UA125771C2 - Спосіб укладання дорожнього полотна - Google Patents

Abstract

Винахід стосується галузі дорожнього будівництва та може бути використаний для будівництва автошляхів міжміського сполучення, зокрема автодоріг категорії Іа, Іб та категорії ІІ. Спосіб укладання дорожнього полотна включає послідовне нанесення щонайменше двох шарів основи та несучого шару, при цьому всі шари основи на 100% виконані з відвальних шлаків різних фракцій, від найбільшої до найменшої. Новим є те, що між верхнім шаром основи та несучим шаром додатково встановлюють геосітку, при цьому несучий шар являє собою бетонну суміш з нижченаведених компонентів, а як відвальний шлак несучого шару використовують фракцію неактивного відвального шлаку з розміром зерен 5-40 мм, насипна щільність якого становить 1050-1300 кг/м3, перша комплексна добавка виконана на основі поліметиленнафталінсульфонату, а друга комплексна добавка виконана на основі лігносульфонатів, при цьому водоцементне співвідношення бетонної суміші несучого шару забезпечують на рівні 0,33-0,36, а вміст компонентів бетонної суміші у перерахунку на суху речовину становить, мас. %: портландцемент 17-22 пісок 30-35 перша комплексна добавка 0,060-0,164 друга комплексна добавка 0,052-0,144 неактивний відвальний шлак решта. За рахунок здійснення способу забезпечується створення високоміцного довговічного дорожнього полотна, стійкого до значних інтенсивних навантажень та різних погодних умов з різкими перепадами температурних режимів. Несучий шар дорожнього полотна характеризується швидким набором міцності, а його міцність у віці 28 діб складає приблизно 400 кгс/м2 та більше. Використання відходів металургійних та паливних виробництв як сировини для дорожнього будівництва дозволяє поєднати корисні ефекти високоефективної, економічно вигідної та ресурсозберігаючої технології.

Description

використовують фракцію неактивного відвального шлаку з розміром зерен 5-40 мм, насипна щільність якого становить 1050-1300 кг/м3, перша комплексна добавка виконана на основі поліметиленнафталінсульфонату, а друга комплексна добавка виконана на основі лігносульфонатів, при цьому водоцементне співвідношення бетонної суміші несучого шару забезпечують на рівні 0,33-0,36, а вміст компонентів бетонної суміші у перерахунку на суху речовину становить, мас. 90: портландцемент 17-22 пісок 30-35 перша комплексна добавка 0,060-0,164 друга комплексна добавка 0,052-0,144 неактивний відвальний шлак решта.

За рахунок здійснення способу забезпечується створення високоміцного довговічного дорожнього полотна, стійкого до значних інтенсивних навантажень та різних погодних умов з різкими перепадами температурних режимів. Несучий шар дорожнього полотна характеризується швидким набором міцності, а його міцність у віці 28 діб складає приблизно 400 кгс/мг та більше. Використання відходів металургійних та паливних виробництв як сировини для дорожнього будівництва дозволяє поєднати корисні ефекти високоефективної, економічно вигідної та ресурсозберігаючої технології.

Винахід стосується галузі дорожнього будівництва та може бути використаний для будівництва автошляхів міжміського сполучення, зокрема автодоріг категорії Іа, Іб та категорії ІІ.

Від способу укладання дорожнього полотна, а також від виду матеріалів, які використовують при здійсненні такого способу, від їх кількісного та якісного складу залежать кінцеві експлуатаційні характеристики самого дорожнього полотна. При цьому такі види дорожнього полотна як автомагістралі та автошляхи міжміського сполучення, зокрема автодороги категорії

Іа, Іб, категорії ІЇ, повинні характеризуватися високими експлуатаційними характеристиками, зокрема міцність несучого шару повинна бути щонайменше на рівні 8-10 МПа (81-102 кгс/см").

Останнім часом світові тенденції у будівництві доріг свідчать про все більше використання бетонних сумішей як матеріалу для будівництва доріг. Адже бетонні покриття, які здебільшого містять крупний заповнювач, дрібний заповнювач, цемент, модифікатор та/або пластифікатор (добавки для створення необхідних властивостей бетонної суміші), а також воду, характеризуються довговічністю та високою зносостійкістю. Крім бетонного шару у складі дорожнього покриття встановлюють також основу, яка може бути одношаровою чи багатошаровою. Як основний компонент бетонних сумішей (крупний та дрібний заповнювач), а також як основний чи єдиний матеріал основи використовують природні матеріали чи матеріали вторинного походження - наприклад, відвальні шлаки. Безсумнівно, що для України, яка є однією з провідних металургійних держав світу, перспективним є використання у дорожньому будівництві матеріалів вторинного походження - відвальних шлаків, які є в Україні в достатній кількості. Проте таке використання повинне бути здійснене не в ущерб кінцевих експлуатаційних характеристик дорожнього полотна. Численними практичними дослідженнями було виявлено, що дорожнє полотно, яке відповідає всім нормативним вимогам до автомагістралей та доріг міжміського сполучення і характеризується міцністю несучого шару дорожнього покриття на рівні 400 кгс/см? може бути виконане з використанням як основного матеріалу відвальних шлаків за умови використання інших компонентів визначеного якісного та кількісного складу і з дотриманням певних умов формування дорожнього полотна відповідно до умов даного винаходу (вміст відвальних шлаків у складі основи складає 100 95, вміст відвальних шлаків у складі несучого шару в перерахунку на бУо-склад складає на рівні 42,7-52,9 95). Використання відходів металургійних та паливних виробництв як сировини для дорожнього будівництва

Зо дозволяє поєднати корисні ефекти економічно вигідної та ресурсозберігаючої технології.

