СПОСОБ РЕМОНТА ДОРОЖНОГО ПОКРЫТИЯ Российский патент 2024 года по МПК E01C7/32 

Изобретение относится к дорожному строительству, а именно к ремонту местных локальных разрушений асфальтобетонного дорожного покрытия и восстановлению ровности проезжей части, автомобильных дорог.

В процессе длительной эксплуатации дорожного покрытия с каждым годом на его поверхности появляются дефекты макроуровня, в виде трещин, впадин и выбоин на проезжей части происходит в осенне-зимнее и зимне-весеннее время года, в периоды ежедневно повторяющихся циклов замораживания-оттаивания асфальтобетонного покрытия, и являющихся у автомобилистов постоянным источником неудобств и опасности на дорогах.

При восстановлении ровности проезжей части от выбоин, чаще всего используют горячие асфальтобетонные смеси типа А или Б, со значительным содержанием щебня в своем составе.

Существует множество способов устранения локальных разрушений поверхности асфальтобетонного покрытия, с целью восстановления целостности дорожного покрытия и тем самым продления срока службы в агрессивных условиях эксплуатации.

Известен (патент RU №2592296, МПК E01C 23/00, E01C 7/18, опубл. 20.07.2016) способ устранения местных углублений на асфальтобетонном покрытии автомобильных дорог, включающий фрезерование с формированием карты, зачистку углубления, укладку слоя гранулированной асфальтобетонной смеси, обеспечение пластифицирования битума в ней, с последующим уплотнением слоя из асфальтобетонной смеси. Слой дорожного покрытия может формироваться однослойным или же послойно, путем укладки на дно карты слоя или очередного подслоя над ним из гранулированной асфальтобетонной смеси с добавлением к ней частиц из сгораемого вещества-торфа, в количестве необходимом для пластифицирования битума в нем с последующим его или их уплотнением в целом.

Недостатками данного способа является неоднородность уплотнения асфальтобетонной смеси как внутри карты, так и по ее краям. Большинство современных уплотняющих машин или механизмов имеют габариты превышающие размеры ремонтируемого участка. В процессе уплотнения происходит наезд уплотняющей виброплиты или вальца катка на старое прочное покрытие, которое препятствует качественному уплотнению по краям карты. Сопряжение новой смеси со старым покрытием получается недоуплотненным и негерметичным, вследствие этого, проникновение воды в открытые поры и трещины приведет к выкрашиванию и дальнейшему разрушению покрытия.

Известен (патент FR №2898613, МПК D06N 5/00, опубл. 21.09.07) 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. 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 составе которого находится армирующий элемент-тонкое полотно. Данный материал, называемый мембраной, благодаря устойчивости его рабочего слоя к влаге, и к различным воздействиям окружающей среды, применяется в строительстве для герметизации и изоляции.

Недостатками выше упомянутого материала является то, что представленный материал очень тонок и из-за столь малой толщины рабочего слоя он не пригоден для использования при строительстве и ремонте дорожных покрытий.

Наиболее близким к заявляемому способу является способ ремонта отверстий в дорожном покрытии, включающий очистку площади, подлежащей ремонту и прилегающего к ней дорожного покрытия посредством шабрения/царапания/сгребания дорожного покрытия по периметру отверстия при одновременном его нагреве, заполнение отверстия наполнителем из твердого материала с относительно высокой плотностью, уплотнение наполнителя, укладку поверх него двухслойного покрытия с захватом прилежащей к отверстию области дорожного покрытия, их нагрев до жидкого состояния, обеспечивающего слипание/сцепление/сплавление с наполнителем и дорожным покрытием вокруг отверстия и последующее охлаждение. Первый слой покрытия выполнен из низкотермостойкого материала, а второй слой выполнен из водонепроницаемого материала (патент US №20060204330, МПК E01C 7/32, опубл. 14.09.2006).

Недостатком известного способа является неравномерное заполнение объема отверстия, с пустотами по краям старого и нового материала. Другим важным недостатком является, отсутствие подгрунтовки, необходимой для надежного и прочного сцепления старого покрытия с новым заполняемым материалом. Кроме того, недостатком способа является, то, что по всей площади сопряжения между приклеенным гидроизоляционным покрывным листом и наполнителем выбоины, отсутствует геосинтетическая прослойка, создающая армирующий эффект по распределению вертикальной нагрузки.

