Результат интеллектуальной деятельности: Армированное асфальтобетонное покрытие

Изобретение относится к многослойной конструкции асфальтобетонного покрытия с армирующим слоем для нежесткой дорожной одежды при строительстве новых автомобильных дорог.

Основными недостатками традиционного покрытия являются размягчение битума при нагревании и, как следствие, уменьшение его модуля упругости и жесткости, а также снижение трещиностойкости при отрицательной температуре.

Существует несколько способов укрепления дорожного покрытия, одним из которых является использование армирующего слоя.

Известно дорожное покрытие [1] с армирующим слоем в виде одной нитепрошивной сетки из стекловолокна, уложенной эквидистантно его поверхности. Направление ее укладки совпадает с направлением движения автомобиля. Размеры ячеек сетки выбирают исходя из длины пятна контакта шины на поверхности дороги в направлении, перпендикулярном оси колеса, площадью не более 3-12 см². Недостатком такой конструкции является повышение только разрушающих нагрузок и только на растяжение. На растяжение работает покрытие только при жестком основании. В нежестких дорожных одеждах покрытие работает на изгиб и микротрещины могут появляться, как сверху, так и снизу покрытия [2]. Более того, такой большой размер ячеек в сетках армирования не препятствует процессу развития микротрещин и не может повысить трещиностойкость битумной матрицы. Именно микротрещины являются причиной начала разрушения покрытия, снижения его морозостойкости и конечном итоге долговечности.

Известен способ устройства двухслойного покрытия из шлаковой асфальтобетонной смеси [3] с одной армирующей сеткой между ними из стеклонитей повышенной прочности. По мнению авторов патента она «позволяет устранить трещинообразование, так как образующиеся микротрещины, так называемые зародышевые трещины в основании и нижнем слое покрытия воспринимает на себя георешетка, которая гасит их и защищает верхний слой покрытия от разрушения». Заметим, что такой вывод авторы сделали на основании испытания образцов очень малой толщины, размером 4×4×16 см. Недостатком такой конструкции покрытия является расположение армирующей сетки в средней части по толщине покрытия. Поэтому она не может повысить трещиностойкость битумной матрицы на растяжение по всей толщине покрытия, особенно при большой его высоте и, следовательно, устранить появление «зародышевых» микротрещин на нижней или верхней ее поверхностях. Одна сетка может только тормозит их развитие, когда микротрещины достигнут ее расположения. Повысить трещиностойкость битумной матрицы с малым модулем упругости можно только при достаточно большом ее насыщении стекловолокном - создании композиционного материала.

Наиболее близким к заявляемому изобретению является асфальтобетонное покрытия с двумя армирующими слоями из стеклосеток [4], которые расположены у верхней и нижней ее поверхностей. Каждый из них состоит не менее чем из двух стеклосеток, пропитанных асфальтовой смесью. Шаг нитей в слоях не более четырех диаметров по высоте и ширине слоя. Недостатком указанного способа является неопределенность величины расстояния от армирующих слоев до граней покрытия. Между тем, располагать его очень близко от верхней поверхности или на ее грани не рационально, так как в процессе эксплуатации поверхность дороги с течением времени истирается [5], особенно, от колес с шипованными шинами, а битумная матрица армирующего слоя имеет прочность на истирание меньше чем у асфальтобетона. В результате армирующий слой начнет быстро разрушаться, появится колейность и расчетная долговечность покрытия не будет обеспечена. Это приведет к ухудшению экологической и аварийной ситуации на дороге. Согласно [5] величина износа за год зависит от вида щебня и интенсивности движения автомобилей по полосе в сутки. Например, в покрытии с гранитным щебнем он составляет при интенсивности: 500 единиц - 0.19 мм; 1000 единиц - 0,225 мм; 7000 - 0,75 мм. Кроме того, толщина слоя износа зависит от межремонтного срока покрытия. Чем он дольше, тем больше его толщина. Таким образом, сверху армирующего слоя необходимо укладывать слои износа определенной толщины.

С другой стороны, трещиностойкость покрытия при изгибе возрастает с уменьшением расстояния от армирующих слоев до крайних его граней по высоте поперечного сечения вследствие торможения развития микротрещин. И, наоборот, эффективность процесса торможения развития микротрещин на поверхностях уменьшается с удалением армирующих слоев от нее. Поэтому у нижней поверхности, где не происходит процесс ее истирания, армирующий слой необходимо располагать как можно ближе к ней.

Целью изобретения является повышение долговечности и трещиностойкости асфальтобетонного покрытия с двумя армирующими слоями из стеклосеток. Слои расположены у верхней и нижней его поверхностей. Каждый из них состоит не менее чем из двух стеклосеток, пропитанных асфальтовой смесью. Шаг нитей в слоях принят не более четырех диаметров по высоте и ширине слоя, что позволяет считать его выполненным из композиционного материала.

Поставленная цель достигается за счет рационального расположения армирующих слоев из стеклосеток по толщине покрытия, когда верхний армирующий слой располагается на расстоянии от верхней грани покрытия, равном толщине слоя износа, а нижний армирующий слой является нижней гранью покрытия. Толщина слоя износа определяется расчетом в зависимости от межремонтного срока, вида щебня и интенсивности движения автомобилей по полосе в сутки.

Технология производства работ может быть нижеследующей. Армирующий слой из стеклосеток предварительно пропитываются асфальтовой смесью под давлением в заводских условиях. Затем его скатывают в рулон, приняв меры против слипания, и отправляют на строительную площадку. Нижний армирующий слой - 4 (Фиг. 1) раскатывается на подготовленную ровную поверхность щебеночного основания - 1, которую можно пролить, например, цементно-песчанным раствором. При этом армирующие слои укладываются внахлестку не менее чем на 100 мм по длине и ширине в каждом раскатываемом рулоне. Затем на него помещается горячий слой асфальтобетона запроектированной марки и толщины - 5. Сверху на него раскатывается верхний армирующий слой - 3. Далее полученное слоеное покрытие уплотняется катком. Затем на верхний армирующий слой укладывается проектный защитный слой износа - 2. После этого полученное многослойное покрытие уплотняется тяжелым катком.

Монолитность армирующего слоя обеспечивается высокой адгезией между стекловолокном и нефтебитумными материалами.

Реализация предлагаемой многослойной конструкции покрытия обладает новизной, не значительно усложняет производство работ, обладает высокой эффективностью и может быть использована при строительстве новых дорог, а также площадок с твердым покрытием.

Источники информации

1. Патент РФ №2124089, кл. 6 E01C 7/32, БИ №36, 1998 г. Дорожное покрытие.

2. Строительство автомобильных дорог. Том 2. Под редакцией проф. В.К. Некрасова. - 2-е изд., доп. и перераб. - М.: Транспорт, 1980. - 181 с.

3. Патент РФ №2144106 C1, кл. E01C 7/18, 7/32, 10.01.2000 г. Способ устройства дорожного покрытия.

4. Патент РФ №2248426 C2, кл. E01C 7/32, 20.03.2005 г. Асфальтовое покрытие.

5. ОДМ. Рекомендации по выявлению и устранению колей на нежестких дорожных одеждах. Министерство транспорта Российской Федерации, Государственная служба дорожного хозяйства (РОСАВТОДОР) М., 2002.