Серед відомого рівня техніки є багато технічних рішень, які передбачають використання відвальних шлаків як матеріалу для будівництва доріг. Так, наприклад, відомий спосіб будівництва дорожнього одягу, який включає тристадійне укладання шарів дорожнього одягу.

Перша стадія передбачає укладання основи покращеної стійкості, яка являє собою суміш піску, золошлаків, відходів вугільної промисловості та шлаколужного в'яжучого, що містить фібру. На наступному етапі впоперек дороги укладають два шари полімерного полотна з напуском кромок одна на одну, після чого укладають один або два шари несучого шару з фібробетону підвищеної міцності з шлаколужним в'яжучим, на поверхню якого наносять тонкий шар з високоміцного бетону з наступним виконанням на його поверхні шорсткуватої накатки.

Заключним етапом є укладання двошарового покриття, яке покривають тонким шаром розчину, який містить золомінеральну суміш та шлаколужне в'яжуче. При цьому розробники даного способу не розкривають кількісний та якісний склад шарів покриття (патент на винахід Б 2 351 702, МПК ЕО1С 7/00, опубл. 10.04.2009 р.).

Недоліком такого аналога є те, що дорожній одяг, отриманий в результаті здійснення такого способу, не володіє достатніми міцнісними характеристиками, якими повинні характеризуватися автомагістралі. Такий спосіб будівництва дорожнього одягу передбачає використання як основи суміші піску, золошлаків, відходів вугільної промисловості та шлаколужного в'яжучого, що містить фібру. Така основа скоріш за все не здатна витримати постійні навантаження великою мірою. Крім того, даний аналог розкриває спосіб отримання конструкції дорожнього полотна як такої. Проте зовсім не розкриває якісний та кількісний склад шарів дорожнього полотна, які формують на кожному з етапів. Так, дійсно, певною мірою можна вважати за загальне правило - чим більше шарів, тим краще, проте не варто нівелювати якісний та кількісний склад кожного з шарів на кінцеві експлуатаційні характеристики дорожнього одягу в цілому. Більше того, завдяки вдалому підбору якісного та кількісного складу матеріалів для виготовлення дорожнього полотна можна зменшити кількість шарів та суттєво спростити та прискорити у часі виконання способу.

Також відомі способи укладання дорожнього полотна, які передбачають використання геосітки. Так, наприклад, спосіб будівництва дорожнього покриття включає армування геосіткою шлакового двошарового асфальтобетонного покриття. При цьому перший та другий шар бо виконують з асфальтобетону, а геосітку попередньо обробляють відходами коксохімічного виробництва. Відходи коксохімічного виробництва являють собою суміш каменевугільної смоли з дрібнодисперсними часточками вугілля, коксу, і напівкоксу з щільністю 1,29 г/см3.

Каменевугільна смола забезпечує надійне зчеплення геосітки з асфальтобетоном, а дрібнодисперсне середовище створює шорсткість між ними. Загалом використання геосітки забезпечує формування зсуво- та тріщиностійкого дорожнього покриття (патент на винахід КИ 2 144 106, МПК ЕО1ТС 7/18, ЕО1С 7/32, опубл. 10.01.2000 р).

Недоліком такого аналогу є те, що таке дорожнє покриття на 10095 сформоване з асфальтобетону (не беручи до уваги геосітку). Аналог ставить перед собою задачу отримання зсувостійкого дорожнього покриття і вирішує її за рахунок використання у складі дорожнього покриття геосітки. Проте несучий шар такого зсувостійкого дорожнього покриття не характеризується високою міцністю. Світові тенденції з будівництва доріг свідчать, що міцнісні характеристики асфальтобетону є недостатніми - покриття з асфальтобетону швидко зношується та потребує частих ремонтів. Вже на третій-четвертий рік експлуатації асфальтобетонних автомагістралей виникає потреба у ямкових ремонтах. І наявність геосітки у складі таких автомагістралей лише частково продовжує термін їх експлуатації. Можна вважати, що асфальтобетон - це матеріал, який відходить у минуле. А майбутнє - за дорожнім покриттям, що містить бетонне покриття як несучий шар.

