Дорожное покрытие

(51) МПК (2006) НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ(71) Заявитель Коммунальное унитарное предприятие по проектированию, ремонту и строительству дорог Минскоблдорстрой(72) Авторы Говорко Петр Александрович Тарас Владимир Адамович Петухов Игорь Николаевич Кушинский Валерий Анатольевич(73) Патентообладатель Коммунальное унитарное предприятие по проектированию, ремонту и строительству дорог Минскоблдорстрой(57) Дорожное покрытие, включающее несущий слой и последовательно уложенные на него с последующим уплотнением мембранный слой толщиной 2,5-2,8 мм, выполненный из битума, модифицированного 4-6 мас.термоэластомера или пластомера, с величиной пенетрации не менее 150 дмм и температурой размягчения 60-90 , технологический слой, выполненный из щебня фракции 10-14 мм, равномерно распределенного поверх мембранного слоя при расходе 10 кг/м 2, и, как минимум, один слой толщиной 30-40 мм,выполненный из щебнемастичной смеси, содержащей, мас.щебень 72-77 отсев дробления щебня с размером частиц менее 5 мм 18-23 модифицированный битум 4,5-5,0,при этом мембранный слой уложен на несущий слой при температуре предпочтительно 170-190 , а слой из щебнемастичной смеси уложен на технологический слой при температуре предпочтительно 150-165 . 11454 1 2008.12.30 Изобретение относится к дорожному строительству, в частности к дорожному покрытию, и может быть использовано, в том числе, для профилактической защиты от коррозионного разрушения и для ремонта цементобетонных покрытий. Проблема создания дорожного покрытия, устойчивого к коррозионному воздействию воды, высокой и/или низкой температуры и/или резкому перепаду температур окружающей среды, а также к другим факторам, все еще не решена в должной мере и является очень актуальной и в наши дни. Одним из направлений поиска решения данной проблемы является подбор и компоновка нескольких слоев с различными физико-химическими свойствами, включая разработку новых составов отдельных слоев дорожного покрытия,обеспечивающих улучшение прочностных и деформационных характеристик покрытия и,как следствие, увеличение его долговечности. Сегодня все чаще для выполнения дорожного покрытия используются цементобетонные смеси. При этом для предотвращения последствий возникновения деформаций в цементобетонном покрытии предусмотрена нарезка специальных деформационных швов(швы сжатия и швы расширения). Несмотря на достаточно высокую прочность, в целом,физические свойства цементобетонного покрытия, а также принудительное нарушение целостности поверхности дорожного покрытия в местах выполнения деформационных швов способствуют интенсивному разрушению покрытия. Для предотвращения разрушения и/или восстановления целостности дорожного покрытия, как правило, на основное дорожное покрытие, в частности из цементобетона, укладывают защитный(ые) слой(и) щебнемастичной смеси 1. В зависимости от интенсивности грузового движения на данном участке дороги, параметров несущего слоя, физико-химических свойств использованной щебнемастичной смеси, климатических условий и т.д. выбирают количество и толщину слоев щебнемастичной смеси. Так, в частности, известно дорожное покрытие, включающее несущий слой, выполненный в частности из цементобетона, и несколько последовательно уложенных друг на друга слоев щебнемастичной смеси общей толщиной от 90 до 180 мм, состоящей из щебня,порошкообразного наполнителя и вяжущего 2. Укладка нескольких слоев щебнемастичной смеси значительной общей толщины необходима для предупреждения растрескивания покрытия, в частности для предотвращения возникновения отраженных трещин над деформационными швами и т.п., и влечет за собой большой расход материалов. Таким образом, недостатками упомянутых дорожных покрытий являются большой расход материалов (необходимость укладки слоя толщиной 90-180 мм) и недостаточно высокая долговечность, поскольку несущий слой и защитный(ые) слой(и) из щебнемастичной смеси имеют различные физико-химические характеристики материалов, в частности деформационные свойства, и, как следствие, в большинстве случаев на практике все же не удается избежать преждевременного появления отраженных трещин в слое покрытия над деформационными швами и последующего постепенного разрушения покрытия под действием различных факторов. Задачей настоящего изобретения является создание дорожного покрытия с использованием современных материалов. Дорожное покрытие должно иметь более высокую долговечность при сокращении объемов используемых материалов и общих затрат на выполнение работ, в том числе за счет снижения стоимости единицы площади покрытия. Значительными результатами, достижение которых также должно обеспечить заявляемое дорожное покрытие, являются улучшение эксплуатационных характеристик, а именно снижение уровня шума при движении транспорта и увеличение коэффициента сцепления колес. Поставленная задача решается в заявляемом дорожном покрытии, включающем несущий слой и уложенные на него с последующим уплотнением мембранный слой толщиной 2,5-2,8 мм, выполненный из битума, модифицированного 4-6 мас.