КОНСТРУКЦИЯ ДОРОЖНОЙ ОДЕЖДЫ Российский патент 2008 года по МПК E01C7/30 C04B26/04 

Изобретение относится к области строительства и может быть использовано при ремонте железобетонных и металлических изгибаемых конструкций, эксплуатирующихся в условиях неблагоприятных факторов воздействия как окружающей среды, так и различных слабоагрессивных биохимических и химических сред (растворы солей, щелочей, кислот), например в качестве конструкции дорожной одежды мостовых пролетных конструкций или гидроизоляции конструкций инженерных сооружений, в частности эстакад, путепроводов.

Технический результат, достигаемый предлагаемым изобретением, состоит в увеличении прочности на изгиб и трещиностойкости дорожной одежды за счет повышения ее сцепления с железобетонной или металлической конструкцией. При использовании предлагаемой конструкции улучшается защита пролетных конструкций мостов от воздействия жидких и газообразных агрессивных сред, атмосферных осадков, антигололедных составов, что способствует увеличению надежности и долговечности мостов в целом.

Кроме того, применение указанной дорожной одежды существенно повышает несущую способность пролетной конструкции в целом за счет появления в сжатой зоне нормального сечения изгибаемой конструкции прочного полимербетонного слоя, а также обеспечивает возможность электропрогрева [1] дорожной одежды в холодное время года в целях таяния снега и льда, что способствует безопасности дорожного движения.

Электропрогрев в холодное время года обеспечивается за счет подключения арматурной сетки дорожной одежды к источнику электроснабжения.

Новым является то, что в качестве дорожной одежды использован армированный монолитный полимербетонный слой на основе полимерного связующего - низкомолекулярного полибутадиена. Количественные и качественные составы применяемых полимербетонов приведены в табл.1.

Отвержденный армированный слой указанных полимербетонов [2, 3, 4, 5] выполняет функцию гидроизоляционного и защитного покрытий и существенно повышает несущую способность пролетной конструкции в целом (см. чертеж). Это достигается за счет высоких физико-механических характеристик полимербетонов, значения которых приведены в табл.2.

Прочность сцепления полимербетонов с бетоном достигается хорошей адгезией материалов, обусловленной механическим зацеплением полимербетонов с рельефной поверхностью подложки, образованной выступами заполнителя щебня или насечками, а также близкими значениями линейных коэффициентов температурного расширения.

Прочность сцепления полимербетонного слоя с металлической подложкой обеспечивается наличием полярных групп в используемых низкомолекулярных полибутадиеновых каучуках и тщательной подготовкой подложки при помощи пескоструйной установки.

Известна конструкция дорожной одежды, включающая защитно-сцепляющий слой из гидроизоляционного материала на синтетической основе, уложенный на отпескоструенную поверхность металлической ортотропной плиты и слои асфальтобетона дорожного покрытия [6].

Недостатками указанной конструкции являются низкая изгибная прочность, морозостойкость и атмосферостойкость вследствие применения асфальтобетона. Кроме того, указанная конструкция дорожной одежды не предусматривает возможности использования электропрогрева конструкции дорожной одежды в холодное время года для обеспечения таяния снега и льда.

Технический результат, достигаемый предлагаемым изобретением, состоит в увеличении прочности на изгиб и трещиностойкости дорожной одежды за счет повышения сцепления полимербетонного слоя с железобетонной или металлической конструкцией. При использовании полимербетонного слоя в качестве дорожной одежды улучшается защита пролетных конструкций мостов от воздействия жидких и газообразных агрессивных сред, атмосферных осадков, антигололедных составов, что способствует увеличению надежности и долговечности мостов в целом.

Технической задачей настоящего изобретения является увеличение прочности на изгиб и трещиностойкости конструкции дорожной одежды за счет улучшения ее совместной работы с железобетонной или металлической пролетной конструкцией, обусловленной повышенным сцеплением полимербетонного слоя с подложкой. Кроме того, решается задача повышения надежности и долговечности мостового сооружения в целом за счет улучшения защиты железобетонных и металлических пролетных конструкций от воздействия жидких и газообразных агрессивных сред, атмосферных осадков, существенного повышения несущей способности пролетных конструкций за счет появления в сжатой зоне нормального сечения изгибаемой конструкции прочного полимербетонного слоя.

Поставленная задача решается устройством дорожной одежды с применением полимербетонов на каучуковом связующем - низкомолекулярном полибутадиене, отличающихся хорошими физико-механическими показателями, а также высокой химстойкостью. Компонентные составы применяемых полимербетонных смесей приведены в табл.1.