Відомий спосіб отримання багатошарового комбінованого дорожнього покриття, який передбачає формування чотиришарового покриття, з яких перший шар виконаний на основі щебеню з розміром фракції 20-60 мм, висота першого шару 250-500 мм, другий шар виконаний на основі щебеню з розміром фракції 10-20 мм, висота другого шару 100-300 мм, третій шар виконаний на основі щебеню з розміром фракції 5-10 мм, висота третього шару 50-200 мм, та четвертий шар виконаний на основі активної шлакової суміші, що містить щебінь з розміром фракції 0-5 мм, висота фінішного шару 10-50 мм. Щебінь, який використовують відповідно до аналога - побічний продукт конвертерного виробництва. Кожен шар після його нанесення трамбують конденсатно-компресійним методом та обробляють бітумним просочення з витратою води 4-6 л/м? (патент на винахід КО 2627412, МПК ЕО1С 7/04, В23В 11/12, опубл. 08.08.2017 р.).

Також відомий спосіб отримання багатошарового комбінованого дорожнього покриття, який

Зо є аналогічним до попереднього, у якому розмір фракції чотирьох шарів становить 40-70 мм, 20- 40 мм, 5-20 мм та 0-5 мм відповідно, висота шарів є такою ж, як у попереднього аналогу. При цьому як щебінь використовують побічний продукт конвертерного виробництва і кожен шар обробляють бітумним просоченням з витратою води 4-6 л/м- після його утрамбування конденсатно-компресійним методом катком щонайменше 16 т на кожні 150 мм робочого шару (патент на винахід КО 2627417, МПК ЕО1С 7/00, В23В 11/00, опубл. 08.08.2017 р.). Даний аналог вибрано як найближчий.

Безперечно, суттєвою перевагою найближчого аналога є пошарове формування основи, де всі шари основи виконані з відвальних шлаків різних фракцій, від найбільшої (перший шар) до найменшої. При цьому кожен з шарів сформований повністю з відвальних шлаків, що робить таку технологію ресурсозберігаючою. Головним необхідним показником будь-якої основи дорожнього покриття є її стійка конструкція. Проте для якісного дорожнього покриття крім стійкої конструкції основи важливим є також характеристики несучого шару, який при експлуатації приймає на себе найбільшу кількість навантажень та піддається найбільшому зношуванню.

Функцію несучого шару відповідно до найближчого аналога здійснює верхній шар багатошарового комбінованого дорожнього покриття, який виконаний на основі активної шлакової суміші, що містить щебінь з розміром фракції 0-5 мм, і висота якого становить 10-50 мм. При цьому верхній шар, як і кожен шар багатошарового комбінованого дорожнього покриття, обробляють бітумним просоченням з витратою води 4-6 л/м-. Дорожнє покриття з бітумним просоченням як зв'язуючого характеризується низькою стійкістю до перепадів температур, недостатньою міцністю та недостатньою зносостійкістю. Крім того, при найменших мінусових температурах бутімне зв'язуюче надає дорожньому покриттю крихкості, що призводить до руйнування дорожнього полотна навіть при незначних зовнішніх навантаженнях.

Якщо розглядати використання бітумного зв'язуючого на етапі укладання дорожнього полотна, то використання такого зв'язуючого унеможливлює роботи у зимовий період (від -5 "С їі нижче).

Крім того, бітумне зв'язуюче - це досить дорогий матеріал, тому використання його після нанесення кожного шару багатошарового комбінованого дорожнього покриття робить високою собівартість дорожнього полотна в цілому.

Якщо підсумувати - найближчий аналог є ресурсозберігаючою технологією і передбачає формування доброї основи дорожнього покриття - пошарова основа з різних фракцій, від бо найбільшої до найменшої, створює надійну жорстку конструкцію. Але верхній шар, який виконує роль несучого шару, характеризується недостатньою міцністю та зносостійкістю. Як результат - дорожнє покриття відповідно до найближчого аналогу не може бути використаним для будівництва автомагістралей та доріг міжміського сполучення, зокрема для будівництва автодоріг категорії Іа, Іб та категорії ІІ.

Задачею винаходу, що заявляється, є створення способу укладання дорожнього полотна, яке б відповідало встановленим вимогам до автомагістралей та доріг міжміського сполучення, зокрема до автодоріг категорії Іа, Іб та категорії Ії, і в якому б за рахунок виконання несучого шару з бетонної суміші особливого складу, забезпечувалося би створення довговічного міцного дорожнього полотна, стійкого до значних інтенсивних навантажень та різних погодних умов з різкими перепадами температурних режимів. Також задачею винаходу є забезпечити можливість використання як основного матеріалу для формування високоміцного та високозносостійкого дорожнього покриття різних фракцій відвальних шлаків.

