СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ДВУСЛОЙНОГО АСФАЛЬТНОГО ПОКРЫТИЯ Российский патент 1999 года по МПК E01C7/22 

Настоящее изобретение касается способа получения двуслойного асфальтного покрытия, при котором выполняется оптимирование характеристик асфальтных слоев.

В соответствии с известными способами получаются асфальтные покрытия из нескольких слоев с применением различных типов смесей. Укладка смеси происходит при этом слоями или, если обрабатываются одинаковые типы смесей, пластами друг над другом. Для связывания слоев наносятся битумные эмульсии на холодное основание [1].

Асфальтные покрытия применяются при строительстве дорог, а также для прочих площадок для транспортных средств.

Общая толщина покрытия, а также отдельных слоев зависит в основном от существующих нагрузок.

Обычно асфальтные покрытия состоят из верхнего слоя, связующего слоя и несущего слоя. К этим отдельным слоям предъявляются различные требования.

Для верхнего слоя существенными являются в основном следующие требования:
- по соображениям безопасности движения важными являются хорошая сцепляемость, высокая ровность, освещенность и по возможности высокая отражательная способность;
- для обеспечения высокой устойчивости погодным условиям необходима плотность, устойчивость против морозов и несжимаемость, сцепляемость связующего средства и сопротивляемость окислению и
- для обеспечения достаточной прочности необходимы пластичность, прочность на износ, устойчивость, а также усталостная прочность.

Связующий слой при современных нагрузках в результате интенсивного движения выполняет основную задачу в том, чтобы воспринимать без вредных последствий напряжения сдвига и снимать их. По этой причине связующие слои должны быть в первую очередь устойчивыми.

Несущий слой служит для воспринимания без вредных последствий возникающих напряжений и для их снятия в расположенных ниже зонах. Они должны быть также устойчивыми.

Связующий слой и несущий слой защищаются верхним слоем и тем самым не должны служить целям уплотнения.

Обычно защитные слои укладываются толщиной 4 см. Заданные толщины связующих слоев и несущих асфальтных слоев варьируются в зависимости от класса укладки в соответствии с действующими строительными нормами, как RStO 86/89. (Аранд и др. Исследование эффективности высокопроизводительного уплотнительного бруса путем замеров на строящихся площадках, дорогах и автобанах, Бонн 41 (1990), N 5, стр.215-219).

Развитие строительства асфальтных дорог за последние десятилетия характеризовалось оптимированием отдельных слоев относительно их состава, толщины слоя и уплотнения, чтобы воспринимать постоянно возрастающие нагрузки в результате повышения интенсивности дорожного движения и повышения осевых нагрузок. Влияние осевых нагрузок на дорожное покрытие определяется в общем по результатам теста AAS HO-ROAO. В соответствии с тестом возрастают усталостные и деформационные воздействия приблизительно в 4 степени от значения осевой нагрузки.

Именно увеличивающаяся осевая нагрузка, а также перегрузки и возрастание интенсивности движения в результате постоянно возрастающего транспортного потока на дорогах приводят к увеличению повреждений дорог. При этом развитие технологии строительства дорог часто отстает от предъявляемых к ним требований.

Повреждениям вследствие деформации подвержены верхние слои и частично также связующие слои вплоть до несущих слоев. Причины заключаются преимущественно в составе материала и в уплотнении.

Особую проблему представляют верхние слои, в связи с чем большое количество задач требует действительно различных концептуальных решений. Так, например, уплотнение и устойчивость являются взаимно противоположными характеристиками.

В связи с необходимостью выполнения функции уплотнения верхний слой является слоем, наиболее обогащенным связующим средством, одновременно здесь проявляются наиболее высокие температуры. Вследствие термопластических характеристик битума материал верхнего слоя имеет в летнее время самую низкую прочность на срез.

Следующая проблема, которая для строительства асфальтовых дорог приобретает огромное значение, представляет собой укладку при невыгодных погодных условиях.

