Способ ямочного ремонта дорожного покрытия Российский патент 2021 года по МПК E01C23/09 

Изобретение относится к дорожному строительству и может быть использовано при ремонте, в том числе выборочном, деформированных верхних слоев дорожного покрытия, например трещин, выбоин, сдвигов, неровностей и др.

Для ремонта покрытий автомобильных дорог при неблагоприятных погодных условиях важным является предварительная подготовка и заготовка необходимых материалов. Перспективными являются предварительно заготовленные асфальтобетонные смеси. Такие смеси заранее (в летний период) заготавливают на АБЗ, брикетируют и хранят под навесом. В холодное время года их разогревают, полученную смесь укладывают в подготовленную выбоину и уплотняют. Брикетируемые асфальтобетонные смеси, применяемые для укладки в холодное время года, должны иметь повышенное содержание битума. Водонасыщение стандартных лабораторных образцов должно приближаться к нижнему допускаемому пределу (1,5-2% по объему). Минеральный порошок применяется только активированный. Асфальтобетонные смеси применяют средне- или мелкозернистые, реже песчаные. Смеси брикетируют на АБЗ. Размер брикетов, в принципе, не ограничен, но с учетом удобства работы масса одного брикета не должна превышать 10 кг. Хранятся брикеты в естественных условиях под навесом в сухом состоянии. Для ремонта дефектов покрытия предложен способ с использованием асфальтобетонных брикетов. Выбоину на покрытии очищают, укладывают в нее асфальтобетонные брикеты, перед укладкой брикетов дно выбоины разогревают до пластичного состояния и разрыхляют. Брикеты в процессе нагрева периодически переворачивают для равномерного разогрева. Затем старое покрытие с выбоиной и брикетами в ней разрыхляют и уплотняют. По границе старого и нового покрытий наносят горячую битумную пасту толщиной 1,0-1,5 мм. Штучные заготовки для ремонта покрытий применяют и в Великобритании. Выбоину в покрытии заполняют пробкой из заранее приготовленного битумного материала! Кроме битума, материал содержит небольшое количество резиновой крошки и наполнителя из извести и портландцемента. Пробки запрессовываются в выбоину. На холодную асфальтобетонную пробку и ремонтируемую поверхность наносят раствор термопластичного полимера. После испарения растворителя заплата и ремонтируемая зона под давлением или при нагреве прочно соединяются. В Японии ремонт дорога с асфальтобетонным покрытием производят также путем укладки специальной заплаты в выбоину. Эту заплату прогревают сверху высокочастотным нагревателем до тех пор, пока не прогреются внутренние слои покрытия. Затем асфальтобетон тщательно измельчают и перемешивают с помощью вращающейся фрезы, после чего разравнивают и уплотняют мотокатком. Для ремонта применяют заплаты, вырезаемые из заранее заготовленного листового покрытия. Окисленный битум в качестве основного компонента смешивают со смазочным маслом и известью, получая высоковязкую жидкость, в которую затем погружают специальное полотно. После адсорбции формируется лист, на поверхности которого равномерно рассеивают щебень и искусственный заполнитель. Такие листы требуемых размеров приклеивают к ремонтируемой поверхности покрытия при помощи синтетических клеев. Работы могут производиться при любой погоде. В России предложен способ ремонта, при котором дефектное место разрушают путем высверливания в нем цилиндрических отверстий, удаляют продукты разрушения. Отверстия обрабатывают битумным вяжущим и втапливают в них заранее приготовленные асфальтобетонные диски. В Германии используется технология ремонта или замены частей дорожных асфальтовых покрытий, которая включает: изъятие поврежденных участков покрытий, укладку подготовленных брикетов, их размягчение нагревом и подгонку, обеспечивающую закрепление по контуру участка. В США предложен новый метод ремонта асфальтобетонных покрытий с помощью стандартной формы, в которой имеется ряд конических вырезов различных диаметров. При производстве работ в покрытии вырубают круглое отверстие, затем в предложенной форме выбирают соответствующий размер меньшего диаметра отверстия конуса, заполняют весь конус асфальтобетонной смесью и со стороны большего отверстия конуса прилагают давление. В результате асфальтобетонная смесь плотно заполняет отверстия в покрытии, обеспечивая надежное соединение с его краями и требуемую ровность всего участка асфальтобетонного покрытия.