Поставлена задача вирішується тим, що спосіб укладання дорожнього полотна включає послідовне нанесення щонайменше двох шарів основи та несучого шару, при цьому всі шари основи виконані з відвальних шлаків різних фракцій, від найбільшої до найменшої, де перший шар виконаний з фракції найбільшого розміру, а верхній несучий шар містить відвальний шлак, при цьому кожен шар трамбують та поливають водою для його контактно-конденсаційного тверднення, у якому, згідно з винаходом, між верхнім шаром основи та несучим шаром додатково встановлюють геосітку, при цьому несучий шар являє собою бетонну суміш, яку готують попередньо та яка додатково містить портландцемент, пісок, речовину для покращення властивостей та воду, як відвальний шлак несучого шару використовують фракцію неактивного відвального шлаку з розміром зерен 5-40 мм, насипна щільність якого становить 1050-1300 кг/м3, як речовину для покращення властивостей несучого шару використовують суміш першої комплексної добавки на основі поліметиленнафталінсульфонату та другої комплексної добавки на основі лігносульфонатів, при цьому водоцементне співвідношення бетонної суміші несучого шару забезпечують на рівні 0,33-0,36, а вміст компонентів бетонної суміші у перерахунку на суху речовину становить, мас. 90: портландцемент 17-22 пісок 30-35

Ко) перша комплексна добавка 0,060-0,164 друга комплексна добавка 0,052-0,144 неактивний відвальний шлак - решта.

У формулі заявлений вміст компонентів несучого шару вказаний у перерахунку на суху речовину, а додавання води регулюють в кожному випадку окремо, але із забезпеченням волоцементного співвідношення на рівні 0,33-0,36.

Дорожнє полотно, яке отримують відповідно до винаходу, що заявляється, було розроблене саме для будівництва автодоріг категорії Іа та Іб, категорії ІІ. Проте є зрозумілим, що винахід може бути використаний також для будівництва будь-яких автошляхів загального користування.

Спосіб, який заявляється, передбачає поетапне формування основи, нанесення на поверхню основи геосітки з наступним укладанням на геосітку несучого шару. Дорожнє покриття, яке отримують відповідно до винаходу, що заявляється, являє собою багатошарову структуру, в якій основа - щонайменше два шари, кожен з яких сформований на 100 95 з відвальних шлаків різних фракцій та несучий шар, який також на 42,7-52,9 о складається з відвального неактивного шлаку. Бетонну суміш для формування несучого шару попередньо готують шляхом поетапного змішування компонентів у бетономішалці.

Компонентами бетонної суміші для формування несучого шару є відвальний неактивний шлак, портландцемент, пісок, речовина для покращення властивостей та вода. Як речовину для покращення властивостей використовують суміш двох комплексних добавок, при цьому перша комплексна добавка виконана на основі поліметиленнафталінсульфонату, а друга комплексна добавка виконана на основі лігносульфонатів. При цьому перша комплексна добавка крім поліметиленнафталінсульфонату також містить лігносульфонати та кремнійорганічні сполуки, а друга комплексна добавка крім лігносульфонатів містить також тіосульфати та роданіди.

Сумарно вміст речовини для покращення властивостей у складі бетонної суміші складає 0,112- 0,308 Об.

У переважному випадку здійснення винаходу як першу комплексну добавку використовують комплексну добавку - суперпластифікатор "ПФМ НЛК", виготовлений на основі поліметиленнафталінсульфонату. Комплексна добавка "ПФМ-НЛК" забезпечує ущільнення структури бетону, збільшення її водонепроникності та морозостійкості, а також стійкість до перепаду температур. При цьому ущільнення структури забезпечується за рахунок зменшення бо наявності пор та капілярів та зменшення вмісту повітря у бетонній суміші. У переважному випадку здійснення винаходу як другу комплексну добавку використовують комплексну добавку "Реламікс", виготовлену на основі лігнорідкосульфонатів. Друга комплексна добавка, в свою чергу, забезпечує збільшення однорідності та легкоукладальності бетонної суміші, прискорює твердіння бетону, а також збільшує його міцність.

Поєднання цих двох комплексних добавок у вказаній пропорції забезпечує новий та неочікуваний ефект: використання вказаної речовини для покращення властивостей одночасно з дотриманням кількісного та якісного складу компонентів бетонної суміші забезпечує, з однієї сторони, можливість укладання бетонної суміші при різних низьких температурах і, з іншої сторони, стабілізацію хімічного складу шлакового щебеню у складі бетонної суміші (Її, відповідно, бетону) за рахунок консервування хімічних процесів у ньому.

При цьому залежно від пори року, коли здійснюють укладання дорожнього полотна з використанням способу, що заявляється, співвідношення компонентів першої та другої комплексних добавок у складі речовини для покращення властивостей відрізняється. Так, наприклад, для укладання несучого шару у весняно-літній період, перша та друга компексні добавки співвідносяться між собою як (1,5-2):1, а їх вміст становить: перша комплексна добавка - 0,078-0,164 956, друга комплексна добавка - 0,052-0,082 95. Для укладання несучого шару у зимовий період, перша та друга компексні добавки співвідносяться між собою як 1:(1,1-1,8), а їх вміст становить: перша комплексна добавка - 0,060-0,080 95, друга комплексна добавка - 0,066- 0,144 9.

Встановлено, що чим нижчою є температура навколишнього середовища, при якій передбачено укладання несучого шару дорожнього покриття, тим необхідно забезпечити більше другої комплексної добавки у складі речовини для покращення властивостей і більший коефіцієнт співвідношення вмісту першої комплексної добавки відносно вмісту другої комплексної добавки у складі речовини для покращення властивостей (але, безперечно, в межах заявлених діапазонів). Дотримання такої залежності дозволяє забезпечити оптимальну швидкість твердіння відповідно до конкретної низької температури.