В результате получается при часто укладываемых верхних и связующих слоях с толщиной слоя соответственно по 4 см очень незначительное время для уплотнения или же очень быстрое охлаждение асфальтной смеси. При одинаковых затратах на уплотнение по сравнению с более толстыми укладываемыми слоями достигается при небольших толщинах вследствие быстрого охлаждения меньшая степень уплотнения.

Из уровня техники известно увеличение уплотняемости благодаря тому, что увеличивают содержание связующего средства. Однако это приводит к уменьшению прочности на срез. В общем меньшая степень уплотнения вызывает экспоненциальное уменьшение, например устойчивости.

Известная из уровня техники обычная однослойная укладка асфальта, при которой на холодное или уже почти охлажденное основание укладывают последующий слой, вызывает именно при относительно тонких верхних и связующих слоях сжатия, а также нарушение качества.

При санировании асфальтных покрытий известно выполнение двуслойного асфальтного покрытия в результате того, что нагревают уже существующий часто поврежденный асфальт и распределяют его на месте строительства или смешивают с другими компонентами. В результате относительно небольшой теплопроводимости асфальта битум имеет при нагревании различные температуры.

На верхней поверхности асфальтного слоя проявляются при этом температуры 250-600^oC, которые очень сильно уменьшаются внизу. Такие высокие температуры приводят к повышенным вредным выбросам в окружающую среду, а также к изменениям характеристик битума.

Далее качество распределенных и смешанных на дороге компонентов подвергается значительным колебаниям по сравнению с асфальтом, полученным в результате процесса смешивания на установке по производству асфальта, так как соотношение старых и новых компонентов выдерживается менее точно и в строительной смеси часто имеются различные составы.

В основе настоящего изобретения лежит задача разработать способ получения двуслойного асфальтного покрытия из двух поставленных типов смесей, с помощью которого существенно повышаeтся общая прочность покрытия и оптимируeтся соотношение толщин слоев, их состав и характеристики. Оптимирование касается, в частности, степени уплотнения без увеличения энергии на уплотнение.

В соответствии с настоящим изобретением удается решить эту задачу благодаря тому, что верхние слои асфальтного покрытия укладывают в горячем состоянии один слой на другой в процессе одного рабочего хода и изменяют соотношение толщин слоев между собой.

В результате одновременной укладки двух различных и расположенных друг над другом горячих асфальтных слоев из поставленной смеси от установки по производству асфальта повышается тепловой потенциал и замедляется охлаждение, в результате чего удается значительно улучшить характеристики этих обоих асфальтных слоев.

Это касается одновременной укладки связующего слоя асфальта плюс верхнего слоя, а также при менее загруженных дорогах несущего асфальтного слоя плюс верхнего слоя, а также комбинации несущего асфальтного слоя и связующего слоя асфальта.

Далее в результате непосредственной укладки в горячем состоянии одного слоя на другой достигается оптимальное соединение слоев. Тем самым улучшаются характеристики деформации, связанные с боковым смещением (скольжение).

Одновременная двуслойная укладка позволяет изменять рецептуры асфальта для получения более устойчивых смесей, так как уровень степени уплотнения обоих слоев асфальта существенно повышается и тем самым одновременно может уменьшаться образование раковин.

Экономические выгоды получаются в результате уменьшения количества более дорогого материала для верхнего слоя. Кроме того, могут применяться улучшенные связующие средства и/или более прочный на истирание мелкий щебень.

Более высокую толщину покрытия получают только при достаточных толщинах укладки. При известной технологии строительства составляет обычно соотношение толщины слоя к максимальному размеру зерен примерно 3:1. Из этого получается, например, толщина укладки в 4 см для асфальтобетона 0/11 мм.

Обычно для выполнения функции уплотнения достаточны небольшие толщины слоев. По причине уплотняемости на холодном асфальтном основании необходимо согласовывать толщину укладки верхнего слоя, содержащего большее количество связующего средства и тем самым менее прочного на срез, с уплотняемостью. В зависимости от уровня нагрузок получается более высокая способность к деформированию.