Известен готовый к использованию без предварительной подготовки и без специального оборудования ленточный гибкий материал на основе битума и полимера типа СБС, применяемый в качестве герметизирующего и изоляционного материала, описанный во французской патентной заявке №2898613, опубл. 21.09.07 по МКИ: D06N 5/00.

Указанный материал представляет собой слой толщиной 2,5-4,0 мм, шириной 1000 мм, выполненный из смеси битума, эластомера СБС (стирол-бутадиен-стирол) и минерального наполнителя, в толще которого расположен армирующий элемент -тонкое полотно, параметры которого по ширине и длине повторяют параметры материала. Указанный материал, называемый во французской патентной заявке №2898613 мембраной, благодаря устойчивости его рабочего слоя к влаге, иным воздействиям окружающей среды, используется в строительстве для герметизации и изоляции, в том числе герметизации стыков соединяемых элементов строительных конструкций. Кроме того, этот материал является продуктом, готовым к использованию в любых условиях, подлежит хранению и транспортировке без потери присущих ему свойств.

Однако, при всех положительных и полезных качествах указанный материал очень тонок и не пригоден для применения в качестве строительного материала, поэтому при герметизации описанная мембрана применяется для образования лишь поверхностного, завершающего слоя на изолируемой и/или герметизируемой поверхности. Также из-за столь малой толщины рабочего слоя указанный материал не пригоден для использования при строительстве и ремонте дорожных покрытий.

Известен ленточный дорожно-строительный материал на основе битума и термоэластопласта (патент РФ №83512, МПК Е01С 5/20, D06N 7/00, оп. 10.06.2009), имеющий слоистую структуру, включающую по меньшей мере два наложенных один на другой и спрессованных между собой слоя, каждый из которых выполнен из мастики на основе битума и термоэластопласта и содержит неподвижно установленную подложку, обработанную антиадгезионным составом и расположенную на открытой поверхности любого из слоев, при этом отношение ширины материала к толщине его спрессованных слоев составляет соответственно 20:3-300:30, а отношение длины материала к его ширине составляет 10-20:20-300. Отношение ширины материала к толщине его слоев составляет соответственно от 0,7:10 до 2000:7. В качестве мастики на основе битума и термоэластопласта он содержит мастику, включающую 2-8 мас. % полимера линейного или разветвленного строения С-Б-С, 0,5-1,5 мас. % адгезионной присадки, 3-15 мас. % резиновой крошки, 3-10 мас. % пластификатора, 3-8 мас. % смолы типа нефтеполимерной, 5-20 мас. % доломитовой муки, битум дорожный - остальное. Мастика дополнительно включает 2-4 мас. % высокомолекулярного каучука.

Недостатком известного технического решения является то, что затруднен контроль последовательности технологических операций для качественного проведения усложненных работ, что приводит к ухудшению качества покрытия ремонтируемого участка.

Известен способ ямочного ремонта дорожного покрытия, заключающийся в подготовке поверхности, нанесении грунтовочного материала с использованием лигносульфатов, укладки лигноминеральной смеси для ремонта, развивании, уплотнении, выдержке на воздухе 6-8 ч с последующей термообработкой в течение 20-40 мин, при температуре 250-350°С (авт. св. N 1530607, кл. С04В 26/26, 1987).

Однако дорожное покрытие, выполненное известным способом, имеет склонность к набуханию, что чревато образованием разрывов, трещин, выкрашиваний при большой влажности и резких изменениях температур в осенне-зимний период. Кроме того, известный способ предусматривает дополнительную тепловую обработку покрытия, что требует дополнительного технологического оборудования, энергетических затрат.

Известен способ устранения местных углублений на асфальтобетонном покрытии автомобильных дорог (патент РФ №2554954, МПК Е01С 23/00, Е01С 7/18, оп. 10.07.2015), зачистку углубления, размещение в нем гранулированной асфальтобетонной смеси из битума и наполнителя и формирование местного покрытия. Стенки и дно предварительно зачищенного местного углубления смачивают горючей жидкостью и размещают на дне углубления плоский сгораемый элемент и над зачищенным местным углублением располагают опорный элемент в виде листового сетчатого материала, например, из термостойкого полимерного волокна и минерального волокна, обеспечивая его фиксацию на дорожном покрытии, по крайней мере, с двух противоположных сторон контура местного углубления механическим поджатием, и затем на опорный элемент укладывают гранулированную асфальтобетонную смесь из битума и крупнодисперсного минерального наполнителя слоем, необходимым для заделки углубления, а перед формированием из нее уплотнением покрытия над местным углублением производят сжигание плоского сгораемого элемента в нем путем обеспечения его возгорания от поджога горючей жидкости на поверхностях углубления и подачи воздуха под опорный элемент путем нагнетания его насосом.