термоэластомера или пластомера, с величиной пенетрации не менее 150 дмм и температурой размягчения 60-90 С,технологический слой, выполненный из щебня фракции 10-14 мм, равномерно распреде 2 11454 1 2008.12.30 ленного поверх мембранного слоя при расходе 10 кг/м 2, и, по меньшей мере, один слой толщиной 30-40 мм, выполненный из щебнемастичной смеси, содержащей, мас.щебень 72-77 отсев дробления 18-23 модифицированный битум 4,5-5,при этом мембранный слой уложен на несущий слой при температуре предпочтительно 170-190 С, а слой щебнемастичной смеси уложен на технологический слой при температуре предпочтительно 150-160 С. Заявленное сочетание слоев дорожного покрытия неожиданно дает в результате дорожное покрытие, отличающееся от традиционных высокими показателями прочности и устойчивости к воздействию различных факторов. Более того, предлагаемое дорожное покрытие имеет необычно высокую эластичность, что, с одной стороны, позволяет компенсировать воздействие напряжений, возникающих на границе с несущим слоем вследствие различных физико-химических характеристик, а с другой стороны, позволяет без разрушения поверхности защитного слоя реагировать на резкое изменение влажности,температуры окружающей среды и механическое воздействие. Введение в состав дорожного покрытия мембранного слоя, выполненного из битума,модифицированного 4-6 мас.термоэластомера или пластомера, при определенных указанных выше режимах укладки и параметрах слоя, в частности толщине, как было упомянуто выше, обеспечивает надежную адгезию последовательно укладываемых на несущий слой слоев дорожного покрытия с несущим слоем и компенсирует различие физикохимических свойств несущего основания, в частности цементобетона, и укладываемого дорожного покрытия, представляющего собой асфальтобетон. Высокие показатели адгезии между всеми слоями предлагаемого дорожного покрытия достигаются следующим образом. Мембранный слой модифицированного битума наносят на предварительно подготовленную поверхность несущего слоя, в частности слоя цементобетона в горячем виде,предпочтительно при температуре 170-190 С. Благодаря этому обеспечивается надежное сцепление с несущим слоем. Непосредственно после нанесения на несущий слой слоя горячего битума на нем равномерно распределяют щебень указанных выше фракций. Поскольку мембранный слой к моменту укладки щебня имеет еще достаточно высокую температуру, а следовательно достаточно высокую пластичность, при последующем уплотнении это позволяет частицам щебня продавливаться в мембранный слой, не нарушая его целостности. Наличие вяжущего в виде модифицированного битума в составе щебнемастичной смеси в совокупности с вяжущим мембраны также придает материалу защитного слоя отличительные от традиционного асфальтобетона свойства. Это, прежде всего, упомянутая выше повышенная деформативность материалов при высоких прочностных показателях,что позволяет материалу защитного слоя, например, деформироваться без разрушения в местах концентрации максимальных напряжений, в частности над деформационными швами, предотвращая тем самым образование отраженных трещин и сохраняя целостность дорожного покрытия. При этом, неочевидным образом, предлагаемая последовательность слоев дорожного покрытия позволяет значительно уменьшить - более чем на 60- общую толщину защитного слоя щебнемастичной смеси, что ведет к ощутимой экономии материала. Использование отсева дробления с размером частиц не более 5 мм в качестве наполнителя щебнемастичной смеси также является существенным для целей решения задачи,поставленной перед изобретением, поскольку, с одной стороны, позволяет сократить количество наполнителя при условии сохранения гранулометрического состава в заданном диапазоне, а с другой стороны, обеспечивает утилизацию отходов щебнепроизводства. Кроме того, при использовании отсева дробления в качестве наполнителя пористость щебнемастичной смеси неожиданно увеличивается до 18-22 . Неожиданным также является тот факт, что пористость щебнемастичного слоя изменяется по толщине слоя, но не 3 11454 1 2008.12.30 от большей к меньшей (по направлению снизу вверх), как можно наблюдать в обычных асфальтобетонах, а наоборот от меньшей к большей. Так, у нижней границы щебнемастичного слоя пористость составляет около 5 , а у верхней - около 22 . Отчасти это может быть достигнуто за счет того, что укладку щебнемастичного слоя на технологический слой осуществляют