СПОСОБ УСТРОЙСТВА ДОРОЖНОГО ПОКРЫТИЯ Российский патент 2000 года по МПК E01C7/18 E01C7/32 

Изобретение относится к области строительства автомобильных дорог, а именно к способу устройства дорожного покрытия.

Известен способ устройства дорожного покрытия из асфальтобетонной смеси с применением шлакового материала (1).

Недостатком такого способа является то, что покрытие можно устраивать только из одного слоя, что приводит к быстрому разрушению дороги.

Наиболее близким решением по совокупности признаков является способ устройства двухслойного дорожного покрытия со стабильной шероховатостью к деформациям, включающий укладку на основание нижнего слоя покрытия, устройство промежуточного связующего слоя путем подгрунтовки вяжущим с последующей укладкой на него верхнего слоя покрытия из шлаковой асфальтобетонной смеси при температуре 70-90^oC (2).

Однако, покрытия автодорог, выполненные таким способом, в первоначальный момент эксплуатации не обладают достаточной прочностью и сдвигоустойчивостью, так как эти покрытия медленно набирают прочность и становятся сдвигоустойчивыми, что в настоящий момент при высоких эксплуатационных нагрузках, резко возросших пропускных способностях дорог приводит к разрушениям свежеуложенных покрытий.

Задачей изобретения является получение прочного и сдвигоустойчивого покрытия из шлаковых асфальтобетонов с момента его устройства.

Задача достигается тем, что в способе устройства дорожного покрытия, включающем укладку на основание нижнего слоя покрытия из нагретой шлаковой асфальтобетонной смеси, устройство промежуточного связующего слоя с последующей укладкой на него верхнего слоя покрытия из шлаковой асфальтобетонной смеси при температуре 70-90^oC, отличительными от прототипа признаками является то, что устройство промежуточного связующего слоя производят укладкой на нижний слой покрытия армирующей сетки, предварительно обработанной отходами коксохимического производства.

Укладка между верхними и нижними слоями покрытия автодорог обработанной отходами коксохимического производства армирующей геосетки позволит с момента устройства покрытия придать прочность и сдвигоустойчивость слоям покрытия и обеспечить возможность его эксплуатации практически с момента устройства покрытия.

Для реализации способа была использована геосетка армирующая дорожная, изготовленная из стекловолокнистых нитей повышенной прочности. В химический состав шлаков также входят стекловидные элементы. Поэтому коэффициент линейного температурного расширения геосетки близок к шлаковому асфальтобетону, что обуславливает повышение сдвигоустойчивости асфальтобетонного покрытия и повышается его трещиностойкость.

К этому же температура приготовления и укладки шлаковой асфальтобетонной смеси составляет соответственно 110-130^oC и 70-90^oC, что создает щадящий температурный режим для работы геосетки и не ухудшает ее эксплуатационные свойства, такие как удлинение при разрыве, прочность при удлинении.

Дорожное покрытие, выполненное предположенным способом, обладает повышенной прочностью, сдвигоустойчивостью и омоноличивается в процессе эксплуатации за счет роста кристаллогидратов, образующихся при гидратации шлака, как в самих слоях, так и между ними, благодаря большой открытой структуре георешетки, составляющей 75%, и предварительной ее обработке отходами коксохимического производства. Отход коксохимического производства представляет собой смесь каменноугольной смолы с мелкодисперсными частицами угля, кокса и полукокса с плотностью 1,29 г/см³. Каменноугольная смола обеспечивает хорошее сцепление георешетки с асфальтобетоном, а мелкодисперсная среда создает шероховатость между ними, что также повышает сдвигоустойчивость, прочность и трещиностойкость.

Для изготовления образцов по предлагаемому способу были использованы следующие материалы: доменный шлак фракции 0-20 мм Новолипецкого металлургического комбината (НЛМК), битум марки БНД 60/90 в количестве 8% сверх 100% минеральной части.

Геосетка из стеклонитей для дорожного строительства (ГССД-140) производства ТОО "Стекло-Прогресс" города Владимира, соответствующая ТУ 2296-036-00204949-96.

Георешетка была предварительно обработана отходами коксохимического производства НЛМК, представляющими собой смесь каменноугольной смолы с частицами угля, кокса и полукокса, плотностью 1,29 г/см³.

Была приготовлена смесь из указанного доменного шлака и битума при температуре 120^oC. Эта смесь уложена в формы размером 4х4х16 см, при температуре 90^oC укладывали геосетку, с предварительно нанесенными на нее отходом коксохимического производства и сверху укладывали асфальтобетонную смесь при температуре 90^oC. После укладки в формы верхнего слоя асфальтобетонной смеси ее уплотняли на гидравлическом прессе нагрузкой 400 кг/см², полученные образцы были извлечены из формы, после чего определяли физико-механические свойства.