Известен способ выполнения покрытия из литого асфальтобетона с использованием брикетов асфальтобетона (патент №2483152, МПК Е01С 7/00, оп. 27.05.2013), включает доставку асфальтобетонных брикетов на место производства работ, причем в предварительно разогретом кохере расплавляют битум, затем добавляют битумно-резиновый компаунд после чего при постоянном перемешивании добавляют асфальтобетонные брикеты, доваривают до получения однородной массы и полученную смесь разгружают на поверхность.

Недостатком известных технических решений является то, что известный способ предусматривает дополнительную тепловую обработку покрытия, что требует дополнительного технологического оборудования, энергетических затрат.

Прототипом заявляемого изобретения выбран набор ингредиентов для устранения углублений на асфальтобетонном покрытии автомобильных дорог и способ применения такого набора для устранения местных углублений, (патент РФ №2611769, МПК Е01С 23/09, Е01С 7/18, оп. 01.03.2017). Набор ингредиентов для устранения местных углублений на асфальтобетонном покрытии автомобильных дорог состоит из гранулированной асфальтобетонной смеси и сгораемых частиц (зерен), например из твердого торфа (опилок), каждый из составляющих его ингредиентов размещен раздельно в герметичной водостойкой емкости, например в полимерном пакете, с заданной мерной массой, а свободное пространство между гранулами асфальтобетонной смеси после размещения в емкости перед ее герметизацией не менее, чем на две трети объема емкости заполнено водой вплоть до момента применения. Также описан способ применения такого набора для устранения местных углублений. Способ применения набора ингредиентов для устранения местных углублений на асфальтобетонном покрытии автомобильных дорог, осуществляемый на использовании задействованных в наборе ингредиентов, отличающийся тем, что реализацию способа осуществляют в последовательном выполнении операций, а именно: видеофиксации месторасположения углубления, зачистки местного углубления и чередования укладки при необходимости несколько раз, т.е. послойно, в углубление подслоя сгораемых частиц и подслоя над ним гранулированной асфальтобетонной смеси из емкостей набора со смачиванием подслоя из частиц торфа горючей жидкостью, например керосином или бензином, с последующим поджогом его при одновременном формировании из уложенного над ним подслоя гранулированной смеси частично или в целом асфальтобетонного покрытия над местным углублением и видеофиксации месторасположения углубления после его устранения.

К недостаткам известного технического решения можно отнести то, что набор ингредиентов для устранения местных углублений состоит из гранулированной асфальтобетонной смеси и сгораемых частиц (зерен), например из твердого торфа (опилок), каждый из составляющих его ингредиентов размещен раздельно в герметичной водостойкой емкости; при выборочном ремонте дорожного покрытия указанным способом технологически сложно добиться одинаковой плотности и прочности основного покрытия и уплотненной асфальтобетонной смеси для ремонта дорожного покрытия. Кроме того, известный способ предусматривает дополнительную тепловую обработку покрытия, что требует дополнительного технологического оборудования, энергетических затрат.

Прототипом заявляемого изобретения выбран Способ устранения откола или других дефектов в верхней поверхности бетонной дороги (Патент GB 1302701, МПК Е01С 23/096; Е01С 23/09, оп. 10.01.1973), включающий вырезание дефектной части дороги с образованием углубления, имеющего заданный контур и размер, закупорку углубления предварительно сформированным блоком или сборку блоков, расположенных сбоку бок о бок, блок или блоки, выполненные из бетона или другого износостойкого материала, и блок или сборка блоков, имеющих размер и контур, соответствующие размеру упомянутой выемки, для обеспечения свободного прилегания к ним и закрепления блока или блоков в положении в углублении со слоем адгезионного связующего материала, расположенного между стенкой углубления и блоком или блоками и прикрепленных к ней.

К недостаткам известного технического решения можно отнести то, что при выборочном ремонте дорожного покрытия указанным способом технологически сложно добиться одинаковой плотности и прочности основного покрытия и уплотненной асфальтобетонной смеси для ремонта дорожного покрытия. Кроме того, известный способ предусматривает дополнительную тепловую обработку покрытия, что требует дополнительного технологического оборудования, энергетических затрат.