в горячем виде при температуре 150-165 С. При этом под действием высокой температуры битум мембранного слоя начинает плавиться, и частицы битума мембранного слоя благодаря высокой пористости щебнемастичного слоя проникают в нижнюю область щебнемастичного слоя. Благодаря описанным процессам возникает прочное соединение всех слоев предлагаемого дорожного покрытия, способное выдержать нагрузки различной природы и любого направления. Еще более неожиданным в связи с упомянутым распределением пор в верхнем слое является свойство этого слоя препятствовать как проникновению воды вглубь, так и застою воды в пористой верхней области вода попадает на поверхность дорожного покрытия и не застаивается, не проникает вовнутрь покрытия, а стекает к границам дорожного покрытия. Изобретение далее поясняется с помощью представленного на фигуре фрагмента вертикального сечения предлагаемого дорожного покрытия. На фигуре изображены несущий слой 1 цементобетона, мембранный слой 2 модифицированного битума, технологический слой 3 щебня и щебнемастичный слой 4 асфальтобетона, деформационный шов 5. Фигура не ограничивает возможных форм реализации изобретения в рамках заявленных притязаний, например в части толщины слоев и конкретного материала слоев, но дает, вместе с тем, яркую иллюстрацию преимуществ предлагаемого дорожного покрытия перед известными. Так, необычно высокая адгезия между каждой парой слоев и всеми слоями в целом достигается благодаря взаимному проникновению под действием различных физических процессов частиц каждого из слоев, как минимум, в соседний слой частицы мембранного слоя 2 проникают в околоповерхностные области несущего слоя 1 и щебнемастичного слоя 4 и обволакивают частицы щебня технологического слоя 3, частицы щебня технологического слоя 3 проникают как в мембранный слой 2, так и в щебнемастичный слой 4 и т.д. Наличие модифицированного битума в составе мембранного слоя 2 и щебнемастичного слоя 4 обеспечивает повышенную эластичность этих слоев и всего покрытия в целом. Так,под действием сил различной физической природы благодаря пластичности материалов слоев 2 и 4 они без повреждения и/или разрушения способны временно (на время воздействия той или иной силы) изменять свою форму (сжиматься, растягиваться, прогибаться и т.п.) и физические свойства и возвращаться в практически исходное состояние после прекращения воздействия. Кроме того, высокое значение температуры размягчения использованных вяжущих средств исключает размягчение, прежде всего, щебнемастичного слоя 4 под действием, в частности, высокой температуры окружающей среды и последующее образование вмятин от колес транспортных средств, что наиболее вероятно в местах постоянного торможения транспортных средств, например перед светофорами. Что касается отраженных трещин над деформационными швами 5, выполненными в несущем слое 1, то напряжения, возникающие в области деформационных швов 5, также компенсируются за счет повышенной эластичности мембранного слоя 2 и щебнемастичного слоя 4, что практически исключает вероятность образования таких трещин. Использование в составе щебнемастичного слоя 4 щебня более узких по сравнению с традиционным асфальтобетоном фракций, а также наличие в качестве наполнителя отсева дробления, кроме упомянутого выше эффекта увеличения пористости щебнемастичного слоя 4, позволяет снизить уровень шума от движущегося транспорта до 20 и одновременно увеличить коэффициент сцепления до 0,6-0,7. Применение заявленного дорожного покрытия позволяет сократить затраты на работы по его укладке в 2-2,5 раза. Такое дорожное покрытие может с успехом быть использовано в любых климатических условиях и содержать традиционные (известные) материалы. 4 11454 1 2008.12.30 Качество и физико-химические характеристики заявленного дорожного покрытия обеспечивают его повышенную устойчивость к воздействию различных факторов окружающей среды и, как следствие, долговечность. При этом дорожное покрытие не требует в течение значительного периода времени проведения каких-либо работ по обслуживанию, ремонту и, тем более, восстановлению дорожного покрытия. Испытания показали,что по прошествии трех лет после укладки заявленного дорожного покрытия оно не имеет видимых дефектов или повреждений (сплошность и ровность в целом не нарушены) и при соблюдении правил текущего содержания не требует проведения каких-либо ремонтных работ. Источники информации 1. Александровская З.И., Долганин Б.М., Зайкина Е.Ф., Медведев Я.В. Содержание городских улиц и дорог Справочник. - М.Стройиздат, 1989. - . 83-88. 2. Ремонт и содержание автомобильных дорог Справочник инженера-дорожника / Под ред. А.П. Васильева. - М. Транспорт, 1989. - . 184-185. Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20. 5