Таблица 1 - Компонентные составы применяемых полимербетонных смесейНаименованиеМасса %ПБНСКДН-НЭСКДП-ННизкомолекулярный полибутадиен7-128-1015-17Сера3,5-64-5-Тиурам0,25-0,550,35-0,4-Оксид цинка1,2-3,21,4-1,5-Оксид кальция0,4-0,60,5-0,7-Зола-унос ТЭЦ6,5-11,58-11-Кварцевый песок22-2722-2719-21Цемент М300--6-8Отвердитель - полиизоцианат (ПИЦ)--2-3Антиоксидант--0,2Гранитный щебень фракции 5-10 ммостальноеостальноеостальное

Качество дорожной одежды из армированного полимербетона обеспечивается точным выдерживанием всех технологических параметров изготовления полимербетонной смеси, строгим соблюдением всех технологических режимов устройства конструкции на поверхности пролетного железобетонного или металлического сооружения; а также благодаря высокой «живучести» смеси (способности сохранять долгое время первоначальные физико-химические свойства) и ее низкой усадке при отверждении.

Данное изобретение применимо как на этапе строительства нового пролетного сооружения, так и при реконструкции существующего.

Конструкция дорожной одежды реализуется следующим образом.

1. При реконструкции пролетного сооружения на верхней поверхности очищенной железобетонной плиты проезжей части делают насечки, сколы, в случае металлической плиты обрабатывают поверхность металла пескоструйной установкой. Затем производят укладку полимербетонной смеси [2, 3, 4, 5] на хорошо прогретую, высушенную, обезжиренную поверхность.

2. При заводском изготовлении пролетных строений моста (при новом строительстве) насечки и сколы на железобетонной поверхности не делают, а технологически обеспечивают рельефную поверхность с выступами щебня.

3. В обоих случаях укладывают арматурные сетки с шагом ячеек 100×100 или 150×150 мм из проволоки Вр-1, соблюдая защитный слой 2-3 см. Если при конструировании пролетного строения плите придан поперечный уклон, то слой полимербетонной смеси при виброуплотнении укладывают постоянной толщины 40-50 мм. Если плита горизонтальна, устраивают уклон, увеличивая толщину смеси к оси проезжей части до 90-100 мм, образуя сточный треугольник.

4. Слой монолитного полимербетона на основе связующего - низкомолекулярного полибутадиена или его смеси с цементом подвергают температурной обработке при помощи электротэнов [1] в интервале температур от 20°С до 120°С, причем слой полимербетона изготавливают из смеси, содержащей в мас.%:

низкомолекулярный полибутадиен ПБН7-12сера3,5-6тиурам0,25-0,55оксид цинка1,2-3,2оксид кальция0,4-0,6зола-унос ТЭЦ6,5-11,5кварцевый песок22-27гранитный щебень фракции 5-10 ммостальное,

в случае применения указанного состава температуру полимербетонной смеси повышают плавно с 60 до 120°С в течение 4 часов, затем при температуре 120°С в течение 8 часов происходит набор прочности полимербетона на осевое сжатие до проектной в 60-80 МПа, необходимой для эксплуатации (табл.2), или из смеси, содержащей в мас.%:

низкомолекулярный полибутадиен ЭСКДП-Н15-17кварцевый песок19-21цемент М3006-8отвердитель - полиизоцианат (ПИЦ)2-3антиоксидант0,2гранитный щебень фракции 5-10 ммостальное,

в этом случае температуру повышают плавно с 60 до 100°С в течение 2 часов до набора проектной прочности на осевое сжатие 24-26 МПа, необходимой для эксплуатации (табл.2).

Температурный режим смеси контролируют при помощи термопары, помещенной в слой смеси. Смесь в период набора прочности должна быть защищена от внешних атмосферных воздействий.

После набора проектной прочности армированный слой полимербетона, благодаря своим физико-механическим свойствам (табл.2) и хорошему сцеплению с железобетонной или металлической поверхностью пролетной конструкции, повышает ее несущую способность в целом, одновременно выполняет функцию гидроизоляционного слоя и защитного покрытия. Кроме того, указанный слой обеспечивает возможность электропрогрева [1] дорожной одежды для таяния снега и льда, что способствует повышению безопасности дорожного движения.

Таблица 2 - Физико-механические характеристики и химстойкость применяемых полимербетоновФизико-механические характеристикиПоказательХимическая стойкостьПоказательПБНСКДН-НЭСКДП-НПБНСКДН-НЭСКДП-НПредел прочности на осевое растяжение, МПа8-2013-185-6Вода0,990,990,9Предел прочности на изгиб, МПа20-3015-236-8Дизельное топливо0,950,950,8Предел прочности на осевое сжатие, МПа60-8077-10024-2630%-ный р-р серной кислоты0,950,95-Модуль упругости, ГПа20-30018-257-105%-ный р-р соляной кислоты0,80,8-Коэффициент Пуассона3,18-0,350,2-0,3-3%-ный р-р азотной кислоты0,80,8-Истираемость, г/см²0,15-0,30,25-0,790,15-0,2510%-ный р-р едкого натрия0,970,970,9Морозостойкость, циклы≥500≥500≥30010%-ный р-р молочной кислоты0,950,950,85Сцепление с ж/б, МПа≥20≥20≥10Насыщ. р-р хлористого натрия0,90,90,8Сцепление с металлом, МПа≥15≥15≥510%-ный раствор лимон. кислоты0,90,9-Усадка мм/м0,17-0,210,17-0,21-    

Источники информации

1. Патент РФ №2250946 на изобретение «Способ устройства покрытия площадок». Матренинский С.И., Чертов В.А., Сапелкин Р.И., Потапов Ю.Б., Борисов Ю.М., Говоров В.А. Заявка №2003122590/03. Приоритет от 17.07.2003. Опубл. 10.01.2005. Бюллетень №12.