Задача изобретения - создание организационно-технологической основы (базы) для оперативного устранения местных углублений после их обнаружения на дорожном покрытии путем сбалансирования геометрического размера и структуры устройства, пригодного для мобильного использования при строительстве и ремонте, и способа применения этого устройства.

Техническим результатом изобретения является возможность оперативного устранения местных углублений после их обнаружения на дорожном покрытии без применения энергоемких устройств, за счет применения разработанного способа с применением предварительно заготовленных пробок из асфальтобетонной смеси, что приводит к повышению срока службы получаемого покрытия, снижению его себестоимости, при сохранении высоких эксплуатационных характеристик покрытия.

Это достигается тем, что в Способе ямочного ремонта дорожного покрытия, включающий удаление дефектной части дороги с образованием углубления с заданным контуром и размером, закупорку углубления предварительно сформированной пробкой, имеющей размер и контур, соответствующие размеру упомянутого углубления, при этом поверхность пробки нагревают до того, как она будет вставлена в углубление на дороге, согласно изобретению, удаление дефектной части дороги проводят фрезерованием старого асфальтобетона в местах его деформации, в подготовленное углубление помещают асфальтобетонную пробку в виде усеченной пирамиды с предварительным напылением сопрягаемых поверхностей битумной эмульсией, далее производят укладку n - количества заранее изготовленных пробок в подготовленное углубление; причем укладывают их в подготовленное углубление, в следующей последовательности - первую пробку широкой стороной вверх, следующую пробку укладывают меньшей стороной вверх, попеременно меняя положение каждой следующей пробки.

Отличительная особенность изобретения в том, что предусматривается только механическая подготовка ямки, в которую вклеивается предварительно заготовленная пробка, на поверхности сторон которой нанесен клеевой слой, соответствующего ямки размерам. Необходимо только разогревание поверхности пробки и можно вклеивать ее в ямку, это исключает перед укладкой брикетов разогревание дна выбоин до пластичного состояния. Изобретение позволяет всесезонно оперативно устранить местные ямки после их обнаружения на дорожном покрытии без применения энергоемких устройств; сократить сроки формирования покрытия с сохранением его транспортно-эксплуатационных и прочностных показателей, исключить дополнительный расход битумных материалов, и использовать для ремонта менее энергоемкие средства малой механизации, исключая использование тяжелых виброкатков, асфальтоукладчиков и других машин, применяемых при ремонте дорожных покрытий. Все это сокращает материальные и энергетические затраты, снижает стоимость проведения работ, а также направлено на улучшение экологической обстановки.

На фиг. 1 представлена пробка для ямочного ремонта дорожного покрытия в форме усеченного конуса по первому варианту, общий вид.

На фиг. 2 - то же, пробка для ямочного ремонта дорожного покрытия в форме усеченной пирамиды по второму варианту, общий вид.

На фиг. 3 представлена ямка в дорожном полотне до ремонта, разрез, общий вид.

На фиг. 4 представлена подготовленная ямка в дорожном полотне для установки в нее пробки, общий вид

На фиг. 5 представлен фрагмент отремонтированного дорожного полотна, общий вид.

Позиции обозначают: пробка 1; отверстие 2; дорожное полотно 3; ямка 4; пробка 5.

Пробка 1 для ямочного ремонта дорожного покрытия 3 по первому варианту представляет собой предварительно изготовленный в заводских условиях, прессованный при высокой температуре асфальтобетонный круглый брикет в виде усеченного конуса, размеры которого оптимизированы по размерному ряду диаметров, ширины и толщины; при этом в теле пробки 1 выполнены вертикальные отверстия для зацепов анкерами (не показаны); при этом сопрягаемая поверхность пробки опылена битумной эмульсией.

Пробка 5 для ямочного ремонта дорожного покрытия 3 по второму варианту представляет собой предварительно изготовленный в заводских условиях, прессованный при высокой температуре асфальтобетонный брикет в виде усеченной пирамиды, размеры которой оптимизированы по размерному ряду ширины и толщины; при этом в теле пробки 5 выполнены вертикальные отверстия для зацепов анкерами (не показаны); при этом сопрягаемая поверхность пробки опылена битумной эмульсией.

Сущность предлагаемого способа заключается в том, что в способе ремонта дорожного покрытия 3, включающем фрезерование старого асфальтобетона в местах его деформации и установки в подготовленное углубление заранее изготовленной в заводских условиях пробки 1 и/или 5.

Реализация предлагаемого способа осуществляется с помощью применения подручных средств и материалов.