В процессе эксплуатации отремонтированные участки подвергаются физическому воздействию от колес проезжающего транспорта и агрессивной среды. Отремонтированные, таким способом участки быстро начнут разрушаться как изнутри, так и по ее краям, вследствие низкой плотности и негерметичных сопряжений, что приведет к сокращению сроков эксплуатации проезжей части.

Задачей изобретения является разработка эффективного способа ремонта асфальтобетонного покрытия.

Технический результат заключается в повышении качества ремонта разрушенных участков асфальтобетонного покрытия и увеличении срока эксплуатации отремонтированного участка.

Технический результат достигается при реализации способа ремонта дорожного покрытия, включающего очистку площади, подлежащего ремонту дефектного участка и прилегающего к нему дорожного покрытия, заполнение дефектного участка наполнителем, уплотнение наполнителя, укладку гидроизоляционного листа с захватом прилежащей к дефектному участку области дорожного покрытия, нагрев покрытия с обеспечением сцепления с наполнителем и дорожным покрытием вокруг дефектного участка, при этом перед очисткой обозначают размеры дефектного участка и контуры окружающей области с захватом прилежащей к дефектному участку области дорожного покрытия и производят холодное фрезерование дефектного участка с приданием ему прямоугольного очертания, после очистки по всей площади очищенного участка производят подгрунтовку предварительно изготовленной серобитумной композицией нагретой до температуры 100-120°С, состоящей из 7,36-25,96 масс.% битума, 12,91-23,50 масс.% серосодержащего отхода нефтегазоочистки, 50,55-79,73 масс.% порошкообразного шламового отхода производства цеха №15 ОАО «Химпром» фракций 0,071-0,315 мм с химическим составом Fe2SO4, FeO, Al2O3, P2O5, CaO, TiO2, SiO2, MnO, MgO и плотностью 3,90 г/см3, разбрызгиванием с расходом 0,3-0,5 л/м2, заполнение дефектного участка наполнителем осуществляют нагретым до 120-140°С ремонтным материалом, включающем сфрезерованный асфальтогранулят, слабопрочный щебень карбонатных пород и серосодержащий отход нефтегазоочистки, гидроизоляционный лист наплавляют при 50-85°С, при этом его изготавливают толщиной 2-4 мм, и выполняют из геосинтетической прослойки и атактического полипропилена, пластифицированного серобитумного композита, пластификатора и отхода медеплавильного производства - абразивного отсева - купершлака, фракций 0,315-2,5 мм, взятых в массовых соотношениях равных 0,1-0,2 : 1 : 0,03-0,1 : 0,05-0,07, соответственно.

Для реализации способа предварительно готовят серобитумную композицию для подгрунтовки. Приготовленную композицию периодически перемешивают, поддерживая температуру в пределах 100-120°С. На проезжей части обозначают, размеры местных локальных разрушений и контуры окружающей области захватывая неповреждённую поверхность прилежащей к отверстию области дорожного покрытия на ширину 3-5 см, производят холодное фрезерование дефектного участка с приданием ему прямоугольного очертания. Полученное углубление и прилежащую к нему область дорожного покрытия очищают от асфальтобетонного лома и грязи, затем по всей площади дна, боковым кромкам и прилегающей области углубления, производят подгрунтовку, предварительно изготовленной серобитумной композицией, нагретой до температуры 100-120°С. Подгрунтовку осуществляют разбрызгиванием через распылительные сопла с расходом 0,3-0,5л/м². После подгрунтовки, углубление заполняют нагретым до температуры 120-140°С ремонтным материалом с учётом запаса на уплотнение. Ремонтный материал включает сфрезерованный асфальтогранулят, слабопрочный щебень карбонатных пород, битум и серосодержащий отход нефтегазоочистки. Далее ремонтный материал уплотняют, распределяемой нагрузкой 30-40 кН/м, при 3-5 проходах по одному следу.

