СПОСОБ БЕТОНИРОВАНИЯ АЭРОДРОМНЫХ И ДОРОЖНЫХ ПОКРЫТИЙ Российский патент 2003 года по МПК E01C7/14 E01C19/38 

Изобретение относится к области строительства и может быть использовано при устройстве аэродромных и дорожных покрытий повышенной надежности и устойчивости к высоким нагрузкам при эксплуатации.

Известен способ бетонирования покрытий, заключающийся в укладке в опалубку ранее приготовленной фибробетонной смеси [1].

Этот способ имеет ряд недостатков: комкование фибры при перемешивании, ухудшение удобоукладываемости смеси, невозможность использования фибры с l/d > 100 и крупных фракций щебня, большой расход цемента и фибры.

Известен опыт внедрения в практику строительства вибронагнетательного способа [2].

Этот способ состоит в нагнетании цементно-песчаного раствора в межзерновое пространство уложенного в опалубку крупного заполнителя при одновременном вибрировании крупного заполнителя, цементно-песчаного раствора и образующейся бетонной смеси. Обеспечивается высокий темп бетонирования, снижается потребность в растворе, а значит, и в цементе. Однако в процессе эксплуатации конструкций под действием различных факторов возникают дефекты, приводящие к повреждениям поверхностного слоя покрытия и разрушению части или всего покрытия в целом.

Известен способ бетонирования плитных конструкций, включающий укладку крупного заполнителя на основание и нагнетание раствора вяжущего в межзерновое пространство при одновременном действии вибрации и давления [3].

Способ упрощает устройство бетоносмесительного оборудования, так как исключает необходимость переработки в смесительных машинах крупного заполнителя, позволяет получать бетон высокой прочности на сжатие, им можно формовать аэродромные и дорожные покрытия толщиной до 300 мм.

Этот способ является наиболее близким к предлагаемому изобретению и поэтому авторами принят за наиболее близкий аналог.

Однако известный способ обладает недостатками, наиболее существенными из которых являются следующие: преждевременный физический износ в результате разрушения покрытия, низкая коррозиостойкость покрытия, невозможность рационального применения защитного покрытия в зависимости от условий эксплуатации и обеспечения его надежного сцепления с нижним конструктивным слоем.

Задачей заявляемого изобретения является повышение долговечности и надежности покрытия за счет обеспечения его стойкости к эксплуатационным и климатическим воздействиям.

Для решения поставленной задачи на подготовленное основание укладывают крупный заполнитель и арматуру, причем армирование выполняют послойно арматурой в зоне по высоте, равной 0.4...0.6 толщины конструкции, затем нагнетают раствор вяжущего в межзерновое пространство крупного заполнителя на высоту, меньшую толщины слоя крупного заполнителя на 0.3...0.5 среднего диаметра его зерен при одновременном воздействии вибрации и давления с получением нижнего слоя конструкции.

Затем на возведенный нижний слой конструкции укладывают мелкозернистый бетон на основе вяжущего низкой водопотребности и втапливают в него с помощью вибрации минеральное фибровое волокно, после чего осуществляют отделку поверхности покрытия и уход за бетоном.

Заявляемый способ представляет собой следующую последовательность операций.

Операции по подготовке основания, установке опалубки, доставке к месту работ материалов и оборудования. Эти операции выполняют традиционными способами и сложности не вызывают.

Укладку крупного заполнителя в опалубку осуществляют послойно слоями равными 0.5 проектной толщины. Разравнивание крупного наполнителя осуществляют механизированным способом.

Укладку арматуры выполняют в центральной части сечения конструкции в зоне по высоте 0.4...0.6 проектной толщины от поверхности покрытия. Арматуру равномерно распределяют по всей площади конструкции для восприятия значительных растягивающих температурных напряжений. При таком армировании сокращается потребное количество продольных и поперечных швов, а образующиеся поперечные волосяные трещины распределяются равномерно и ограничиваются по ширине раскрытия.

