СПОСОБ УПЛОТНЕНИЯ СМЕСЕЙ, ПРЕИМУЩЕСТВЕННО БЕТОННЫХ И АСФАЛЬТОБЕТОННЫХ Российский патент 1998 года по МПК E01C19/48 

Изобретение относится к дорожному строительству, в частности может быть использовано при строительстве и ремонте шоссейных дорог, улучшении грунтовых дорог, асфальтировании боковых стенок водных каналов, изготовлении специальных, например, токопроводящих бетонных покрытий.

Известны способы уплотнения смесей, используемые в настоящее время в дорожном и ином строительстве, основанные на вертикальном воздействии (в том числе - вибровоздействии) на заранее распределенный слой смеси (SU а.с. N 1470507, кл. B 28 B 1/08, 1989 г., SU a.c. N 473780, кл. E 01 C 19/28, 1975 г. , GB, патент N 1456503, кл. E 01 C 23/06, 1976 г., US, патент N 3450011, кл. E 01 C 19/42, 1969 г.)
Известными способами уплотняются жесткие, в том числе мелкозернистые смеси на неорганическом и органическом вяжущем, а также мелкодисперсные системы с сухим и вязким трением частиц.

Недостатком известных способов уплотнения является то, что при их осуществлении воздействие только нормальных статистических или динамических сил не ликвидирует псевдоуплотненных образований, например, арочного эффекта. Для устранения указанного недостатка необходимо создать комплекс нагрузок с перепадом давлений в смежных слоях частиц, и создать наряду с нормальными - тангенциальные составляющие силы давления.

Частично указанный недостаток устраняется в технических решениях по заявке DE, N 2702813, кл. E 01 C 23/06, 1978 г. и US a.c. N 1201152, кл. B 28 B 13/02, 1985 г. , последнее из которых выбрано в качестве ближайшего аналога предложенному способу и устройству.

В известном техническом решении смесь подают под укатывающие ролики устройства для уплотнения смеси и осуществляют послойное уплотнение каждой порции смеси.

Недостатком является то, что известное техническое решение не приспособлено для укладки полотна шоссейной дороги и, кроме того, не обеспечивает необходимого качества поверхности дорожного покрытия.

Задачей изобретения является получение слоя покрытия с одинаковой плотностью по глубине, повышение его качества и, соответственно, долговечности, обеспечение одинаковой плотности "заплат" и старого покрытия при ремонте дорог.

Поставленная задача достигается за счет того, что смесь подают под укатывающие ролики порционно и уплотняют последовательно каждую порцию смеси, создавая при этом тангенциальные составляющие давления за счет совмещения поперечного и продольного перемещения укатывающих роликов.

Смесь поступает из дозаторов непосредственно под укатывающие ролики первой группы, которые установлены на опорной раме с возможностью возвратно-поступательного и разнонаправленного перемещения по отношению ко второй группе укатывающих роликов. При этом, заданная плотность и толщина окончательного слоя достигается в процессе работы первой группы укатывающих роликов, а вторая группа укатывающих роликов предназначена для отделки и доуплотнения покрытия.

Повышение качества покрытия обеспечивается также тем, что дозаторы в зависимости от жесткости и зернистости смеси устанавливают на таком расстоянии от уплотняемой поверхности, которое обеспечивает получение оптимальной толщины слоя каждой порции смеси, образуемого при перемещении дозаторов. Оптимальная толщина слоя каждой порции смеси определяется расчетным или опытным путем в зависимости от вида и качества смеси, при условии обеспечения максимального равномерного и бездефектного уплотнения. Кроме того, в процессе работы устройства производится контроль плотности поверхности с помощью соответствующих датчиков. Придание укатывающим роликам принудительного вращательного движения также препятствует появлению дефектов и способствует повышению качества уплотняемой поверхности.

При реализации предложенного способа происходит переукладка частиц, максимальное их сближение под действием градиента динамического давления в импульсном режиме, переход частиц в стабилизированное уплотненное состояние, когда число контактов каждой частицы со смежными увеличивается. Процесс уплотнения в данном случае "растянут" во времени и имеет большую амплитуду по сравнению с вибрационным или ударным воздействием. Это необходимо, чтобы частицы "успели" переместиться по траектории контакта и занять свою ячейку в упаковке частиц.

