СПОСОБ ОБРАБОТКИ И ВОССТАНОВЛЕНИЯ РАБОЧИХ СВОЙСТВ ШВОВ ЖЕСТКИХ АЭРОДРОМНЫХ И ДОРОЖНЫХ ПОКРЫТИЙ Российский патент 2022 года по МПК E01C23/09 

Описание патента на изобретение RU2783131C1

Изобретение относится к способу обработки жестких аэродромных и дорожных покрытий на аэродромах, подъездных путях и дорогах в целях восстановления герметика деформационных швов покрытий и профилактического предотвращения их разрушения.

Как показывает практика, разрушение деформационных швов аэродромных покрытий происходит раньше нормативного срока их службы. Разрушение начинается через 2-3 года после ввода аэродрома в эксплуатацию и чаще всего на старто-финишных участках взлетно-посадочной полосы (ВПП), что может приводить к аварийным ситуациям во время взлета и посадки воздушных судов (ВС). В полной мере это относится и к дорожным покрытиям, где наличие разрушенных деформационных швов приводит к повышению аварийности, снижению скорости траффика, повышенному износу узлов автомобильного транспорта и т.п. [Глушков Г.И., Бабков В.Ф., Тригони В.Е. и др. Жесткие покрытия аэродромов и автомобильных дорог. М.: Транспорт, 1994. 349 с.].

Поэтому поддержание деформационных швов жестких аэродромных и дорожных покрытий, в надлежащем состоянии, профилактика разрушения наполнителя шва - герметика, сохранение его в работоспособном состоянии является актуальной технической задачей.

Известен способ восстановления свойств герметика деформационных швов аэродромных и дорожных покрытий, заключающийся в удалении старого герметика механическим путем, продувке шва от остатков герметика и пыли, обработке стенок шва праймером (смесью быстро испаряемого растворителя с битумом), заливка нового герметика шва разогретой мастикой. Те же операции проводятся и при ремонте деформационных швов дорожных покрытий [РЭГА РФ -1994 г., ОДМ 218.3.036-2013].

К недостаткам известного способа относятся: большая трудоемкость работ, временные и материальные затраты, применение дополнительного количества специальной техники, полная остановка эксплуатации аэродромных и дорожных покрытий.

В тоже время, существует ряд разработок в области нагрева диэлектрических материалов СВЧ-энергией, в том числе с большими поверхностями. Проведенные исследования, показывают, что негативное влияние на физико-механические свойства герметика при СВЧ облучении отсутствует, а СВЧ-обработка органического вяжущего положительно влияет на его физико-механические характеристики, заключающиеся в изменении вязкости, повышении температуры размягчения, увеличении когезионной прочности и сцепления с минеральными материалами, что приводит к повышению качества асфальтобетона [Ядыкина В.В., Акимов А.Е., Гридчин A.M. СВЧ-активация битумов как способ повышения физико-механических и эксплуатационных параметров асфальтобетона // Строительные материалы. 2010. №5. С. 10-12].

Известен агрегат для обработки поверхностей электромагнитным СВЧ-полем, включающий транспортное средство с пультом управления в кабине, дизель-генератор, установленный в кузове, и СВЧ-устройство для обработки поверхностей (асфальта) на дорожных покрытиях (Патент на полезную модель №1524848 от 27.05.2015).

Недостатками данного агрегата являются: использование автомобильного транспортного средства, что приведет к лишнему расходу топлива; малая мощность СВЧ-устройства, что не всегда может привести к заявленному эффекту от использования; не точная направленность на объект, так как невозможно отрегулировать траекторию движения из-за того, что СВЧ-устройство находится под кузовом; длительное время воздействия на объект при разогреве, устройство не предназначено для обработки швов аэродромных покрытий.

Известно: воздействие СВЧ-излучения на обеззараживание почвы и уничтожение сорняков и положительная симуляция прорастания семян [патент SU 1474891 А2].

