Результат интеллектуальной деятельности: СПОСОБ УСТРАНЕНИЯ МЕСТНЫХ УГЛУБЛЕНИЙ НА АСФАЛЬТОБЕТОННОМ ДОРОЖНОМ ПОКРЫТИИ АВТОМОБИЛЬНЫХ ДОРОГ

Изобретение относится к области дорожного строительства, в частности к способам устранения местных углублений на асфальтобетонном покрытии автомобильных дорог.

Известно, что дорожная одежда автомобильных дорог, как правило, включает в себя уплотненный грунтовой слой, слой основания дорожной одежды из щебня, камня, бетона и т.п. и слой дорожного покрытия, в частности из асфальтобетонной смеси [1]. Эксплуатационные показатели автомобильных дорог в большей степени определяются видом дорожного покрытия, качеством применяемых материалов, совершенством технологии их формирования. Однако в процессе их эксплуатации неизбежно появляются дефекты на дорожном покрытии, возникающие как под действием движения автомобилей, так и под влиянием природно-климатических факторов. К ним, в первую очередь, относятся местные углубления (трещины, впадины, ямки), разрушения кромок, проломы и другие дефекты покрытия [1].

Известны методы устранения местных углублений асфальтобетонной смесью с применением горячей и холодной технологий [2], отличающихся способами пластифицирования битума в ней.

При использовании горячей технологии качество заделки дорожного покрытия высокое, но этот метод устранения углублений зависит от погодных условий и точности соблюдения технологии, в том числе жесткого температурного режима. В меньшей степени это влияние сказывается в случае применения битумосодержащих смесей и материалов на основе жидких или разжиженных битумов.

При выборе между горячей и холодной технологиями устранения дефектов на асфальтобетонных покрытиях следует обязательно учитывать, что прочность и водостойкость холодного асфальтобетона, приготовленного на жидком или разжиженном битуме, в 2…3 раза ниже, чем горячего.

Близким аналогом предлагаемому изобретению является техническое решение [3], содержащее в себе как способ гранулирования горячей асфальтобетонной смеси, так и способ ее применения. В нем способ гранулирования горячей асфальтобетонной смеси заключается в перемешивании в воде горячей асфальтобетонной смеси при температуре воды, по крайней мере, 90°С в начале процесса гранулирования и при температуре воды 30°С в конце процесса гранулирования, при этом дальнейшее остывание гранулированной асфальтобетонной смеси производят на воздухе. Сам же способ применения гранулированной асфальтобетонной смеси для устранения дефектов на асфальтобетонных покрытиях состоит в приготовлении холодной асфальтобетонной смеси с легким углеводородным разжижителем битума, т.е. с пластификатором последнего, по меньшей мере, керосином. При этом процентное содержание разжижителя битума относительно массы битума в составе асфальтобетонной смеси с понижением температуры воздуха постоянно увеличивается.

Недостатками данного способа, реализуемого по холодной технологии, являются:

- прочность и водостойкость полученного после ремонта асфальтобетона в 2…3 раза ниже, чем образованного по горячей технологии;

- приготовление холодной асфальтобетонной смеси связано с большим расходом разжижителя, т.е. керосина, который после ее укладки в дефектное место испаряется, загрязняя окружающую среду;

- перед укладкой холодной асфальтобетонной смеси в дефектное место требуется разогрев и подгрунтовка битумом его поверхности.

Задача изобретения - обеспечение пластифицирования битума гранулированной асфальтобетонной смеси непосредственно после укладки ее на дно углубления.

Это достигается тем, что слой дорожного покрытия формируют однослойно или при необходимости послойно путем укладки на дно углубления слоя или очередного подслоя над ним из гранулированной асфальтобетонной смеси с добавлением к ней частиц из сгораемого вещества, например торфа или опилок, в количестве, необходимом для пластифицирования битума в ней и обеспечения сгорания частиц в нем с последующим его или их уплотнением в целом.

Применение частиц торфа различной степени дисперсности, т.е. от порошков до макрозерен, позволяет производить гранулирование асфальтобетонной смеси круглогодично впрок, избегая при этом слеживаемости гранул при хранении путем разделения их слоем порошка из торфа.