Реализуется данный способ уплотнения смесей в процессе использования устройства для уплотнения смесей, которое можно классифицировать как импульсно-роликовое устройство.

Результаты математического моделирования показали, что при смещении слоев в зоне контакта ролика и, например, бетона возникает импульсное воздействие, приводящее к дополнительному уплотнению смеси. При этом, желаемая плотность покрытия задается числом проходов роликов и контролируется датчиками в процессе укладки. Для разравнивания и укладки сыпучих смесей используются роликовые катки небольшого диаметра, а на ролик, для выравнивания тангенциальных скоростей, дополнительно подается вращающий момент. Вследствие комбинации тангенциальных и радиальных воздействий достигается высокая степень уплотнения смеси (максимальная плотность упаковки гранул).

Преимущество импульсно-роликового устройства заключается в том, что в нем совмещаются процессы подачи, разравнивания и уплотнения смеси, обеспечивая при этом высокую плотность и однородность покрытия.

Изобретение поясняется чертежами, где:
на фиг. 1 - представлен общий вид устройства;
на фиг. 2 - схема подачи смеси в распределительный бункер;
на фиг. 3 - вид устройства сзади;
на фиг. 4 - вид устройства спереди;
на фиг. 5 - схема импульсного воздействия ролика на смесь;
на фиг. 6 - схема возможного распределения частиц смеси при радиальном воздействии уплотняющего элемента;
на фиг. 7 - схема распределения частиц смеси при совмещении радиального и тангенциального воздействия,
на фиг. 8 - поперечный разрез рабочего органа;
на фиг. 9 - продольный разрез рабочего органа;
на фиг. 10 - вид сверху на рабочий орган;
на фиг. 11 - схема отделки края покрытия.

Устройство импульсно-роликового типа может быть использовано в качестве уплотняющего органа асфальтоукладчика или в качестве навесного агрегата строительных машин.

В данном примере устройство выполнено в виде укладчика смеси, который состоит из приемного бункера 1, двигателя и гусеничных движителей 2. Рабочий орган связан с корпусом укладчика при помощи гидроцилиндров уровня 3, корпуса транспортера 4 для подачи смеси и гидроцилиндров 5 для регулировки положения рабочего органа. Гидроцилиндры 5 одними концами закреплены на корпусе транспортера 4, а другими - на опорной раме 6 рабочего органа.

Рабочий орган состоит из опорной рамы 6, на которой установлен распределительный бункер 7 с распределительным шнеком 8. На опорной раме 6 с возможностью разнонаправленного перемещения вдоль нее по направляющим 9 установлены две балки 10, на одной из которых размещена первая группа укатывающих роликов 11, а на другой - вторая группа укатывающих роликов 12. Укатывающие ролики 11 и 12 выполнены с возможностью вращения вокруг своей оси и связаны с приводом их вращения. Распределительный бункер 7 с распределительным шнеком 8 установлены над первой группой укатывающих роликов 11.

Перед первой группой укатывающих роликов 11 смонтирован брус-компенсатор 13 с датчиками 14 для контроля напряжений в смеси. За второй группой укатывающих роликов 12 расположен виброгаситель-разглаживатель смеси 15. Толщина слоя покрытия задается подвижным бортом 16 с помощью регулятора 17 толщины слоя.

Толщина слоя подсыпки под укатывающие ролики 11 регулируется дозаторами 18, которые размещены между укатывающими роликами 11. На укладчике установлен электронный блок управления 19, связанный с датчиком 14.

Распределительный бункер 7 состоит из верхней неподвижной части 20 и нижней подвижной части 21, на которой закреплены дозаторы 18. Нижняя подвижная часть 21 выполнена с возможностью перемещения вдоль опорной рамы 6 совместно с первой группой укатывающих роликов 11.

Способ осуществляется, а устройство работает следующим образом.