2. Патент РФ №2120425 на изобретение «Полимербетонная смесь». Потапов Ю.Б., Борисов Ю.М., Макарова Т.В. Заявка №97119574/04. Приоритет от 26.11.97. Опубл. 20.10.98. Бюллетень №29.

3. Патент РФ №2135425 на изобретение «Полимербетонная смесь». Потапов Ю.Б., Борисов Ю.М., Фиговский О.Л. Заявка №98115492/04. Приоритет от 07.08.98. Опубл. 27.08.99. Бюллетень №24.

4. Потапов Ю.Б., Борисов Ю.М., Макарова Т.В. Оптимизация состава эффективного бетона на основе жидкого каучука СКДН-Н горячего отверждения. Современные проблемы строительного материаловедения: IV академические чтения РААСН. Материалы международной научно-технической конференции. - Пенза: ПГАСА, 1998 г. - С.14-15.

5. Потапов Ю.Б., Барабаш Д.Е. Эффективные композиции на основе жидкого каучука СКДП-Н холодного отверждения для ремонта аэродромных покрытий. Современные проблемы строительного материаловедения: IV академические чтения РААСН. Материалы международной научно-технической конференции. - Пенза: ПГАСА, 1998 г. - С.128-129.

6. Патент РФ №2177523 на изобретение «Конструкция дорожной одежды». Ярмолинская Н.И., Иванченко С.Н., Парфенов А.А., Вахмин В.Н. Заявка №200104122/03. Приоритет от 21.02.2000. Опубл. 27.12.2001.

Изобретение относится к области строительства и может быть использовано при ремонте железобетонных и металлических изгибаемых конструкций, эксплуатирующихся в условиях неблагоприятных факторов воздействия как окружающей среды, так и различных слабоагрессивных биохимических и химических сред (растворы солей, щелочей, кислот). Технический результат: увеличение прочности на изгиб и трещиностойкости дорожной одежды за счет повышения сцепления полимербетонного слоя с железобетонной или металлической конструкцией, а также защита пролетных конструкций мостов от воздействия жидких и газообразных агрессивных сред, атмосферных осадков, антигололедных составов, что способствует увеличению надежности и долговечности мостов в целом. Предложена конструкция дорожной одежды для железобетонных и металлических пролетных сооружений со слоем из полимербетона, в качестве которого используют уложенный, при виброуплотнении, на подготовленную поверхность бетона или металла слой армированного арматурными сетками монолитного полимербетона на основе связующего - низкомолекулярного полибутадиена или его смеси с цементом, причем уложенный слой полимербетона подвергнут температурной обработке с помощью электротенов в интервале температур от 20°С до 120°С до набора им проектной прочности, причем слой полимербетона изготавливают из смеси, содержащей в мас.%: низкомолекулярный полибутадиен ПБН - 7-12, сера - 3,5-6, тиурам - 0,25-0,55, оксид цинка - 1,2-3,2, оксид кальция - 0,4-0,6, зола-унос ТЭЦ - 6,5-11,5, кварцевый песок - 22-27, гранитный щебень фракции 5-10 мм - остальное, или из смеси, содержащей в мас.%: низкомолекулярный полибутадиен - 15-17, кварцевый песок - 19-21, цемент М300 - 6-8, отвердитель - полиизоцианат (ПИЦ) - 2-3, антиоксидант - 0,2, гранитный щебень фракции 5-10 мм - остальное. 2 табл., 1 ил.

Конструкция дорожной одежды для железобетонных и металлических пролетных сооружений со слоем из полимербетона, отличающаяся тем, что в качестве указанного слоя используют уложенный, при виброуплотнении, на подготовленную поверхность бетона или металла слой армированного арматурными сетками монолитного полимербетона на основе связующего - низкомолекулярного полибутадиена или его смеси с цементом, причем уложенный слой полимербетона подвергнут температурной обработке с помощью электротенов в интервале температур от 20 до 120°С до набора им проектной прочности, причем слой полимербетона изготавливают из смеси, содержащей в мас.%:

низкомолекулярный полибутадиен ПБН7-12сера3,5-6тиурам0,25-0,55оксид цинка1,2-3,2оксид кальция0,4-0,6зола-унос ТЭЦ6,5-11,5кварцевый песок22-27гранитный щебень фракции 5-10 ммостальное

или из смеси, содержащей в мас.%:

низкомолекулярный полибутадиен 15-17кварцевый песок19-21цемент М3006-8отвердитель - полиизоцианат (ПИЦ)2-3антиоксидант0,2гранитный щебень фракции 5-10 ммостальное