Обеспечение сгорания частиц торфа можно осуществлять разными приемами путем их поджога: с помощью газовых горелок; пропитанных гранул горючей жидкостью при их добавлении в асфальтобетонную смесь; после опрыскивания горючей жидкостью уложенного слоя (подслоя) дорожного покрытия.

В результате сгорания торфа наружный слой битума асфальтобетонных гранул разжижается, а остальная масса на них становится вязкотекучей. В этом случае часть несгоревшего торфа играет роль стабилизирующей добавки [4], повышающей качество дорожного покрытия.

Количество торфа, добавляемого в гранулированную асфальтобетонную смесь в виде частиц (зерен), устанавливается исходя их соблюдения условия (без учета тепловых потерь), что энергия горения торфа Q₁ в ней равна теплосодержанию ее битума Q₂, находящегося перед точкой воспламенения (t=240°С).

В этом случае энергия горения торфа определяется по формуле [5]:

Q₁=m₁ Η,

где m₁ - масса полностью сгоревшего торфа, кг;

Н=15 МДж/кг - теплота сгорания торфа или опилок.

В свою очередь, полученное при этом битумом теплосодержание можно определить из зависимости [5]: Q₂=с m₂ t,

где с=1,9 кДж/(кг·К) - удельная теплоемкость битума;

m₂ - масса битума, кг;

t=240°С - температура битума.

Приравнивая Q₁=Q₂, получим соотношение массы торфа к массе битума m₁/m₂=с t/Н=1,9·10³·240/15·10⁶=1/33.

Следовательно, масса частиц торфа по отношению к массе битума в гранулированной асфальтобетонной смеси составит около 3%, а с учетом тепловых потерь не более 5…6%.

Наглядно достоинства предлагаемого способа при его реализации можно просто смоделировать с помощью доступных средств. Так охлажденные куски битума до температуры минус 5-8°С в морозильной камере холодильника размельчались деревянным пестиком на гранулы размером 4…6 мм, которые смешивались с пропитанными керосином опилками, и вся смесь помещалась на дно керамической чаши диаметром 120 мм и затем зажигалась. В процессе сжигания опилок не допускалось возгорание битума на поверхностях гранул по всему объему слоя. После сгорания опилок вязкотекучая составляющая битума уплотняется до монолита смачиваемым в воде пестиком.

Достоинствами данного способа являются:

- возможность пластифицирования асфальтобетонной смеси после ее укладки на дно местного углубления в автономном режиме;

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

- возможность производить гранулированную асфальтобетонную смесь круглогодично впрок без слеживаемости ее гранул путем разделения их слоем порошка торфа или опилок.

- простота реализации на рабочем месте в широком диапазоне температур воздуха без применения дорогих устройств и материалов;

- низкая материалоемкость и трудоемкость;

ИСТОЧНИКИ ИНФОРМАЦИИ

1. Сильянов В.В. Транспортно-эксплуатационные качества автомобильных дорог и городских улиц: учебник для студ. высш. учеб. заведений / В.В. Сильянов, Э.Р. Домке. - 3-е изд., стер. - М.: Издательский центр «Академия», 2009. - 352 с.

2. www.OS1.ru/article/rood-equipment/2006-5-A-2006-09-29-18-11-55/.

3. Патент РФ на изобретение №2367630, МПК С04В 26/26, Е01С 7/10, Способ гранулирования асфальтобетонной смеси и способ применения этой смеси для ремонта асфальтобетонных покрытий в зимних условиях / B.C. Прокопец, О.А. Рычкова, С.Ф. Филатов. - Опубл. 20.09.2009, бюл. №26.

3. Патент РФ на изобретение №2479524 МПК С04В 26/26. Стабилизирующая добавка для асфальтобетонной смеси на основе торфа (варианты) и способ получения для нее структурообразователя. - Опубл. 20.04.2013, бюл. №11.

5. Кухлинг X. Справочник по физике: Пер. с нем. - М.: Мир, 1982. - 520 с.