После уплотнения ремонтного материала, поверх отремонтированного участка захватывая неповреждённую поверхность покрытия на ширину 3-5 см, наплавляют пропановой горелкой до температуры 50-85°С и одновременно раскатывают гидроизоляционный лист толщиной 2-4 мм, выполненный из геосинтетической прослойки - создающей армирующий эффект по распределению вертикальной нагрузки, атактического полипропилена, пластифицированного серобитумного композита, пластификатора и отхода медеплавильного производства - абразивного отсева - купершлака, фракций 0,315-2,5 мм, создающих эластичный, плотный, шероховатый, водонепроницаемый слой, устойчивый к механическим деформациям и сезонным перепадам температур в условиях агрессивной среды (показал свою длительную устойчивость к постоянным механическим воздействиям транспорта, истиранию, и различным воздействиям агрессивной среды (соль, масла, бензин) и климатических условий.

Волнистая геосинтетическая прослойка характеризуется размером ячеек 20*6 мм, с разрывной нагрузкой в продольном и поперечном направлении 10-100 кН/м и устойчивостью к агрессивной среде от 1 до 13 рН.

Массовое соотношение атактического полипропилена : пластифицированного серобитумного композита : пластификатора : отхода медеплавильного производства - абразивного отсева - купершлака равно 0,1-0,2 : 1 : 0,03-0,1 : 0,05-0,07, соответственно.

Для лучшего сцепления гидроизоляционного листа с проезжей частью производят легкое уплотнение виброплитой с распределяемой нагрузкой 10-20 кН/м, при 2-3 проходах по одному следу.

Серобитумная композиция для подгрунтовки включает 7,36-25,96 масс.% битума, 12,91-23,50 масс.% серосодержащего отхода нефтегазоочистки и 50,55-79,73 масс.% порошкообразного шламового отхода производства цеха №15 ОАО «Химпром» фракций 0,071-0,315 мм.

Используется серосодержащий отход нефтегазоочистки со средним составом - сера (60-70 масс.%), нефтяной шлам (2-9 масс.%), оксид железа (10-16 масс.%), механические примеси (9-15 масс.%). Плотность используемого серосодержащего отхода нефтегазоочистки 2,03 г/см3 (тв.), твердый или жидкий (при t=119,5°C).

Характеристика шламового отхода промышленного производства цеха №15 ОАО «Химпром» приведена в таблице.

Порошкообразный шламовый отход тонкого помола 0,071-0,315 мм в составе серобитумной композиции для подгрунтовки, в процессе разбрызгивания, образуют тонкий и прочный слой, который заполняет и цементирует открытые микро- и макропоры, капилляры и трещины, возникшие в процессе фрезерования. Серосодержащий отход нефтегазоочистки в составе сформированного тонкого слоя подгрунтовки за счет своей более высокой температуры плавления (119,5°С) в 2,4 раза увеличивает температуру размягчения серобитумной композиции. Она становится более устойчивая к сезонным перепадам температур, особенно в теплое время года, кроме этого, сера в содержащемся за счет своей кристаллической структуры повышает адгезионные свойства ремонтного материала, - склеивание двух слоев становится более плотным и прочным, при его минимальном уплотнении. А это ведет, к сокращению времени ремонта дорожного покрытия, не теряя в его качестве.

Таблица

Вид
отхода Плотность,
г/см³ Агрегатное
состояние Цвет Химический состав Порошкообразный шламовый отход 3,90 Порошко-образный Светло-серый Fe₂SO₄
FeO
Al₂O₃
P₂O₅
CaO
TiO₂
SiO₂
MnO
MgO

В процессе изготовления ремонтного материала в смеситель поступает сфрезерованный асфальтогранулят и малопрочный щебень, подверженный частичному дроблению, с образованием на теле щебенок мелких трещин, сколов, микро и макропор, которые серобитумное вяжущее во время перемешивания заполняет и плотно закупоривает. Образуется глубокий и прочный каркас, как внутри тела каждого зерна щебня, так и на его поверхности. Он и обеспечивает повышение марки щебня на дробимость в 2-2,5 раза, это позволяет дорожному покрытию выдерживать в процессе эксплуатации более высокие нагрузки от проезжающего транспорта. Кроме того, обработанная во время перемешивания поверхность зерен щебня, образует хорошую адгезию с битумным вяжущим. В дальнейшем, это создает крепкое сцепление с нижним слоем щебеночного основания и верхним слоем асфальтобетонного покрытия.

