Введение

Так как строительство новых автомобильных дорог в континентальной части Соединенных Штатов Америки в основном завершено (1), то основной задачей автодорожной отрасли становится восстановление и реконструкция существующих дорожных покрытий. Для реконструкции нежестких дорожных покрытий с зонами усталостного разрушения все чаще используется метод восстановления на полную глубину (full-depth reclamation, FDR) в сочетании со стабилизацией при помощи цемента (цементация). Метод FDR представляет собой локальное измельчение поверхностного слоя асфальта и части основания или грунтового основания. Цементация не обязательно должна использоваться вместе с методом FDR, однако ее применение необходимо рассмотреть в тех случаях, когда прочность или долговечность имеющихся материалов является недостаточной. Метод FDR с использованием цементации особенно необходим в тех случаях, когда для ремонта недостаточно провести только восстановление поверхности и имеющиеся дефекты проникают в основание и поверхность грунта, от 15% до 20% процентов поверхности требуют наложения заплаток на всю глубину покрытия или же существующее покрытие не отвечает требованиям, необходимым для расчетного потока транспорта (2).

Метод FDR отличается заметной экономичностью, так как стоимость переработки в среднем на 25% - 50% ниже, чем стоимость полного удаления и последующей замены (3). Метод FDR также становится все более привлекательным по причине уменьшения доступности высококачественных материалов, в результате использование FDR позволяет продлить срок службы источников ценных природных минеральных ресурсов (4). Данный метод является экологически безопасным методом, так как он использует материалы, которые при других методах реконструкции дорожного покрытия могли быть просто выброшены.

Хотя многочисленные организации приняли на вооружение метод FDR, было выполнено лишь небольшое количество исследований для определения прочности и долговечности обработанных цементом материалов грунтовых оснований, смешанных с регенерированным асфальтом, полученным из существующего дорожного покрытии (reclaimed asphalt pavement, RAP), и именно этой теме посвящена данная работа (5, 6). В одном из проектов изучалось влияние содержания регенерированного асфальта и цемента на характеристики по уплотнению и прочности восстановленных материалов, это исследование проводилось в Омане (5), авторы этой работы считают, что для цементирования (стабилизации) тестируемых ими восстановленных материалов необходимо минимальное содержание цемента. В другом исследовании было показано, что в результате испытаний по уплотнению, модулю эластичности и деформации восстановленных материалов для улучшения свойств материалов необходимо использовать добавки из эмульсий, извести (lime) или цемента (6).

Учитывая относительный недостаток информации по цементированию в применении к методу FDR, Ассоциация портланд-цемента (Portland Cement Association, PCA) и Департамент транспорта штата Юра (Utah Department of Transportation, UDOT) поддержали исследовательский проект в университете Brigham Young University (BYU), целью которого являлось изучение проблем, связанных с проектированием и строительством на основе метода FDR. Более ранняя работа по этому проекту рассматривала влияние двух источников RAP на чувствительность к влаге, жесткость и прочность для двух различных материалов оснований, типичных для штата Юта (7). Данное исследование продолжает предыдущую работу и рассматривает, как влияет стабилизация при помощи цемента на прочность восстановленных материалов и их чувствительность к влаге. В частности, целью этого исследования являлось определение оптимального содержания цемента, необходимого для стабилизации восстановленных материалов с переменным содержанием RAP, которое типично для проекта по реконструкции дорожного полотна I-84, выполняемого в Weber Canyon поблизости от города Морган, штат Юта. В следующих разделах обсуждаются вопросы, связанные со стабилизацией восстановленных материалов при помощи цемента, разъясняется методика проведения экспериментов и описываются полученные результаты.