Речовина для покращення властивостей у складі бетонної суміші забезпечує можливість використання як крупного заповнювача бетонної суміші неактивного відвального шлаку.

Додатковим ефектом від використання вказаної речовини для покращення властивостей у

Ко) складі заявленої бетонної суміші є швидке набирання міцності, забезпечення стабільної рухомості у часі бетонної суміші та відсутність висолів бетону. Жорсткість у часі бетонної суміші є однаковою протягом двох годин після приготування бетонної суміші. Утворення первинних висолів в порах бетону попереджується за рахунок використання першої комплексної добавки, а утворення вторинних висолів улюоеможливлюється за рахунок консервування хімічних процесів у бетонній суміші.

При цьому насипна щільність неактивного відвального шлаку має бути на рівні 1050-1300 кг/м3, найоптимальніше 1200-1270 кг/м3, а розміром його зерен повинен становити 5-40 мм.

Використання фракції неактивного відвального шлаку з розміром зерен понад 40 мм спричинить утворення пор великих розмірів, які не можуть бути компенсовані дією першої комплексної добавки. Використання неактивного відвального шлаку меншої насипної щільності не забезпечить необхідну міцність майбутнього несучого шару.

Як гідравлічний в'яжучий матеріал бетонної суміші, що заявляється, використовують портландцемент, який характеризується швидким затвердіванням. В переважному випадку здійснення винаходу застосовують цемент марки ПЦ І-500.

Також суттєвою ознакою винаходу, що заявляється, є водоцементне співвідношення бетонної суміші, яке складає 0,34-0,3б6, а найчастіше 0,35 і забезпечує мінімізацію розшарування структури укладеного несучого шару та призводить до утворення невеликої кількості цементного тіста. При цьому під терміном "вода", що міститься у бетонній суміші, вважається загальний вміст вологи у бетонній суміші, а у об'єм води, яка присутня у бетонній суміші, враховується в тому числі об'єм вологи, що міститься у неактивному відвальному шлаку та піску, об'єм води у складі розчину речовини, що покращує властивості, та об'єм води, яку додають у чистому вигляді до досягнення водоцементного співвідношення бетонної суміші на рівні 0,34-0,36, а найчастіше 0,35.

Як дрібний заповнювач бетонної суміші для формування несучого шару використовують пісок. В переважному варіанті здійснення винаходу - річковий пісок. В частинних випадках здійснення винаходу допускається використання як піску (в повному об'ємі чи частини) шлакового піску.

Несучий шар формують шляхом укладання сухої бетонної суміші з наступним її ущільнення за допомогою катка. Після ущільнення висота несучого шару повинна становити 50-300 мм і бо вище. Висота несучого шару залежить від завантаженості майбутнього дорожнього полотна.

Оптимальною висотою несучого шару для автодоріг категорії Іа, Іб та категорії ІЇ є 250-300 мм, а найчастіше - 280 мм. При цьому практичні дослідження показали, що несучий шар, сформований з бетонного складу для укладання в зимовий період на перший день витримки набирає міцність, що становить 40-43 95 від його повної міцності, а на сьомий день витримки бетон набирає міцність, що становить 73-76 95. Несучий шар, сформований з бетонного складу для укладання у весняно-літній період на перший день витримки набирає міцність, що становить 71-75 95 від його повної міцності, а на сьомий день витримки бетон набирає міцність, що становить 84-88 95. | незалежно від періоду укладання дорожнього покриття міцність несучого шару у віці 28 діб складає приблизно 400 кгс/м2 та більше. Таким чином, формування несучого шару з бетонної суміші заявленого складу забезпечує стабільну рухомість у часі бетонної суміші та можливість укладання бетонної суміші у весняно-літній та зимовий періоди, стабілізує хімічний склад шлакового щебню у складі несучого шару, гарантує мінімізацію розшарування структури укладеного несучого шару, та швидке набирання міцності, а міцність у віці 28 діб є високою та достатньою для використання такого несучого шару у складі автострад та доріг міжміського сполучення.

При цьому в частинних випадках здійснення винаходу спосіб укладання дорожнього полотна може додатково включати нанесення на поверхню несучого шару плівкоутворюючого покриття, наприклад, асфальтове покриття, але не обмежуючись цим. Плівкоутворююче покриття забезпечує утворення плівки та дозволяє утримати воду у несучому покритті під час набору міцності несучого шару.

Геосітка - це жорсткий матеріал сітчастого типу, що характеризується високими міцнісно- механічними характеристиками, який використовують для армування слабких грунтів і насипів.

