение года. Следовательно, одним из важных мероприятий по созданию условий, обеспечивающих круглогодовую работу лесозаготовительного предприятия, 
является целенаправленное регулирование водно-теплового режима, 
которое должно обеспечить стабильность напряженно-деформированного состояния грунта в течение года. Это может быть достигнуто устройством в конструктивных слоях дорожных одежд теплоизоляционных прослоек и новых видов асфальтобетонных покрытий. Поэтому 
исследования в области проектирования, повышения прочности и долговечности дорожных одежд, поиск новых местных материалов, обеспечивающих в конечном итоге круглогодовую вывозку заготовленной 
древесины, весьма актуальны.  

 

1.2.  Опыт применения щебеночно-мастичных асфальтобетонных 

смесей и асфальтобетонов в России и за рубежом 

 
Асфальтобетонные покрытия получили наибольшее распростране
ние из числа усовершенствованных дорожных покрытий. Им присущи  
многие положительные свойства. Основными из них являются механическая прочность, хорошее сцепление автомобильных шин с асфальтобетонным покрытием, получение ровной поверхности, возможность 
широкой механизации дорожно-строительных работ.  

Проведенные исследования и накопленный опыт строительства ас
фальтобетонных покрытий позволяет обоснованнее проектировать 

гранулометрический состав асфальтобетонной смеси с учетом различных эксплуатационных условий. Одна из особенностей исследований в 
области асфальтобетона состоит в стремлении проникнуть в молекулярные процессы, при помощи которых можно правильно объяснить и 
регулировать физико-механические свойства и микроструктуру материала. К числу таких работ относятся исследования   молекулярной структуры битума и его свойств в тонких слоях, исследования способов регулирования процессов взаимодействия битума с минеральными материалами [36].  

Работы большого коллектива советских ученых под руководством 

акад. П.А. Ребиндера создали научную основу получения строительных 
материалов, в том числе и асфальтобетона с заданными свойствами и 
структурой [36]. Дальнейшие исследования в области улучшения 
свойств асфальтобетона тесно связаны с развитием этой области науки. 

Исследования в области асфальтобетона, проведенные А.М. Бо
гуславским, И.В. Королевым, Н.В. Горелышевым Л.Б. Гезенцвеем, 
Н.Н. Ивановым, В.В. Михайловым, И.М. Руденской, А.В. Руденским, 
И.А. Рыбьевым, Г.К. Сюньи и др. [36, 48, 54, 79, 91], позволили выявить 
многие вопросы структурообразования в материале, разработать способы проектирования состава, выявить некоторые его закономерности, 
уточнить методы испытаний и элементы технологического процесса 
строительства асфальтобетонных покрытий. Анализ вопросов, касающихся структурных и физико-механических свойств асфальтобетонной 
смеси и асфальтобетона, показал, что изменение этих свойств  оказывает значительное влияние на снижение эксплуатационных качеств асфальтобетонного покрытия. По мере роста интенсивности движения 
становятся все более ощутимыми основные недостатки применяемых в 
настоящее время асфальтобетонов. К ним относится недостаточная 
коррозионная и деформативная устойчивость. С недостаточной водо- и 
морозостойкостью связано большое количество разрушений асфальтобетонных покрытий, которое наблюдается в весенний период года. 
Массовые разрушения покрытий причиняют ущерб дорожному хозяйству [36]. 

В результате обзора основных положений развития теории долго
вечности строительных материалов и конструкций, отраженных в работах Р.З. Рахимова, В.А. Воскресенского, В.А. Золотарева, Г.С. Бахраха,