Арматура укладывается направленно вдоль длинной стороны конструкции, тем самым усиливая трещиностойкость и надежность покрытия в наиболее опасном направлении.

Нагнетание раствора вяжущего в межзерновое пространство крупного заполнителя осуществляют с открытой поверхности конструкции.

Нагнетание раствора вяжущего выполняют, например, при помощи вибробруса, перемещаемого на поверхности конструкции со скоростью, обеспечивающей заполнение межзернового пространства крупного заполнителя на заданную высоту.

Для обеспечения хорошего сцепления с шероховатым основанием и создания необходимой плотности в межзерновое пространство крупного заполнителя нагнетают раствор вяжущего на высоту, меньшую толщины слоя крупного заполнителя на 0.3. . . 0,5 среднего диаметра его зерен. Такой способ укладки позволяет полностью заполнить искусственные неровности нижнего слоя и создать на поверхности ровный и плотный защитный слой, обеспечить надежное сцепление слоев и предотвратить их отслаивание.

Конструкцию защитного слоя и способ его устройства определяют в зависимости от условий эксплуатации. Защитный слой применяют для повышения износостойкости сети автомобильных дорог и для усиления аэродромных покрытий. Такое покрытие устойчиво к природным температурно-влажностным воздействиям и использованию антиобледенителей, меньше подвержено оледенению, поглощает механические удары от движущегося транспорта, технологично в строительстве, содержании и ремонте, надежно в эксплуатации и относительно недорого.

Защитный слой обеспечивает долговечность покрытия за счет высоких физико- механических характеристик: большой прочности на растяжение при изгибе, ударной прочности, трещиностойкости, огнестойкости, износостойкости и коррозиостойкости, качественной фактуры поверхности. При воздействии на бетон механических или тепловых ударов защитный слой обеспечивает защиту арматуры и нижнего слоя бетона и не выкрашивается у поверхности.

Подтверждением решения поставленной задачи является следующее: увеличениe сроков эксплуатации покрытия на 25...30%, снижениe финансовых затрат на содержание и ремонт покрытий на 20...25%, повышение надежности работы покрытия в период эксплуатации.

Общими признаками с наиболее близким аналогом является выполнение следующих операций: установка опалубки, укладка крупного заполнителя и арматуры, нагнетание раствора вяжущего в межзерновое пространство крупного заполнителя при одновременном воздействии вибрации и давления с получением нижнего слоя конструкции, отделка поверхности покрытия.

Новыми признаками являются укладка мелкозернистого бетона на основе вяжущего низкой водопотребности и втапливание в него с помощью вибрации минерального фибрового волокна. Эти признаки не выявлены из существующего уровня техники, что позволяет сделать вывод о соответствии изобретения условию патентоспособности "изобретательский уровень".

Для раскрытия сведений, подтверждающих возможность осуществления заявленного способа, рассмотрим операции, его составляющие:
1. Подготовка основания и установка опалубки.

2. Доставка материалов и оборудования.

3. Укладка и разравнивание крупного заполнителя слоем, равным 0.5 толщины конструкции.

4. Укладка арматуры направленно вдоль длинной стороны конструкции в зоне по высоте, равной 0.4...0,6 толщины конструкции.

5. Укладка и разравнивание крупного заполнителя на проектную толщину.

6. Нагнетание раствора вяжущего в пустоты крупного заполнителя таким образом, чтобы верхний слой крупного заполнителя на 0.3...0.5 среднего размера зерен выступал над плоскостью уложенного в конструкцию раствора.

7. Укладка на поверхность мелкозернистого бетона на основе вяжущего низкой водопотребности.

8. Втапливание в мелкозернистый бетон на основе вяжущего низкой водопотребности с помощью вибрации минерального фибрового волокна.

9. Отделка поверхности конструкции.

