Компания Тенсар выпускает несколько материалов для армирования асфальтобетона. Они различаются по виду сырья георешетки и наличию геотекстильной подложки. AR-1 и AR-G – из полипропилена экструзионной марки без подложки и с полипропиленовым текстилем соответственно. Glasstex – прошивная стекловолоконная сетка, GlasstexGrid - прошивная стекловолоконная сетка на полиэстеровом тканом текстиле.

В 1999 году Ноттингемским университетом были поведены независимые исследования, в ходе которых материалы для армирования асфальтобетона ведущих производителей испытывались различным образом: смоделированы усталостные явления, температурные и прочие отраженные трещины.  По ряду показателей георешетки Тенсар AR-1 и AR-G показали наилучшие результаты относительно стекловолоконных, полиэфирных и металлических армирующих материалов. В частности, материалы AR лучше предотвращают усталостное, отраженное трещинообразование и колейность, а Glasstex показал более высокие результаты при температурных трещинах и уширении проезжей части.  Выбор же материала в конкретном случае определяется конструкцией покрытия- если есть возможность введения материалов класса AR (6 или 7 см асфальтобетона над георешеткой соответственно), то рекомендуются именно она, в остальных случаях останавливаются на Glasstex, работающем менее эффективно.

Разрушение структуры асфальтобетона может быть результатом различных процессов, проходящих в дорожной конструкции и грунтовом основании, в каждом конкретном случае для его предотвращения необходимо выделить подход и перечень мероприятий.

1. Поверхностные разрушения, происходящие под действием транспортной нагрузки и окружающей среды и связанные со старением асфальтобетона. Данную проблему необходимо решать путем улучшения качества самого асфальтобетона и повышения культуры производства строительных работ. Армирование же не в этой ситуации не оказывает влияния.
2. Разрушение слоев покрытия вследствие нестабильности нижележащих слоев. В данную группу следует отнести недостаточную прочность слоев искусственного и/или естественного основания дорожной одежды, морозное пучение грунта, карстовые процессы. В данном случае усилению подлежат слои из зернистых материалов (щебеночные, гравийные и т.д.), располагаемые в пределах несущей части основания или подошве насыпи. Перечень материалов Tensar для этого применения широк: дву- и трехосные георешетки и сетки, высокопрочные геотекстили, геокомпозиты. В каждом конкретном случае при необходимости выполняется прочностной расчет конструкции, проверка морозоустойчивости, прогноз хода и величины осадки, проверка динамической устойчивости земляного полотна. В итоге определяется место армирования в конструкции и эффект, который оно приносит (снижение величины осадки, сокращение толщины конструктивных слоев, увеличение количества проходов расчетной нагрузки). Методики данных расчетов давно известны и широко освещены в российской технической литературе.  Стоит отметить, что компания Тенсар Интернэшнл является признанным мировым лидером в области стабилизации слабых оснований при помощи геосинтетических материалов. Продольные трещины, образовавшиеся после реконструкции а.д., в частности, после уширения проезжей части, вызываются консолидацией основания. Решить данную проблему можно путем армирования как асфальтобетона, так и  основания, комбинация этих методов дает наилучший результат, однако если отдавать предпочтение одному мероприятию, то усиление щебеночных (гравийных) слоев основания д.о. более эффективно.
3. Усталостное и отраженное трещинообразование в асфальтобетоне, колейность. Вот мы и подошли к вопросам армирования асфальотобетона.

Усталостное трещинообразование

Для снижения темпов развития усталостных трещин георешетка должна быть расположена в растянутой зоне. Еще в конце 80-х годов исследования Ноттингемского Университета подтвердили, что чем ближе находится георешетка к нижней границе пакета асфальтобетонных слоев, тем большее влияние она оказывает. Происходит усиление только вышележащего массива. С технологической точки зрения необходимо устройство выравнивающего слоя  на поверхности основания минимальной толщиной 1см для укладки георешетки. Но как правило, укладку осуществляют на границе раздела слоев покрытия с одним условием - толщина асфальтобетона над решетками группы AR должна составлять не менее 7см.

В прошлом году началась разработка программного продукта Тенсар (на основе линейной теории упругости), позволяющего производить расчет армирования слоев основания и покрытия. Целью данной программы является расчет либо увеличения срока службы конструкции, либо сокращения толщин конструктивных слоев, в т.ч. и а/б.