Легкое повреждение в начальной фазе образования ямки 4 на поверхности дорожного полотна 3 устраняется подготовкой глухого отверстия с конусными кромками (например, шуруповертом). Поверхность пробки 1 прогревается (например, газовой горелкой), затем вклеивается в подготовленную ямку 4. Ремонт ямок с большими размерами (площадями) повреждений поверхности осуществляют в следующей последовательности. При глубине ямки большей, чем толщина пробки, в ямку подсыпают грунт (асфальтобетон). Фрезеруют (например, ручным инструментом) глухое отверстие определенной глубины (но до границы с подложкой), с коническими кромками под определенный диаметр типоразмера пробки 1. Поверхность пробки прогревают, а затем вклеивают в заранее подготовленную ямку 4.

Для ремонта поперечных трещин дороги, полотно подготавливают, обрабатывая фрезой штрабу с конусными кромками под определенный типоразмер устройства. Затем разогревают поверхность пробки 5 и затем вклеивают в заранее подготовленную ямку 4.

Возможен способ укладки n - количества заранее изготовленных пробок 5 в подготовленное углубление. При этом поверхности пробок предварительно разогревают, затем укладывают их в подготовленное углубление, первую пробку широкой стороной в верх, следующую пробку укладывают меньшей стороной в верх, попеременно меняя положение каждой следующей пробки.

Достоинствами данного технического решения являются:

- оперативное устранение местных ямок на дорожном полотне после его обнаружения;

- отпадает необходимость в применении средств для разогрева и подгрунтовки поверхностей местного углубления;

- простота реализации, низкая материалоемкость и трудоемкость.

Пример применения пробок для ямочного ремонта дорожного покрытия.

Пробка 5 для ямочного ремонта дорожного покрытия 3 может быть применена при укладки пешеходного перехода на дороге. В этом случае, проводят укладку n - количества заранее изготовленных пробок в виде усеченной пирамиды в подготовленное углубление. При этом поверхности пробок предварительно разогревают, затем укладывают их в подготовленное углубление, первую пробку широкой стороной вверх, следующую пробку укладывают меньшей стороной вверх, попеременно меняя положение каждой следующей пробки. Далее окрашивают поверхности уложенных пробок поочередно в черно - белом цвете. Аналогично можно проводить укладку таких пробок в любом подготовленном углублении.

Предлагаемый способ ремонта дорожного покрытия позволяет сократить сроки формирования покрытия с сохранением его транспортно-эксплуатационных и прочностных показателей, исключить дополнительный расход битумных материалов.

Технический результат: получение более ровной поверхности, увеличение прочности и долговечности ремонтируемого участка дороги, снижение стоимости и трудоемкости работ по ремонту асфальтобетонных покрытий.

В способе ямочного ремонта дорожного покрытия осуществляют удаление дефектной части дороги фрезерованием с образованием углубления с заданным контуром и размером, закупорку углубления предварительно сформированной пробкой, имеющей размер и контур, соответствующие размеру упомянутого углубления, при этом поверхность пробки нагревают до того, как она будет вставлена в углубление на дороге. В подготовленное углубление помещают асфальтобетонную пробку в виде усеченной пирамиды с предварительным напылением сопрягаемых поверхностей битумной эмульсией, далее производят укладку n количества заранее изготовленных пробок в подготовленное углубление; причем укладывают их в подготовленное углубление в следующей последовательности - первую пробку широкой стороной вверх, следующую пробку укладывают меньшей стороной вверх, попеременно меняя положение каждой следующей пробки. 5 ил.

Способ ямочного ремонта дорожного покрытия, включающий удаление дефектной части дороги с образованием углубления с заданным контуром и размером, закупорку углубления предварительно сформированной пробкой, имеющей размер и контур, соответствующие размеру упомянутого углубления, при этом поверхность пробки нагревают до того, как она будет вставлена в углубление на дороге, отличающийся тем, что удаление дефектной части дороги проводят фрезерованием старого асфальтобетона в местах его деформации, в подготовленное углубление помещают асфальтобетонную пробку в виде усеченной пирамиды с предварительным напылением сопрягаемых поверхностей битумной эмульсией, далее производят укладку n количества заранее изготовленных пробок в подготовленное углубление; причем укладывают их в подготовленное углубление, в следующей последовательности - первую пробку широкой стороной вверх, следующую пробку укладывают меньшей стороной вверх, попеременно меняя положение каждой следующей пробки.