Техническим результатом изобретения является устранение вышеуказанных недостатков, путем разработки способа обработки и восстановления рабочих свойств существующего старого герметика без его удаления и замены на новые герметики, сокращение трудозатрат и материальных затрат вследствие выполнения данного вида работ без привлечения дополнительной техники и людей, повышение оперативности подготовки аэродромов к полетам, а также оперативно-стратегической готовности подъездных путей к аэродромам.

Указанный технический результат достигается тем, что предложен способ обработки и восстановления рабочих свойств швов жестких аэродромных и дорожных покрытий, включающий очистку шва от мусора, последующий нагрев герметика шва до температуры, обеспечивающей его текучесть, и затем подачу направленной струей на нагретый герметик шва дозированного количества праймера, добавляющего легкие фракции в герметик шва для улучшения свойств сцепления и герметизации материала шва с жестким материалом покрытия, которые осуществляют с использованием перемещаемого над зоной деформационного шва самоходного устройства, на раме которого устанавливают компрессор для продувки шва и очистки его от мусора, СВЧ-излучатель, содержащий расположенный в корпусе магнетрон, соединенный через волновод с пирамидальным рупорным облучателем, внутреннюю экранирующую изолирующую решетку, а по нижнему периметру закрепляют наружный изолирующий пояс, выполненный из диэлектрического материала, и дозатор для праймера.

В основу предлагаемого способа заложены известные преимущества использования электромагнитного поля сверхвысоких частот (СВЧ-энергии) для нагрева диэлектрических материалов: избирательность нагрева, равномерность нагрева, объемный характер нагрева, экологичность нагрева, высокий КПД преобразования СВЧ-энергии в тепловую. При применении СВЧ-энергии для обработки диэлектрических материалов необходимо учитывать свойства обрабатываемого материала на различных частотах и на всех стадиях процесса. Поглощенная мощность и глубина проникновения ее в материал, определяются диэлектрической проницаемостью, частотой и геометрией СВЧ-системы [Справочная книга по СВЧ-электротермии / Ю.С. Архангельский. - Саратов: ООО "Науч. кн.", 2011. - 559 с.].

Сущность изобретения иллюстрируется чертежами, экспериментально-расчетными материалами, поясняется фигурами 1-4. На фиг. 1 изображен чертеж самоходного устройства для обработки швов жестких аэродромных и дорожных покрытий СВЧ-излучением, на фиг. 2 - принцип действия СВЧ-излучателя, на фиг. 3, 4 изображены результаты экспериментально-расчетных исследований.

На фиг. 1-4 обозначено:

1 - металлическая рама самоходного устройства с колесами;

2 - силовой блок самоходного устройства (содержащий электрогенератор, двигатель, топливный бак, систему управления двигателем);

3 - компрессор (для продувки шва и очистки его от мусора);

4 - СВЧ излучатель;

5 - дозатор для праймера (для направленной обработки праймером герметика шва);

6 - приборы освещения на передней панели;

7 - приборы освещения на задней панели;

8 - рабочее место оператора;

9 - обрабатываемое покрытие;

10 - обрабатываемый деформационный шов;

11 - волновод;

12 - наружный изолирующий пояс на корпусе СВЧ-излучателя (состоящий из диэлектрического материала по нижнему периметру корпуса, в области контакта с обрабатываемой поверхностью);

13 - пирамидальный рупорный облучатель;

14 - герметик шва.

Предложенный способ может быть реализован следующим образом.