В таблице 1 приводятся физико-механические свойства образцов на шлаковой основе без геосетки и обработанной отходами коксохимии.

Как видно из таблицы, асфальтобетонные образцы, полученные по предлагаемому способу устройства дорожного покрытия, по прочностным свойствам превосходят асфальтобетонные образцы по прототипу, особенно в раннем возрасте до 28 суток.

Свое преимущество армированное шлакоасфальтобетонное покрытие сохраняет и в более поздний период эксплуатации.

Критерием повышенной сдвигоустойчивости асфальтобетонного покрытия является величина остаточной деформации на сдвиг, которую определяли по методу Б. А. Козловского на образцах 4х4х16 см по предлагаемому способу и по прототипу.

Результаты испытаний приведены в таблице 1, которые свидетельствуют о высокой сдвигоустойчивости шлакового асфальтобетонного покрытия по предлагаемому способу по сравнению с прототипом, особенно в раннем возрасте.

Деформативная способность асфальтобетонного покрытия характеризует трещиностойкость его. Трещины на покрытии главным образом образуются зимой при резком понижении температуры.

Применение георешетки для армирования шлаковых асфальтобетонных покрытий позволяет устранить трещинообразование, так как образующиеся микротрещины, так называемые зародышевые трещины в основании и нижнем слое покрытия воспринимает на себя георешетка, которая гасит их и защищает верхний слой покрытия от разрушения.

Нарушение структуры асфальтобетонного покрытия после циклов замораживания-оттаивания исследовали ультразвуковым методом. По степени снижения скорости ультразвука после определенного количества циклов замораживания-оттаивания судили о морозоустойчивости асфальтобетона.

В данном случае образцы размером 4х4х16 см по предлагаемому способу и прототипу подвергались 20 и 30 циклам замораживания-оттаивания. Через эти образцы пропускали ультразвук на приборе УК-14П, фиксировали время прохождения ультразвука, определяли его скорость и подсчитывали модуль упругости.

Результаты испытаний приведены в таблице 2.

Из результатов, приведенных в таблице 2, видно, что относительный модуль упругости после 20 циклов замораживания-оттаивания по предлагаемому способу увеличился на 0,39 • 10⁵ кг/см², а по прототипу на 0,22 • 10⁵ кг/см² по сравнению с эталонными образцами. После 30 циклов замораживания-оттаивания тех же образцов модуль упругости по предлагаемому способу остается почти без изменений. Это свидетельствует о том, что разрушений внутри образца не происходит и асфальтобетон сохраняет монолитность. В то же время у образцов по прототипу модуль упругости после 30 циклов замораживания-оттаивания уменьшился на 0,36 • 10⁵ кг/см².

Испытания показывают, что модуль упругости асфальтобетона по предлагаемому способу после 30 циклов замораживания-оттаивания выше, чем по прототипу, что говорит о трещиностойкости асфальтобетонного покрытия по предлагаемому способу.

Применение побочных продуктов и отходов промышленности позволит снизить стоимость предлагаемого покрытия.

Источники информации
1. Авторское свидетельство СССР N 261326, 1970.

2. С. И.Самодуров. Асфальтовый бетон с применением шлаковых материалов, Воронеж, 1934, с. 89-98.

Изобретение относится к области строительства автомобильных дорог, а именно к способу устройства дорожного покрытия. Сущность изобретения состоит в том, что шлаковое двухслойное асфальтобетонное покрытие армируется геосеткой, которая предварительно обрабатывается отходами коксохимического производства. В результате чего отпадает операция розлива вяжущего на нижний слой покрытия перед устройством верхнего слоя и получается покрытие сдвиго- и трещиностойкое, так как геосетка воспринимает сдвиговые усилия при положительной температуре и гасит микротерщины от нижних слоев, возникающих при отрицательной температуре. Применение побочных продуктов и отходов промышленности позволит снизить стоимость предлагаемого способа устройства покрытия. Технический результат: получение прочного и сдвигоустойчивого покрытия из шлаковых асфальтобетонов с момента его устройства. 2 табл.

Способ устройства дорожного покрытия, включающий укладку на основание нижнего слоя покрытия из нагретой шлаковой асфальтобетонной смеси, устройство промежуточного связующего слоя с последующей укладкой на него верхнего слоя покрытия из шлаковой асфальтобетонной смеси при 70 - 90^oC, отличающийся тем, что устройство промежуточного связующего слоя производят укладкой на нижний слой покрытия армирующей геосетки, предварительно обработанной отходами коксохимического производства.