Усталостные трещины образуются в зазорах между заполнителем  по подошве асфальтобетона, поэтому фактическая эпюра деформаций (красная линия) принципиально отличается от теоретической (серая). Введение георешетки AR, предотвращающей смешение частиц, «выравнивает» профиль, распределяя напряжения.

Ноттингемский университет в лабораторных условиях воспроизвел данный вид деформации для неармированных и армированных конструкций (материалы различны – полипропилен, полиэстер, сталь, стекло). Замерялась скорость развития трещины. Армированный образец разрушился после 2.5 раз большего количества приложений нагрузки. В 2008 году обследование специалистами СибАДИ существующей улицы в г. Санкт-Петербурге с сравнением армированных и неармированных участков показало 3-хкратное уменьшение величины раскрытия трещин на участке с георешеткой.

Отраженное трещинообразование следует также разделить на типы, в зависимости от реализуемого механизма.

Изгиб

В момент прохождения колеса транспортного средства над деформационным швом или сквозной трещиной в основании асфальтобетонном слое возникают растягивающие деформации в результате изгиба конструкции. Эта модель была воссоздана Ноттингемским Университетом. Сравнены неармированный и армированный решеткой AR образцы. В первом случае трещина проявилась на поверхности через 425000 циклов нагружения, во втором- только начала образовываться в подошве асфальтобетона после 1000000 проходов.

Также выдан сертификат CETE of Autun (Франция) о признании материалов AR и Glasstex “очень эффективными” (наивысшая позиция из трех возможных).

Срез (характерен для железобетонных покрытий с а/б слоями усиления)

При переходе нагрузки с одной плиты на другую в а/б возникает сложная комбинация напряжений среза и растяжения, вызванная вертикальными перемещениями краевых участков. Проведены полномасштабные испытания конструкций, традиционных д.о. и армированных материалом AR, показавшие двукратное увеличение числа проходов колеса до проявления трещины на поверхности.

Температурные трещины

Объяснения процесса, пожалуй, излишни. Ноттингемским Университетом проведены лабораторные испытания армированной различными материалами ведущих мировых производителей геосинтетики. Построена эпюра деформаций поверхности асфальтобетона справа и слева от шва. Именно она наиболее наглядно объясняет принцип работы материала AR. Деформации, а следственно и напряжения, распределяются на прилегающие участки асфальтобетона, а отсутствие их концентрации предотвращает образование трещины.

Колееобразование

Под воздействием нагрузки в асфальтобетоне формируются кривые сдвига и реализуются при разуплотнении щебеночного заполнителя. При этом наиболее слабой является граница раздела слоев асфальтобетона, оказывающая наименьшее сопротивление сдвигу. Укладка георешетки класса AR предотвращает перемещение по данной поверхности, поэтому процесс колееобразования проходит медленнее и реализуется за счет разуплотнения вышележащей толщи, имеющей большее сопротивление сдвигу. В 2008 году в ходе научно-исследовательской работы специалистами СибАДИ произведено обследование существующей улицы в г. Санкт-Петербурге с сравнением армированных и неармированных участков. Глубина колеи  на поверхности конструкции с георешеткой AR-1 была на 45% меньше, чем на аналогичной конструкции без Тенсар.

-----

А вот теперь стоит поговорить о механизме работы различных материалов в асфальтобетоне. Зачастую ставят знак равенства между принципами армирования асфальтобетона и железобетона. Данное утверждение актуально для плоской арматуры (стекловолокно, полиэфир, металл), взаимодействующие с асфальтобетоном исключительно за счет сил адгезии.  Тогда мы получаем вклеиваемую арматуру, воспринимающую растягивающие напряжения, которую можно с легкостью смоделировать в комплексах для расчета железобетона (например Лира). И действительно, на основании данных расчетов материалы с прочностью менее 200кН/м не приносят значительного увеличения сопротивления растяжению при изгибе. Принцип работы георешеток класса AR отличается кардинально. Как и во всех видах применения материалов Тенсар ключевым фактором является ограничение бокового перемещения частиц зернистого материала, будь то ПГС или щебеночный заполнитель асфальтобетона. Таким образом, решетка не воспринимает нагрузку непосредственно на себя, а распределяет на окружающие частицы, значительно снижая ее величину. Такой же механизм работает в асфальтобетоне и весьма наглядно продемонстрирован в исследованиях Ноттингемского университета. При такой функции решетки (не воспринимать, а распределять напряжения) изменяются и требования, к ним предъявляемые, и на первый план выходят жесткость и геометрические параметры, необходимые для заклинки частиц, прочностные же показатели не влияют на данный аспект (полиэфирная сетки, обладая сравнимой с полипропиленовой решеткой разрывной прочностью намного менее эффективно реализует заклинку частиц вследствие отсутствия жесткости).