Самоходное устройство (фиг. 1), доставляется на участок покрытия 9, подлежащий обработке. Оператор выставляет устройство таким образом, чтобы обрабатываемый деформационный шов 10 находился посередине передвижной рамы 1, определяет направление движения визиром, включает силовой блок 2 в котором включается электрогенератор посредством запуска ДВС, питающий СВЧ-излучатель 4, компрессор 3. Оператор включает компрессор 3, который воздухом предварительно продувает шов, очищая его от мусора и пыли, СВЧ-излучатель 4, который прогревает герметик шва до необходимой температуры, из дозатора для праймера 5 направленной струей, на нагретый герметик подается праймер, добавляющий легкие фракции в герметик шва 14 (фиг. 2), благодаря которому происходит сцепление и герметизация материала шва с жестким материалом покрытия. После чего следует передвижение устройства с заданной скоростью по шву 10 дальше, к следующему участку прогрева герметика шва и обработки праймером. Самоходное устройство перемещается над зоной деформационного шва 10 с заданным скоростным режимом, плавно двигаясь с определенной скоростью сверху вдоль шва 10, СВЧ излучатель нагревает его до температуры, при которой герметизирующий материал 14 (фиг. 2) переходит в текучее состояние. Такое состояние приводит к самопроизвольному устранению мелких дефектов, включая нарушения сплошности в самом герметике и отслоение герметика от поверхности цементобетонной плиты 9.

Для подтверждения эффективности данного способа проведены расчетные исследования и математическое моделирование, благодаря которым произведены предварительные оценки режимных параметров СВЧ-термообработки материалов, используемых в конструкциях жестких аэродромных покрытий на основе решения краевой тепловой задачи с внутренними тепловыми источниками, мощность которых определяется через заданные параметры электромагнитной волны.

Определены возможная скорость и глубина обработки шва, энергетические затраты, чтобы показать перспективность предложенного метода поддержания требуемого качества деформационных швов.

Для тепловой обработки герметизирующего материала, при которой происходит заплывание мелких дефектов, могут быть использованы магнетроны российского производства М-116-50, мощностью 50 кВт на частоте 915 МГц, а также магнетрон М-168, мощностью 5 кВт на частоте 2450 МГц., причем в процессе заплавления следует добавлять праймер через дозирующее устройство.

Скорость перемещения установки рассчитывается с помощью метода конечно-элементного моделирования СВЧ-нагрева деформационного шва. Расчеты с использованием указанных магнетронов показывают, что скорость движения источника излучения, при которой для заданных внешних условий диэлектрик разогревается до температуры текучего состояния -180-190°С, для магнетрона I (М-116-50) составляет 0,02 м/с (фиг. 3), а для магнетрона II (М-168) - 0,005 м/с (фиг. 4). По глубине шва интенсивность тепловыделения при СВЧ-воздействия практически не изменяется, поскольку коэффициент затухания электромагнитной волны в битуме невелик, а глубина ее проникновения, наоборот, велика. При этом участок цементобетонной плиты находящейся в области СВЧ-воздействия нагревается незначительно. Размеры сечения рупорной антенны рассчитываются в зависимости от применяемого магнетрона. [Дорняк О.Р., Недоносков А.Б. Способ термообработки деформационного шва аэродромного покрытия с использованием СВЧ-воздействия // Воздушно-космические силы. Теория и практика. 2021. №17. С. 66-75.]

При увеличении мощности СВЧ можно так же значительно повысить и производительность устройства, что приведет к повышению скорости движения устройства, что обеспечит достижение технического результата за более короткое время.

В швах одновременно происходит уничтожение биоты в виде травы, разрушающей тело герметика, возникающей в период весенне-летней эксплуатации, что сокращает материальные расходы на борьбу с растительной биомассой.

Рассмотренное показывает, что заявляемое изобретение осуществимо и обеспечивает достижение технического результата, заключающегося в разработке нового способа восстановления герметичности деформационного шва, имеющего незначительные дефекты, предотвращения его преждевременного разрушения, увеличивая тем самым межремонтные сроки, что позволит получить экономический эффект.

Использование предложенного технического решения позволит применять его на аэродромах и дорогах используя неразрушающую технологию СВЧ излучения, устраняющую мелкие дефекты в объеме шва и на его поверхностях, восстанавливающую качество деформационного шва, сократить трудовые и материальные затраты, производить профилактическую термообработку шва, в котором еще нет существенных дефектов, но имеются предпосылки к разрушению, позволит увеличить межремонтные сроки службы покрытия, по сравнению с традиционными способами ремонта предлагаемая технология является ресурсосберегающей.