Також, як видно з відомого рівня техніки, геосітку використовують при будівництві асфальтобетонних покриттів. Геосітка контактує, з однієї сторони - з ущільненим шаром основи найдрібнішої фракції, а з іншої сторони - з несучим шаром, який являє собою ущільнений багатокомпонентний сухий бетон. Геосітка забезпечує повне щеплення між основою та несучим шаром, що є ключовою умовою якісного дорожнього полотна. Адже погіршення щеплення між основою та несучим шаром викликає збільшення розтягуючих напружень, викликаючи утворення поперечних тріщин, колійності, зсувів і напливів. Геосітка забезпечує цілісність

Зо основи, нівелює можливість "розповзання" основи у момент передачі навантажень від несучого шару. Геосітка сприймає зусилля на зсув при високих температурах експлуатації дорожнього полотна та гасить мікротріщин від нижніх шарів, що виникають при мінусових температурах.

Тобто геосітка виконує роль так званого демпферу та/або розсіювача навантажень, що є критично важливим для автодоріг категорії Іа, Іб та категорії І.

Крім того, геосітка виконує функцію прошарку, який розділяє структурно різні основу та несучий шар, завдяки якому основа та несучий шар функціонують автономно, не заважаючи роботі один одного, а лише підсилюючи дію один одного. Основа зберігає свою цілісність і функціональність при витримуванні несучим шаром навіть значних та тривалих навантажень.

Несучий шар характеризується здатністю сприймати значні навантаження, так як основа їх значну частину поглинає та розсіює. При цьому як геосітку для здійснення способу, що заявляється, може бути використано будь-який матеріал, який функціонально відповідає геосітці та придатний для застосування у дорожньому будівництві.

Основа є опорною поверхнею для несучого шару і передає навантаження від несучого шару на грунт, зменшуючи їх по всій своїй висоті вглиб. Важливою характеристикою основи є жорсткість та стійкість для збереження рівності її поверхні, так як виникнення нерівностей на покритті основи призводить до деформації несучого покриття. Також основа виконує роль дренажу (ловить та відводить підземні води, не допускає замулювання), забезпечує морозостійкість та теплоїзоляцію дорожнього покриття, робить дорожнє покриття стійким до перепадів температур навколишнього середовища.

Відповідно до винаходу, що заявляється, основу формують шляхом послідовного нанесення щонайменше двох шарів, де кожен шар основи виконаний з відвальних шлаків різних фракцій, від найбільшої до найменшої. Перший шар основи виконаний з фракції найбільшого розміру.

Наприклад, але не обмежуючись цим, основа може містити шість шарів, де перший шар виконаний з відвального шлаку фракції 80-100 (тобто найбільший розмір першого шару становить 100 мм, а найменший - 80 мм), другий - 60-80, третій шар - 40-60, четвертий - 20-40, п'ятий - 10-20, шостий - 5-10. Або ж основа може містити три шари - перший шар виконаний з відвального шлаку фракції 40-80, другий - 20-40, а третій шар - 5-20. Кожен шар основи формують шляхом нанесення необхідної кількості фракції відвального шлаку, який трамбують та поливають водою для його контактно-конденсаційного тверднення. Висота утрамбованого бо шару становить 50-250 мм. Кількість шарів та висота кожного з них залежить від завантаженості майбутнього дорожнього полотна і може бути різною - два шари, три, чотири і т. д. Чим більша завантаженість, тим більшу кількість шарів основи та/(або тим більшу висоту шарів основи необхідно забезпечити. В переважному випадку здійснення винаходу найбільший та найменший розмір фракції одного шару є більшим від найбільшого та найменшого розміру фракції наступного шару щонайбільше вдвічі.

Таким чином, пошарова основа відповідно до винаходу, що заявляється, сформована з різних фракцій, від найбільшої до найменшої, створює надійну жорстку конструкцію, де поверхня основи зберігає свою рівність впродовж тривалого терміну експлуатації дорожнього покриття. При цьому на відміну від найближчого аналога, спосіб, що заявляється, не передбачає обов'язкове використання зв'язуючого у складі шарів основи. В переважному випадку здійснення винаходу шари основи не містять зв'язуючого. Численними випробуваннями виявлено, що виконання несучого шару відповідно до складу, який заявляється, в сукупності з використанням геосітки між основою та несучим шаром нівелюють потребу у використанні зв'язуючого у складі основи. Проте в частинних випадках здійснення щонайменше один шар основи чи кожен шар основи може бути оброблений зв'язуючим, наприклад, але не обмежуючись цим - бітумним прососенням.

Як результат, дорожнє покриття з описаною вище основою та несучим шаром заявленого складу характеризується високою стійкістю до перепадів температур, високою міцністю та високою зносостійкістю.

Спосіб, який заявляється, здійснюють наступним чином.

Здійснення способу продемонстровано на прикладі укладання дорожнього полотна категорії

Іб у весняний період.