Стоит несколько подробней рассмотреть вопрос напряженно-деформированного состояния конструкции. В рамках исследовательской работы транспортного факультета Ноттингемского университета были определены усилия и деформации, возникающие в георешетке, под воздействием нагрузки на армированный  слой, которые составляют 0.05-0.5% в зависимости от положения решетки (меньшие значения для а/б, большие- для щебеночных слоев), расчеты по существующим методиками подтверждают эти данные. Георешетки Тенсар (AR в частности) обладают достаточной жесткостью для включения в работу уже в этих пределах, а модуль упругости георешетки Тенсар является величиной одного порядка с модулем упругости асфальтобетона. Касательно же прочности на разрыв и, соответственно, максимальном удлинении. 12% удлинения при разрыве говорят нам - когда полоса проезжей части в 3.5 м удлинится на 42см, произойдет разрыв арматуры. Но такое невозможно в принципе, можно также рассчитать размер колеи, которая должна образоваться при удлинения в 12%. Поэтому хвалиться или корить показателями, ничего не решающими в данном вопросе, смешно и доказывает отсутствие профессионализма в данном вопросе.  Исследована усталостная прочность георешеток класса AR и стекловолоконных сеток. При воздействии только циклической нагрузки снижение прочностных характеристик не происходит. Однако, если вначале приложить постоянную нагрузку, а затем после деформации на 8% для AR и 2% для стекловолокна начать генерацию циклических деформаций (например, произошло доуплотнение основания), усталостные явления проявляются. Но деформация в 8% недостижима в слоях а/б, поэтому можно утверждать что георешетка AR не подвергается усталостным деформациям. Ползучесть же полипропилена не проявляется в слоях асфальтобетона, поскольку вызывается воздействием постоянной нагрузки, покрытие же работает в динамическом режиме.

Проведено множество испытаний термостойкости полипропиленовых георешеток Тенсар. Методики различные, как нагревание самой георешетки, так и укладка ее в разогретую асфальтобетонную смесь и извлечение после остывания, далее выполнялось как визуальная, так и инструментальная оценка изменений в материале. Результатом исследований СибАДИ стало определение допустимой температуры  нагревания георешетки - +140°. Лабораторные и полевые испытания европейских коллег показали, что решетка не нагревается до температуры асфальтобетонной смеси. При укладке смеси температурой 170-180°С  произведена серия замеров температуры георешетки, которые показали ее нагрев до 130° и затем падение до температуры окружающей среды менее, чем за 1час. А в данных диапазонах падения прочности материала не происходит.

Изучено также и воздействие низких температур.  В 2007 году УПИ были проведены исследования георешеток Тенсар в условиях отрицательных температур при вибродинамичесом воздействии. При температуре -10 и -20 градусов к конструкции прикладывалась нагрузка 25Гц в течение 50 и 100 часов. Затем решетки были извлечены и обследованы, а в дальнейшем рекомендованы для применения в северных условиях. Полипропилен георешеток Тенсар не подвержен потере прочности при циклах замораживания-оттаивания. Проводится мониторинг объектов в Швеции (1989 г строительства), Норвегии (1986), Шотландии (1984-1986). В России же с 2000 по 2008 год  успешно реализованы проекты с армированным асфальтобетоном в таких городах со сложными климатическими условиями, как Хабаровск, Иркутск, Архангельск, Санкт-Петрбург.

В 2008 году Тенсар в Германии провел показательное фрезерование армированного различными материалами асфальтобетонного покрытия. Срезку осуществляли в различных уровнях относительно геоматериалов. При глубине 2см от низа армирования георешекта AR не осложнила процесс, фреза раздробила ее вместе с асфальтобетоном. Данный конгломерат может быть использован вторично в качестве зернистого материала, вопрос же о повторном применении после ресайклинга зависит от  применяемой для переработки техники.

Так же вы можетет ознакомиться со следующей информацией:

Армирование асфальтобетона (примеры применения)

Решетки для армирования асфальта AR-1 и AR-G 

Композитный материал для армирования асфальтобетона Glasstex P