Способ иллюстрируется фигурами 1-7, на которых представлена технологическая последовательность заявляемого способа ремонта дорожного покрытия: фиг. 1 - местное локальное разрушение до ремонта; фиг. 2 - фрезерование разрушенного участка, очистка и подгрунтовка; фиг. 3 - заполнение ремонтным материалом, h - досыпка ремонтного материала с учетом на уплотнение; фиг. 4 - уплотнение; фиг. 5 - наплавление и одновременное раскатывание гидроизоляционного листа; фиг. 6 - уплотнение гидроизоляционного листа; фиг. 7 - перекрытие гидроизоляционным листом отремонтированного участка.

Заявляемый способ позволяет оперативно устранить местные локальные дефекты на проезжей части без применения энергоемких и тяжелых дорожных машин и механизмов, сократить сроки формирования дорожного покрытия с сохранением его транспортно-эксплуатационных и прочностных характеристик, увеличить межремонтные сроки ремонта проезжей части, значительно сократить дополнительный расход битумных материалов, повторно использовать дорожно-строительные материалы (сфрезерованный асфальтогранулят), утилизировать при ремонте дорожного покрытия отходы промышлености (серосодержащие отходы, купершлак), использовать местные некондиционные каменные материалы (слабопрочный щебень карбонатных пород), сгладить неровности на поверхности проезжей части.

Изобретение относится к дорожному строительству, а именно к ремонту местных локальных разрушений асфальтобетонного дорожного покрытия и восстановлению ровности проезжей части автомобильных дорог. Технический результат - повышение качества ремонта разрушенных участков асфальтобетонного покрытия. Технический результат достигается при холодном фрезеровании дефектного участка с приданием ему прямоугольного очертания, очистке, подгрунтовке серобитумной композицией, нагретой до температуры 100-120°С, состоящей из битума, серосодержащего отхода нефтегазоочистки, порошкообразного шламового отхода, заполнении наполнителем, нагретым до 120-140°С ремонтным материалом, включающим сфрезерованный асфальтогранулят, слабопрочный щебень карбонатных пород и серосодержащий отход нефтегазоочистки, уплотнении наполнителя, укладке при 50-85°С гидроизоляционного листа толщиной 2-4 мм, выполненного из геосинтетической прослойки и атактического полипропилена, пластифицированного серобитумного композита, пластификатора и отхода медеплавильного производства, взятых в массовых соотношениях 0,1-0,2:1:0,03-0,1:0,05-0,07. 7 ил., 1 табл.

Способ ремонта дорожного покрытия, включающий очистку площади подлежащего ремонту дефектного участка и прилегающего к нему дорожного покрытия, заполнение дефектного участка наполнителем, уплотнение наполнителя, укладку гидроизоляционного листа с захватом прилежащей к дефектному участку области дорожного покрытия, нагрев покрытия с обеспечением сцепления с наполнителем и дорожным покрытием вокруг дефектного участка, отличающийся тем, что перед очисткой обозначают размеры дефектного участка и контуры окружающей области с захватом прилежащей к дефектному участку области дорожного покрытия и производят холодное фрезерование дефектного участка с приданием ему прямоугольного очертания, после очистки по всей площади очищенного участка производят подгрунтовку предварительно изготовленной серобитумной композицией, нагретой до температуры 100-120°С, состоящей из 7,36-25,96 масс.% битума, 12,91-23,50 масс.% серосодержащего отхода нефтегазоочистки, 50,55-79,73 масс.% порошкообразного шламового отхода производства цеха №15 ОАО «Химпром» фракций 0,071-0,315 мм с химическим составом Fe₂SO₄, FeO, Al₂O₃, P₂O₅, CaO, TiO₂, SiO₂, MnO, MgO и плотностью 3,90 г/см³, разбрызгиванием с расходом 0,3-0,5 л/м², заполнение дефектного участка наполнителем осуществляют нагретым до 120-140°С ремонтным материалом, включающим сфрезерованный асфальтогранулят, слабопрочный щебень карбонатных пород и серосодержащий отход нефтегазоочистки, гидроизоляционный лист наплавляют при 50-85°С, при этом его изготавливают толщиной 2-4 мм и выполняют из геосинтетической прослойки и атактического полипропилена, пластифицированного серобитумного композита, пластификатора и отхода медеплавильного производства - абразивного отсева - купершлака фракций 0,315-2,5 мм, взятых в массовых соотношениях, равных 0,1-0,2:1:0,03-0,1:0,05-0,07 соответственно.