Похожие патенты RU2783131C1

название год авторы номер документа
СПОСОБ ГИДРОИЗОЛЯЦИИ ЖЕСТКИХ АЭРОДРОМНЫХ И ДОРОЖНЫХ ПОКРЫТИЙ ИЗ БЕТОННЫХ ПЛИТ 2023
  • Гарбузов Валерий Викторович
  • Пащенко Федор Александрович
  • Харьков Никита Сергеевич
  • Ефименко Михаил Николаевич
RU2805706C1
СПОСОБ СТРОИТЕЛЬСТВА СБОРНЫХ ДОРОЖНЫХ И АЭРОДРОМНЫХ ПОКРЫТИЙ ИЗ ПРЕДВАРИТЕЛЬНО-НАПРЯЖЕННЫХ ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫХ ПЛИТ 2021
  • Пащенко Федор Александрович
  • Харьков Никита Сергеевич
  • Гарбузов Валерий Викторович
RU2767640C1
Способ создания швов сжатия в цементобетонных дорожных и аэродромных покрытиях 1980
  • Петрушин Александр Константинович
  • Петрушин Евгений Александрович
  • Гончаров Эдуард Яковлевич
  • Марышев Борис Семенович
SU883222A1
Способ устройства деформационного шва в свежеуложенном бетоне покрытия 1976
  • Левицкий Евгений Федорович
  • Орловский Валентин Степанович
SU631579A1
БИТУМНО-ПОЛИМЕРНАЯ ГЕРМЕТИЗИРУЮЩАЯ КОМПОЗИЦИЯ 2021
  • Леденев Андрей Александрович
  • Никулин Сергей Саввович
  • Перова Надежда Сергеевна
  • Грядунова Юлия Евгеньевна
  • Внуков Алексей Николаевич
  • Пожидаева Марьяна Викторовна
RU2776055C1
Состав для заполнения деформационных швов и способ его приготовления 2018
  • Калинин Михаил Владимирович
  • Кудрявцев Владимир Петрович
  • Майданова Наталья Васильевна
  • Широкова Тамара Степановна
RU2696747C1
Автомобильная дорога 1990
  • Ненашко Евгений Феофанович
SU1799410A3
ЖЕСТКОЕ ОДНОСЛОЙНОЕ МОНОЛИТНОЕ ЖЕЛЕЗОБЕТОННОЕ АЭРОДРОМНОЕ ПОКРЫТИЕ, ВОЗВОДИМОЕ НА ПУЧИНИСТОМ ГРУНТОВОМ ОСНОВАНИИ 2007
  • Абжалимов Раис Шакирович
RU2351704C2
Деформационный шов покрытия 1989
  • Тоцкий Олег Николаевич
  • Виноградов Александр Петрович
  • Шорохов Сергей Александрович
  • Михеев Юрий Анатольевич
SU1744168A1
Покрытие автомобильных дорог 1983
  • Коршунов Вадим Иванович
  • Зельманович Владимир Абрамович
  • Новиков Александр Александрович
  • Пудова Элеонора Всеволодовна
  • Кузнецов Дмитрий Михайлович
SU1310468A1