На підготовлену розчищену ділянку наносять перший шар основи, який формують з фракції 80-40 відвального шлаку. Після нанесення необхідної кількості фракції 80-40, шар відвального шлаку трамбують віброкатком з навантаженням порядка 40-100 кгс/см". Висота першого шару основи становить приблизно 150 мм. Після цього на поверхню утрамбованого першого шару основи наносять другий шар основи з фракції відвального шлаку 20-40 з наступним трамбуванням. Висота другого шару основи становить приблизно 120 мм. Аналогічним чином формують третій шар основи з фракції відвального шлаку 10-20, висота якого в утрамбованому

Зо стані складає приблизно 100 мм, та четвертий шар основи (який є останнім - верхнім шаром основи) з фракції 5-10, висота якого в утрамбованому стані складає приблизно 80 мм. Таким чином, сумарна висота основи складає близько 450 мм. Сформована основа з різних фракцій відвального шлаку, від найбільшої до найменшої, створює надійну жорстку конструкцію, в якій поверхня основи зберігатиме свою рівність впродовж тривалого терміну експлуатації майбутнього дорожнього покриття.

Після формування основи на поверхні верхнього шару основи встановлюють геосітку. В даному випадку виконання винаходу геосітку встановили на всю площу поверхні верхнього шару основи. Проте в частинних випадках здійснення геосітку можуть рівномірно встановлювати на переважну частину поверхні верхнього шару основи (наприклад, але не обмежуючись цим, з охопленням 75 чи 8095 площі поверхні). Геосітка забезпечує повне щеплення між основою та несучим шаром та виконує роль так званого демпферу та/або розсіювача навантажень. При цьому геосітка розділяє структурно різні основу та несучий шар, завдяки якому основа та несучий шар функціонують автономно, не заважаючи роботі один одного, а лише підсилюючи дію один одного.

Після укладання геосітки наносять шар несучого покриття, який формують з попередньо підготовленої бетонної суміші. Склад бетонних сумішей, які можуть бути використані при формуванні несучого шару дорожнього покриття, а також результати випробувань на міцність, наведені у таблиці. В даному випадку здійснення винаходу у весняний період був використаний склад бетонної суміші Мо 5.

Для приготування 1 м3 бетонної суміші (склад 7 у таблиці, що додається до даного опису) було використано річковий пісок масою 700 кг, вологість якого становила 1,45 95, 964 кг неактивного відвального шлаку з вологістю 3,7 до, 420 кг портландцементу марки ПЦ 1І-500-Н.

Відповідно, вміст вологи у піску складав 10 кг, а вміст сухої речовини піску - 690 кг, вміст вологи у неактивному відвальному шлаку складав 34 кг, а вміст сухої речовини неактивного відвального шлаку - 930 кг. При цьому порцію неактивного відвального шлаку сформували з фракцій 5-10, 10-20 та 20-40 і його насипна щільність становила 1050 кг/м3. Для приготування речовини для покращення властивостей використали, у перерахунку на вміст сухої речовини, комплексну добавку "ПФМ НЛК" у кількості 2,48 кг у перерахунку на вміст сухої речовини та комплексну добавку "Реламікс" у кількості 1,25 кг. При цьому співвідношення комплексної 60 добавки "ПФМ НЛК" до комплексної добавки "Реламікс" складає як 1,98:1 (зразок 5 у таблиці).

Відповідно, загальний вміст бетонної суміші у перерахунку на вміст сухої речовини становить 2043,7 кг, а для забезпечення водоцементного вмісту 0,35 у бетонній суміші необхідно забезпечити загальний вміст вологи у кількості 148 кг. Тому, враховуючи вміст вологи. у неактивному відвальному шлаку та вміст вологи у піску 34 та 10 кг відповідно, воду у чистому вигляді ввели у кількості 104 л. Таким чином, загальна маса 1 м? бетонної суміші (загальний вміст бетонної суміші у перерахунку на вміст сухої речовинивода) складає 2 191,7 кг.

У бетономішалку, яка працює, порційно завантажують підготовлені порції піску, неактивного відвального шлаку, цементу, а також порцію речовини для покращення властивостей, розчинену у відміряній кількості води. При цьому порції компонентів можуть бути додані у декілька прийомів. При цьому є зрозумілим, що загальна маса бетонної суміші повинна відповідати потужності бетономішалки. Таким чином, підготовка одного замісу триває близько 60-90 с, а бетонна суміш після її перемішування є готовою до використання.

Підготовлену бетонну суміш наносять на верхній шар основи, покритий геосіткою. Бетонну суміш трамбують віброкатком з навантаженням порядка 40-100 кгс/сме. Утрамбована бетонна суміш є несучим шаром дорожнього покриття відповідно до винаходу, що заявляється, і його висота становить 280 мм. Міцність несучого шару у віці одна доба досягається на рівні 301,6 кгс/см", а у віці 28 діб - 401,9 кгс/см". Тобто за рахунок використання вказаної речовини для покращення властивостей одночасно з дотриманням заявленого кількісного та якісного складу бетонної суміші забезпечується раннє тужавлення та швидкий набір міцності несучого шару.

Для спеціаліста в даній області є зрозумілим, що в несучому шарі виконують поперечні та поздовжні шви стискання, поперечні та поздовжні шви розширення, а в основі забезпечують водовідвід з виведенням на укоси відповідно до встановлених норм. Також можуть бути виконані будь-які інші заходи, які є стандартними та зрозумілими для спеціаліста в даній області, але які ніяких чином не впливають на об'єм прав, що заявляються даним винаходом.

