способ устройства защитного слоя дорожного покрытия

Формула изобретения

Способ устройства защитного слоя дорожного покрытия путем устройства двойной поверхностной обработки, включающий обработку щебня битумом, распределение и уплотнение обработанного щебня в два слоя с розливом битума по верху каждого слоя, отличающийся тем, что используют щебень из основных горных пород или шлаковый, а перед обработкой щебня битумом в щебень вводят в количестве 30-40% от массы щебня известняковый или шлаковый отсев, полученную битумоминеральную смесь распределяют в горячем состоянии и уплотняют.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области дорожного строительства, а именно к устройству защитных слоев дорожных покрытий.

Известен способ устройства защитных слоев, включающий получение асфальтобетонной смеси в асфальтосмесительной установке, распределение ее асфальтоукладчиком и уплотнение (СНиП 3.06.03-85 Автомобильные дороги). К уплотненной асфальтобетонной смеси - асфальтобетону - предъявляются требования по физико-механическим показателям (ГОСТ 9128-97 «Смеси асфальтобетонные дорожные, аэродромные и асфальтобетон. Технические условия»).

Недостатками способа являются необходимость введения минерального порошка и жесткие требования к гранулометрическому составу асфальтобетонных смесей.

Наиболее близким к предлагаемому является способ устройства защитных слоев путем устройства двойной поверхностной обработки, включающий обработку щебня битумом (получение черного щебня) в асфальтосмесительной установке, распределение щебня щебнеукладчиком на предварительно разлитый по поверхности дорожного покрытия битум, уплотнение обработанного битумом щебня катками, розлив на уплотненный слой битума, распределение второго слоя обработанного битумом щебня, уплотнение щебня и заключительный розлив битума по поверхности обработанного битумом щебня (ВСН 38-90 Технические указания по устройству дорожных покрытий с шероховатой поверхностью. - М.: Транспорт. - 1990. - с.22-24).

Недостатком данного способа являются низкие физико-механические показатели полученного материала в защитном слое (табл.1), небольшой срок службы защитного слоя, в том числе из-за применения в качестве щебня материалов кислых горных пород (гранитов, например), которые имеют плохое сцепление с битумом, что приводит к отслаиванию битумной пленки и разрушению защитного слоя (Дорожно-строительные материалы: Учебник для вузов / И.М.Грушко, И.В.Королев и др. - М.: Транспорт.- 1991 - С.217-218, 231-232). К недостаткам данного способа относятся также большое количество рабочих операций и высокая трудоемкость технологического процесса, большой срок формирования защитного слоя, т.к. после устройства поверхностной обработки производится регулирование движения с целью окончательного ее формирования в течение 10 дней (ВСН 38-90, стр.24).

Задача, на решение которой направлено изобретение, состоит в улучшении качества и долговечности защитного слоя и упрощении технологии его устройства.

Поставленная задача достигается тем, что в способе устройства защитного слоя дорожного покрытия путем устройства двойной поверхностной обработки, включающем обработку щебня битумом, распределение и уплотнение обработанного щебня в два слоя с розливом битума по верху каждого слоя, в отличие от прототипа используют щебень из основных горных пород или шлаковый, а перед обработкой щебня битумом в щебень вводят в количестве 30-40% от массы щебня известняковый или шлаковый отсев, весь битум подают на минеральный материал при перемешивании в асфальтосмесительной установке, полученную битумоминеральную смесь распределяют в горячем состоянии уплотняют.

Способ осуществляют следующим образом.

Для приготовления черного щебня и битумоминеральных смесей использовался известняковый щебень фр. 5-10 мм с маркой по прочности M1200 ОАО «Руда» (Ростовская обл.) и отсев 0-5 мм из этого же материала; гранитный щебень М1200 фр. 5-10 мм Клесовского карьера (Украина) и гранитный отсев 0-5 мм OAO «Павловскгранит» (Воронежская обл.). Для приготовления черного щебня и битумоминеральных смесей использовался также гранитный щебень фр. 5-15 мм Клесовского карьера (Украина), габбро-диабазовый щебень М1200 фр. 5-15 мм ООО «Прионежский карьер» (Республика Карелия), шлаковый отсев фр. 0-10 мм и шлаковый щебень M1200 фр. 10-20 мм ОАО «Новолипецкий металлургический комбинат». Битум использовался марки БНД 60/90 Рязанского НПЗ. Расход битума рассчитывался по битумоемкости минеральных компонентов (Дорожностроительные материалы: Учебник для вузов / И.М.Грушко, И.В.Королев и др. - М.: Транспорт.- 1991. - с.253-255) с целью получения уплотненного битумоминерального материала с водонасыщением 5-8%. Показатели качества битумоминеральных смесей определялись по ГОСТ 12801-98 «Материалы на основе органических вяжущих для дорожного и аэродромного строительства. Методы испытаний».

Пример 1. Приготовление черного щебня и устройство двойной поверхностной обработки на граните и известняке производилось по составу: щебень 5-10 мм - 96,2%, битум - 3,8%. При приготовлении черного щебня в асфальтосмесительной установке при температуре 140°С расход битума составлял 1,5%. Остальная часть битума использовалась для розлива при устройстве поверхностной обработки. Приготовленный черный щебень распределялся щебнеукладчиком на подгрунтованное дорожное покрытие и уплотнялся. После розлива битума распределялся второй слой щебня, уплотнялся и производился второй розлив битума. Затем из двойного слоя поверхностной обработки делались вырубки, которые нагревали в лаборатории до 140°С, перемешивали до однородной массы и формовали образцы. Результаты испытаний черного щебня на граните и известняке представлены в таблице 1.