Иллюстрации к изобретению RU 2 783 131 C1

Реферат патента 2022 года СПОСОБ ОБРАБОТКИ И ВОССТАНОВЛЕНИЯ РАБОЧИХ СВОЙСТВ ШВОВ ЖЕСТКИХ АЭРОДРОМНЫХ И ДОРОЖНЫХ ПОКРЫТИЙ

Изобретение относится к способу обработки жестких аэродромных и дорожных покрытий в целях восстановления герметика деформационных швов покрытий и профилактического предотвращения их разрушения. Самоходное устройство доставляется на участок покрытия, подлежащий обработке. Оператор выставляет устройство таким образом, чтобы обрабатываемый деформационный шов находился посередине передвижной рамы, определяет направление движения визиром. Оператор включает компрессор, который воздухом предварительно продувает шов, очищая его от мусора и пыли, СВЧ-излучатель, который прогревает герметик шва до необходимой температуры. Из дозатора для праймера направленной струей, на нагретый герметик подается праймер, добавляющий легкие фракции в герметик шва, благодаря которому происходит сцепление и герметизация материала шва с жестким материалом покрытия, а также обеспечивается самопроизвольное устранение мелких дефектов, включая нарушение сплошности в самом герметике и отслоение герметика от поверхности цементобетонной плиты. После чего следует передвижение устройства с заданной скоростью по шву к следующему участку прогрева герметика шва и обработки праймером. 4 ил.

Формула изобретения RU 2 783 131 C1

Способ обработки и восстановления рабочих свойств швов жестких аэродромных и дорожных покрытий, включающий очистку шва от мусора, последующий нагрев герметика шва до температуры, обеспечивающей его текучесть, и затем подачу направленной струей на нагретый герметик шва дозированного количества праймера, добавляющего легкие фракции в герметик шва для улучшения свойств сцепления и герметизации материала шва с жестким материалом покрытия, которые осуществляют с использованием перемещаемого над зоной деформационного шва самоходного устройства, на раме которого устанавливают компрессор для продувки шва и очистки его от мусора, СВЧ-излучатель, содержащий расположенный в корпусе магнетрон, соединенный через волновод с пирамидальным рупорным облучателем, внутреннюю экранирующую изолирующую решетку, а по нижнему периметру закрепляют наружный изолирующий пояс, выполненный из диэлектрического материала, и дозатор для праймера.

Документы, цитированные в отчете о поиске Патент 2022 года RU2783131C1

Электромеханический привод к установочным автоматам 1961
  • Бела-Белов А.М.
  • Миляева Н.А.
  • Мицкевич Г.Ф.
  • Стрепетова Н.К.
SU145268A1
Устройство для заделки деформационных швов в сборных облицовках 1977
  • Богатов Евгений Александрович
  • Гвенетадзе Александр Рожденович
  • Резник Владимир Борисович
SU727730A1
КОММУТАЦИОННОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ АВТОМАТИЗАЦИИ ПОИСКА, СОРТИРОВКИ И ПЕРЕПРИЕМА ФОТОТЕЛЕГРАММ 0
SU173800A1
Автоматическая машина по ремонту поврежденных участков дорожного покрытия 2016
  • Мухаметшин Марсель Рустамович
RU2639753C1
СПОСОБ НАГРЕВА ДОРОЖНОГО ПОКРЫТИЯ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ 1996
  • Валеев Георгий Галиуллович
RU2093635C1
Устройство для регулирования скорости трехфазного асинхронного двигателя 1960
  • Родин Р.Н.
  • Росенбаули О.Б.
SU143087A1
CN 100389237 C, 21.05.2008
CN 110241699 A, 17.09.2019
СОПЛО ТОПЛИВНОГО КЛАПАНА ДЛЯ ВПРЫСКА ТОПЛИВА В ЦИЛИНДРЫ БОЛЬШОГО ДВУХТАКТНОГО ДВИГАТЕЛЯ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ С ТУРБОНАДДУВОМ С ВОСПЛАМЕНЕНИЕМ ОТ СЖАТИЯ, А ТАКЖЕ САМ ДВИГАТЕЛЬ 2017
  • Питер Хаген
RU2677437C1
CN 210420817 U, 28.04.2020
CN 205711659 U, 23.11.2016
US 5947636 A1, 07.09.1999.

RU 2 783 131 C1

Авторы

Недонсков Александр Борисович

Внуков Алексей Николаевич

Дорняк Ольга Роальдовна

Санникова Светлана Михайловна

Макогон Валерий Константинович

Даты

2022-11-09Публикация

2021-11-24Подача