Смесь подается в приемный бункер 1, откуда она по транспортеру 4 независимо вправо и влево поступает в распределительный бункер 7 и распределяется вдоль него шнеком 8. Из распределительного бункера 7 смесь поступает в дозаторы 18, из которых смесь подается под укатывающие ролики 11. При помощи дозаторов 18 задают высоту слоя подсыпки, которая определяется расстоянием между нижними кромками дозаторов 18 и уплотняемой поверхностью или плоскостью, проходящей через нижние образующие укатывающих роликов 11. Укатывающие ролики 11 совершают возвратно-поступательное перемещение и последовательно уплотняют каждую порцию смеси. Движущийся ролик создает в смеси сдвиг и заставляет частицы смеси интенсивно "паковаться".

В процессе перемещения роликов осуществляется контроль за степенью уплотнения смеси с помощью электронного блока управления 19, на который подаются сигналы от датчиков 14, расположенных на брусе-компенсаторе 13. После достижения необходимой плотности покрытия 22, электронный блок управления 19 подает команду на двигатель и гусеничные движители 2 для поступательного перемещения укладчика. Практически, за счет непрерывной работы роликов, с помощью датчиков 14, задается скорость перемещения укладчика.

Доуплотнение и отделка уплотненной смеси производится второй группой укатывающих роликов 12.

Для ликвидации остаточных напряжений в смеси и отделки покрытия 22 около бортов 17, концевые части виброгасителя-разглаживателя 15 закруглены. За виброгасителем-разглаживателем 15 выходит готовое покрытие 22, которое не требует повторного уплотнения катками.

Способ предназначен для дорожного строительства и может быть использован при ремонте и строительстве дорог. Смесь подают порционно на заданной высоте от поверхности непосредственно под укатывающие ролики, образующие первую группу. Производят уплотнение каждой порции смеси первой группой роликов до получения заданных плотности и толщины окончательного слоя покрытия. Доуплотнение и отделку покрытия производят второй группой укатывающих роликов. Способ обеспечивает получение равноплотного покрытия по глубине и повышение качества и долговечности его, а также обеспечивает одинаковую плотность "заплат" и старого покрытия при ремонте дорог. 2 с. и 4 з.п. ф-лы, 11 ил.

1. Способ уплотнения смесей, преимущественно бетонных и асфальтобетонных, заключающийся в том, что смесь подают под укатывающие ролики порционно и осуществляют послойное уплотнение каждой порции смеси, при этом двум группам укатывающих роликов придают разнонаправленное возвратно-поступательное перемещение в поперечном направлении, относительно поступательного перемещения устройства для уплотнения смесей, а перемещение последнего осуществляют по достижении заданной плотности и толщины окончательного слоя уплотняемой поверхности, отличающийся тем, что порции смеси подают между укатывающими роликами первой группы, при этом заданную плотность и толщину окончательного слоя уплотняемой поверхности получают в процессе работы первой группы укатывающих роликов, а второй группой укатывающих роликов осуществляют доуплотнение и отделку уплотняемой поверхности. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что контроль плотности уплотняемой поверхности осуществляют непрерывно посредством датчиков, которые располагают перед первой группой укатывающих роликов. 3. Способ по п.1 или п.2, отличающийся тем, что смесь подают на заданном расстоянии от уплотняемой поверхности для получения оптимальной толщины слоя подсыпки. 4. Способ по любому из пп.1 - 3, отличающийся тем, что роликам придают принудительное вращательное движение. 5. Устройство для уплотнения смесей, преимущественно бетонных и асфальтобетонных, содержащее опорную раму, распределительный бункер со шнеками и дозаторами и две группы укатывающих роликов, размещенных на соответствующих балках с возможностью разнонаправленного относительно друг друга возвратно-поступательного перемещения в поперечном направлении относительно поступательного перемещения устройства, отличающееся тем, что распределительный бункер установлен над первой группой по ходу движения устройства укатывающих роликов, а дозаторы размещены между последними на заданном расстоянии от уплотняемой поверхности для получения оптимальной толщины слоя подсыпки. 6. Устройство по п.5, отличающееся тем, что оно снабжено датчиками для контроля плотности уплотняемой поверхности, размещенными перед первой группой укатывающих роликов.