Результат интеллектуальной деятельности: СПОСОБ ПОВЫШЕНИЯ ИЗНОСОСТОЙКОСТИ ПОВЕРХНОСТНОГО СЛОЯ АСФАЛЬТОБЕТОННОГО ДОРОЖНОГО ПОЛОТНА

Изобретение относится к области дорожного строительства и коммунального хозяйства, в частности к способам повышения износостойкости поверхностного слоя асфальтобетонного дорожного полотна дорожной одежды.

Известно, что в общем случае дорожная одежда может включать в себя слой износа, верхний слой дорожного покрытия, нижний слой дорожного покрытия, основание и дополнительный слой с опорой на подстилающий грунт [1]. Таким образом, в дорожной одежде как иерархически построенной системе каждый из указанных слоев размещен для выполнения своего назначения и в целом они системно в ней должны определять и обеспечивать надежно требуемый уровень эксплуатационных характеристик слоя износа покрытия дорожного полотна.

В процессе эксплуатации автомобильных дорог и городских улиц с нежесткой одеждой их слоев, т.е. на дорогах с асфальтобетонным покрытием дорожного полотна, неизбежно появляются на нем дефекты макро- и микроуровней, возникающие как под действием движения транспортных средств, так и под влиянием природно-климатических факторов и исходного качества применяемых материалов и технологии исполнения дорожного полотна.

При этом, все виды деформаций и разрушений дорожного полотна в той или иной мере связаны с проявлением действия различного рода эффектов, каждый их которых имеет свою физическую природу и механизм воздействия на слои дорожной одежды.

Кроме того, на несущую способность и износостойкость асфальтобетонного покрытия дорожного полотна в дорожной одежде на микроуровне влияют и образованные в нем микротрещины, возникающие в результате воздействия на него солнечного излучения, перепада температур и импульсных нагрузок колес транспортных средств. В этом случае, повышение несущей способности асфальтобетонного покрытия путем введения в него, например, армирующих элементов в виде асбестовых волокон [2] или торфа, льняной соломы [3] не дает должного результата, потому, что входящий в него битум в узком диапазоне температур (от плюса до минуса) воздуха резко изменяет свои реологические свойства от вязкотекучего до хрупкого состояния. Следовательно, для системы слоев дорожной одежды с асфальтобетонным покрытием и основанием из сыпучих материалов, подверженному «псевдоожижению» в весенний период от талых вод [4], указанные недостатки, по сути, являются органически присущими ей, и их устранение требует других системных технических решений. По предлагаемому техническому решению близкого аналога (прототипа) не выявлено.

Задача изобретения - повышение износостойкости поверхностного слоя асфальтобетонного дорожного полотна путем избежания появления на нем микротрещин и их роста. Это достигается тем, что ежегодно в качестве вида энергетического воздействия на поверхностный слой дорожного полотна для выявления микротрещин на нем выбирают механическое воздействие путем нарушения целостности, т.е. вскрытия его поверхности, например обработкой металлическими щетками в режиме микрорезания подобно иглофрезерованию, и заполнение выявленных микротрещин герметизирующим составом осуществляют смачиванием известным способом поверхностного слоя раствора битума на керосине в заданных частях по объему, а шаржирование поверхностного слоя дорожного полотна твердотельными частицами в виде абразивных зерен из минерального вещества, например кварца и гранита, производят путем заданного расположения их на нем и импульсного нагрева абразивных зерен известным способом до температуры не ниже температуры плавления битума при внедрении их в поверхностный слой дорожного полотна известным способом, например дорожными катками.

Кроме того, данный способ имеет и другие варианты исполнения. Один из них состоит в том, что в качестве вида энергетического воздействия на поверхностный слой дорожного полотна для выявления микротрещин на нем выбирают импульсное низкотемпературное воздействие на него криогенной жидкостью, например жидким азотом. А другой вариант его исполнения отличается тем, что импульсный нагрев абразивных зерен при внедрении в поверхностный слой дорожного полотна производят выхлопными газами от двигателя дорожного катка.

При эксплуатации в поверхностном слое дорожного полотна от воздействия солнечного излучения (УФ) наблюдается старение битума как составляющей и связующей части асфальтобетонного покрытия и, как следствие, его охрупчивание, что в результате ведет к появлению усталостных микротрещин в нем от воздействующих на него перепадов температур воздуха и импульсных нагрузок колес транспортных средств. Для недопущения роста возникающих микротрещин и преобразования их в дефекты макроуровня (т.е. трещин, впадин и др.) при эксплуатации дорожного полотна необходимо ежегодно, предпочтительно в весенний период, обеспечивать реализацию предлагаемого способа на дорожном полотне в целом или его отдельных участках.

С этой целью поверхностный слой дорожного полотна в сухом состоянии подвергается механическому воздействию путем нарушения целостности, т.е. вскрытия его поверхности обработкой металлическими щетками в режиме микрорезания подобно иглофрезерованию. Затем предварительно приготовленный раствор, состоящий из керосина и битума в заданных соотношениях по объему, например 1 и 0,2, наносится тонким слоем на очищенную поверхность дорожного полотна путем смачивания, т.е. распылением или поливом. Здесь керосин, используется как разжижитель битума, обладающий высокой смачиваемостью поверхностей.

При этом в зоне контакта наносимого слоя раствора с поверхностью дорожного полотна происходит заполнение им его микротрещин как капилляров, а после керосин из наносимого слоя на дорожное полотно естественным образом испаряется. Далее сам процесс шаржирования поверхностного слоя дорожного полотна производят в два приема. Вначале на поверхности дорожного полотна располагают, например путем рассеяния через вибросита абразивные зерна из минерального вещества, т.е. кварца и гранита. После производят импульсный нагрев абразивных зерен, например выхлопными газами от двигателя дорожного катка, до температуры не ниже температуры плавления битума при внедрении абразивных зерен с помощью дорожного катка в поверхностный слой дорожного полотна. Образованный таким образом поверхностный слой дорожного полотна на уровне геометрических параметров абразивных зерен обладает высокими эксплуатационными свойствами по износостойкости, несущей способности и проходимости транспорта. Это достигается тем, что заполнявшая микротрещины прослойка битума сохраняет свою пластичность в более широком диапазоне отрицательных температур, а шаржирование поверхностного слоя абразивными зернами ведет к сжатию (заклиниванию) микротрещин, препятствуя их образованию и росту, и изменяет характер износа с учетом структурного состояния поверхностного слоя дорожного полотна.

Достоинствами предлагаемого технического решения являются:

- простота и высокая эффективность повышения износостойкости дорожного полотна;

- возможность полной механизации реализации предлагаемого способа.

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. Патент РФ на изобретение №2351561 С2 МПК С04В 26/26, C08L 95/00. - Опубл. 10.04.2009 Бюл. №10.

3. Патент РФ на изобретение №2479524 С2 МПК С04В 26/26, C08L 95/00. - Опубл. 20.04.2013 Бюл. №11.

4. Политехнический словарь. Гл. ред. И.И. Артоболевский. - М.: «Советская Энциклопедия», 1976. - 608 с.