Доказательством практической применимости является следующий пример конкретного выполнения. Выполняют участки покрытия толщиной 150 мм с защитным слоем. Используют следующие материалы: портландцемент активностью 40 МПа, гранитный щебень фракции 20...40 мм, песок с модулем крупности 2.3, с максимальной крупностью зерен 2.5 мм, ВНВ, минеральное фибровое волокно. Для бетонирования нижнего слоя конструкции применяют раствор цементно-песчаного вяжущего подвижностью 11...11.5 см. Для устройства защитного слоя используют мелкозернистый бетон на основе вяжущего низкой водопотребности и минеральное фибровое волокно.

Работы выполняют в последовательности, изложенной в материалах заявки на предлагаемое изобретение.

Осмотр конструкции после бетонирования показывает хорошее качество поверхности, отсутствие трещин и раковин. Наблюдение за участками покрытия при эксплуатации подтверждает их высокую надежность, отслаивания верхнего слоя от нижнего не происходит.

Вышесказанное позволяет сделать вывод о соответствии изобретения условию патентоспособности "промышленная применимость".

Литература
1. Bewehrtes Leimgefuge. Anmelder: Herr Karl-Heins Koch, Herr Dr.-Ind. Karl-Ludwig Frick, Aktenzeichen; P. 22 17 963. 1-43, Anmeldetag 14.04.72. Int.cl.: С 04 b 29/04.

2. П. В. Проценко, А.М. Вертелов, Н.И. Пушкарь. Формование конструкций вибронагнетательным способом. - М.: Стройиздат, 1988.

3. П.В. Проценко, В.В. Прозоров, Г.В.Лукьянчик. Авторское свидетельство СССР 1060740. "Способ бетонирования плитных конструкций", заявл. 28.06.1982 г. , 3459238/29-33. опубл. 15.12.1983 г. , БИ 46, МКИ Е 01 С 19/38. УДК 625.085 (088.8).

Изобретение относится к области строительства и может быть использовано при устройстве аэродромных и дорожных покрытий повышенной надежности и устойчивости к высоким нагрузкам при эксплуатации. Технический результат: повышение долговечности и надежности покрытия за счет обеспечения его стойкости к эксплуатационным и климатическим воздействиям. Способ бетонирования аэродромных и дорожных покрытий включает установку опалубки, укладку крупного заполнителя и арматуры, нагнетание раствора вяжущего в межзерновое пространство крупного заполнителя при одновременном воздействии вибрации и давления с получением нижнего слоя конструкции, отделку поверхности покрытия, причем укладку крупного заполнителя и арматуры, направленной вдоль длинной стороны конструкции, осуществляют послойно в зоне по высоте, равной 0,4-0,6 толщины конструкции, нагнетание раствора вяжущего в межзерновое пространство крупного заполнителя осуществляют на высоту, меньшую толщины слоя крупного заполнителя на 0,3-0,5 среднего диаметра зерен, перед операцией отделки поверхности на возведенный нижний слой конструкции укладывают мелкозернистый бетон на основе вяжущего низкой водопотребности и втапливают в него с помощью вибрации минеральное фибровое волокно, после чего осуществляют отделку поверхности покрытия и уход за бетоном.

Способ бетонирования аэродромных и дорожных покрытий, включающий установку опалубки, укладку крупного заполнителя и арматуры, нагнетание раствора вяжущего в межзерновое пространство крупного заполнителя при одновременном воздействии вибрации и давления с получением нижнего слоя конструкции, отделку поверхности покрытия, отличающийся тем, что укладку крупного заполнителя и арматуры, направленной вдоль длинной стороны конструкции осуществляют послойно в зоне по высоте, равной 0,4-0,6 толщины конструкции, нагнетание раствора вяжущего в межзерновое пространство крупного заполнителя осуществляют на высоту меньшую толщины слоя крупного заполнителя на 0,3-0,5 среднего диаметра зерен, перед операцией отделки поверхности на возведенный нижний слой конструкции укладывают мелкозернистый бетон на основе вяжущего низкой водопотребности и втапливают в него с помощью вибрации минеральное фибровое волокно, после чего осуществляют отделку поверхности покрытия и уход за бетоном.