Пример 2. Приготовление битумоминеральной смеси на граните и известняке производилось по составу: щебень - 5-10 мм - 60%, отсев - 35,2%, битум - 4,8%. Приготовление битумоминеральной смеси производилось в асфальтосмесительной установке при температуре 140°С. Приготовленная битумоминеральная смесь транспортировалась к месту укладки и укладывалась асфальтоукладчиком на подгрунтованное битумом дорожное покрытие при температуре 120-140°С. Уплотнение смеси производилось катками до получения коэффициента уплотнения 0,98. Из уплотненного слоя битумоминерального материала делали вырубки, которые переформовывались в лаборатории при температуре 140°С. Результаты испытаний битумоминеральной смеси на граните и известняке представлены в таблице 1.

В результате анализа данных таблицы 1 можно сделать следующие выводы. Введение в известняковый щебень известнякового отсева в количестве 35,2% позволило уменьшить пористость минерального остова на 17,9%, остаточную пористость на 39,9%, водонасыщение на 39,8%, увеличить прочность при 20°С на 68,8%, при 50°С в 3 раза, увеличить водостойкость на 12%, водостойкость при длительном водонасыщении на 25%. Использование в битумоминеральной смеси взамен гранитного каменного материала известняка увеличило водостойкость битумоминеральной смеси на 11%, водостойкость при длительном водонасыщении на 25%.

Пример 3. Приготовление черного щебня и устройство поверхностной обработки на гранитном щебне фр. 5-15 мм, шлаковом фр. 10-20 мм и габбро-диабазовом фр. 5-15 мм производилось по составу: щебень - 96,6%, битум - 3,4%. Технология приготовления черного щебня, устройства поверхностной обработки, способ приготовления образцов аналогичны приведенным в примере 1. Результаты испытаний образцов приведены в таблице 2.

Пример 4. Приготовление битумоминеральной смеси на гранитном щебне фр. 5-15 мм и гранитном отсеве, а также на габбро-диабазовом щебне фр. 5-15 мм и известняковом отсеве производилось по составу: щебень фр.5-15 мм - 56,9%, отсев - 3,8%, битум - 5,1%. Приготовление битумоминеральной смеси на шлаковом щебне фр. 10-20 мм и шлаковом отсеве производилось по составу: щебень - 54,2%, отсев - 40%, битум - 5,8%. Технология приготовления битумоминеральной смеси и устройства защитного слоя, способ приготовления образцов аналогичны приведенным в примере 2. Результаты испытаний образцов приведены в таблице 2.

В результате анализа данных таблицы 2 можно сделать следующие выводы. Введение в габбро-диабазовый щебень известнякового отсева с обработкой битумом позволило по сравнению с черным щебнем на граните уменьшить пористость минерального остова на 18,6%, остаточную пористость на 45%, водонасыщение на 40,3%, увеличить прочность при 20°С на 63%, при 50°С в 5 раз, увеличить водостойкость на 26%, водостойкость при длительном водонасыщении в четыре раза. Введение в шлаковый щебень шлакового отсева с обработкой битумом позволило уменьшить по сравнению с черным щебнем на граните пористость минерального остова на 19,9%, остаточную пористость на 41,1%, водонасыщение на 31,7%, увеличить прочность при 20°С на 84,3%, при 50°С - в 6,5 раз, увеличить водостойкость на 35%, водостойкость при длительном водонасыщении в 5,25 раза.

Данный способ позволяет улучшить физико-механические свойства, увеличить срок службы защитного слоя и упростить технологию его устройства.

Таблица 1
Показатели физико-механических свойств черного щебня и битумоминеральных смесей
№ п/п	Наименование показателей	Значение показателей физико-механических свойств для
		черного щебня		битумоминеральной смеси
		на граните	на известняке	на граните	на известняке
1	2	3	4	5	6
1	Пористость минерального остова, % по объему	22,8	22,9	18,6	18,8
2	Остаточная пористость, % по объему	14,6	14,8	8,7	8,9
3	Водонасыщение, % по объему	12,5	12,6	7,9	7,7
4	Предел прочности при сжатии, МПа:
	при 20°С	1,7	1,6	2,8	2,7
	при 50°С	0,2	0,2	0,7	0,6
5	Водостойкость	0,8	0,9	0,91	1,01
6	Водостойкость при длительном водонасыщении	0,2	0,6	0,45	0,75

Таблица 2
Показатели физико-механических свойств черного щебня и битумоминеральных смесей
№ п/п	Наименование показателей	Значение показателей физико-механических свойств для
		черного щебня			битумоминеральной смеси
		на граните	на шлаке	на габбро-диабазе	на граните и гранитном отсеве	на шлаке и шлаковом отсеве	на габбро-диабазе и известняковом отсеве
1	2	3	4	5	6	7	8
1	Пористость минерального остова, % по объему	23,6	24,1	23,4	19,9	19,1	19,2
2	Остаточная пористость, % по объему	16,8	17,4	16,7	9,1	9,9	9,2
3	Водонасыщение, % по объему	13,9	14,6	13,5	8,2	9,5	8,3
4	Предел прочности при сжатии, МПа:
	при 20°С	1,9	1,4	1,8	2,9	3,5	3,1
	при 50°С	0,2	0,15	0,2	0,9	1,3	1,0
5	Водостойкость	0,8	0,9	0,9	0,92	1,08	1,01
6	Водостойкость при длительном водонасыщении	0,2	0,8	0,6	0,5	1,05	0,80