Настоящее изобретение поясняется ниже более подробно на примерах его конструктивного исполнения.

На прилагаемых чертежах изображено:
фиг. 1 - зависимость времени уплотнения от толщины слоя;
фиг. 2 - влияние температуры смеси на объемную плотность (RG) или же на степень уплотнения (VD).

В первом примере укладывают несущий асфальтный слой толщиной 10 см типа CS 0/32 мм и одновременно связующий слой асфальта 0/16 мм толщиной 4 см. Благодаря общей толщине слоя 14 см по сравнению с толщиной несущего асфальтного слоя 10 см и толщиной связующего слоя асфальта 4 см существенно увеличивается время уплотнения, и в обоих слоях повышается степень уплотнения. Это приводит к существенному повышению прочности против деформирования в обоих слоях и не происходит никаких потерь веществ в связующем слое асфальта, как это часто отмечается при обычной укладке горячего слоя на холодный согласно существующему уровню техники.

Во втором примере укладывают связующий слой асфальта 0/22 мм толщиной 10 см и одновременно асфальт из мелкого щебня с мастикой 0/11 мм толщиной 2 см. Благодаря общей толщине слоя 12 см горячего асфальта по сравнению со связующим слоем асфальта 8 см и поверхностным слоем 4 см значительно увеличивается время уплотнения, и в обоих слоях повышается степень уплотнения. Связующий слой асфальта получает в результате этого большую толщину покрытия и тем самым большую устойчивость против деформации.

Несмотря на несоблюдение установленных размеров зерен, мелкий щебень с мастикой 0/11 мм оказывается существенно эффективнее при уплотнении по сравнению с холодным основанием толщиной 4 см. В результате замещения мелкого щебня с мастикой 0/11 мм толщиной 2 см, содержащего большое количество связующего средства, на связующий слой асфальта 0/22 мм, более устойчивый против деформации, все покрытие оказывается существенно устойчивее при сохранении других функций верхнего слоя.

В третьем примере укладывают связующий слой асфальта 0/16 мм толщиной 6 см и одновременно асфальтобетон 0/11 мм толщиной 2 см. Благодаря общей толщине горячего асфальта 8 см по сравнению с толщиной связующего слоя асфальта 4 см и асфальтобетона 4 см существенно увеличивается время уплотнения и в обоих слоях повышается уровень уплотнения.

Связующий слой асфальта получает большую толщину покрытия и тем самым становится устойчивее против деформации. Несмотря на несоблюдение установленных размеров зерен, асфальтобетон 0/11 мм оптимально уплотняется и становится достаточно плотным.

В результате замещения асфальтобетона 0/11 мм толщиной 2 см, содержащего большое количество связующего средства, на связующий слой асфальта 0/16 мм, более устойчивый против деформации, все покрытие оказывается существенно устойчивее при сохранении других функций верхнего слоя.

Способ получения двуслойного асфальтного покрытия при строительстве дорог обеспечивает достижение оптимальных характеристик асфальтных слоев. Асфальтное покрытие получают из двух смесей различных типов, уложенных совместно в горячем состоянии один слой на другой, поставленных с установки по производству асфальта. Увеличивают общую толщину покрытия и оптимируют его состав и характеристики. Верхние слои асфальтного покрытия укладывают в горячем состоянии в процессе одного рабочего хода. 5 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Способ получения двуслойного асфальтного покрытия, отличающийся тем, что укладывают совместно две смеси различных типов в горячем состоянии один слой на другой, поставленные с установки по производству асфальта. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что уменьшают толщину верхнего слоя и увеличивают толщину связующего слоя на значение этой разницы. 3. Способ по п.1, отличающийся тем, что связующий и несущий слои асфальта укладывают совместно. 4. Способ по п.1, отличающийся тем, что верхний и связующий слои укладывают совместно. 5. Способ по п.1, отличающийся тем, что верхний и несущий слои укладывают совместно. 6. Способ по п.5, отличающийся тем, что уменьшают толщину верхнего слоя и увеличивают толщину несущего слоя на значение этой разницы.