У випадку здійснення винаходу у зимовий період з температурою навколишнього середовища 5-7 градусів Цельсія нижче нуля, було б рекомендовано використати склад бетонної суміші Мо 71, в якому для приготування речовини для покращення властивостей використали, у перерахунку на вміст сухої речовини, комплексну добавку "ПФМ НЛК" у кількості 1,2 кг та комплексну добавку Реламікс-2/30 у кількості 1,91 кг. При цьому співвідношення комплексної добавки "ПФМ НЛК" до комплексної добавки "Реламікс-2/30" складає як 1:1,18.

Дотримання такого співвідоношення компонентів речовини для покращення властивостей дозволяє забезпечити оптимальну швидкість твердіння несучого шару відповідно до даного діапазону низьких температур.

Як видно з даних таблиці, несучий шар, сформований з бетонного складу для укладання в зимовий період на перший день витримки набирає міцність, що становить 40-43 95 від його повної міцності, а на сьомий день витримки бетон набирає міцність, що становить 73-76 95.

Несучий шар, сформований з бетонного складу для укладання у весняно-літній період на перший день витримки набирає міцність, що становить 71-75 95 від його повної міцності, а на сьомий день витримки бетон набирає міцність, що становить 84-88 95. | незалежно від періоду укладання дорожнього покриття міцність несучого шару у віці 28 діб складає приблизно 400 кгс/м? та більше, що набагато перевищує мінімально необхідну межу міцності несучого шару для автошляхів міжміського сполучення, зокрема для автодоріг категорії Іа, Іб та категорії ІІ.

Таким чином, за рахунок виконання несучого шару з бетонної суміші особливого складу, а також за рахунок виконання основи пошарово і всі шари виконані з відвальних шлаків різних фракцій, від найбільшої до найменшої, забезпечується створення високоміцного довговічного дорожнього полотна, стійкого до значних інтенсивних навантажень та різних погодних умов з різкими перепадами температурних режимів. При цьому як основний матеріал дорожнього покриття використано різні фракції відвальних шлаків - вміст відвальних шлаків у складі основи складає 100 95, вміст відвальних шлаків у складі несучого шару складає приблизно 42,7-52,9 95.

Використання відходів металургійних та паливних виробництв як сировини для дорожнього будівництва дозволяє поєднати корисні ефекти високоефективної, економічно вигідної та ресурсозберігаючої технології без ущербу для експлуатаційних характеристик кінцевого дорожнього полотна.

Показники міцності несучих шарів, виготовлених з бетонних сумішей різного складу

Таблиця 5 . 7. щі зол р ТУ загал вуоуту Міцність у віц, коісь; со|нт сакт. пФМоО|РННИ Те зра о |відв. |Рела ІдфМм нлк о |ВМіСт | співвід зку| ПЦ ПЦ- Пісок | шлак 5- | міко- НЛК | (співві води, | ощен

П/А-Ш- 40, 10501 2/30 КГ 1 доба | 7 діб | 28 діб 500-Н дноше ня 400 кг/м ння) 11 - 1420 1690 930 |1,91|1,62/ 1181) 143 | 0,340 | 165,8 | 302,9 | 399,6 2| - 1420 1690 930 |221|1,47| 15:11 | 144 | 0,343 | 162,7 | 298,2 | 3943 1090 зрооряо|тю|пвю екз тлех| напою пт | зма | зом. кг/м 1090 4 420 740 (1200 | 221 11,47) 1,5:1 | 145 | 0,345 | 168,51 301,6 | 397,3 кг/м - 420 1690 930 |125|24811:7,98) 148 | 035 | 301,6 | 35511 | 401,9 1090 вроорео|тю|овю зе ги лав нт озв | ооо | звог | ззо. кг/м

Claims (4)

ФОРМУЛА ВИНАХОДУ

1. Спосіб укладання дорожнього полотна, який включає послідовне нанесення щонайменше двох шарів основи та несучого шару, при цьому всі шари основи виконані з відвальних шлаків різних фракцій, від найбільшої до найменшої, де перший шар виконаний з фракції найбільшого розміру, а верхній несучий шар містить відвальний шлак, при цьому кожен шар трамбують та поливають водою для його контактно-конденсаційного тверднення, який відрізняється тим, що - між верхнім шаром основи та несучим шаром додатково встановлюють геосітку, при цьому - несучий шар являє собою бетонну суміш, яку готують попередньо та яка додатково містить портландцемент, пісок, речовину для покращення властивостей та воду, - як відвальний шлак несучого шару використовують фракцію неактивного відвального шлаку з розміром зерен 5-40 мм, насипна щільність якого становить 1050-1300 кг/м3, - як речовину для покращення властивостей несучого шару використовують суміш першої комплексної добавки на основі поліметиленнафталінсульфонату та другої комплексної добавки на основі лігносульфонатів, - при цьому водоцементне співвідношення бетонної суміші несучого шару забезпечують на рівні 0,33-0,36, а - вміст компонентів бетонної суміші у перерахунку на суху речовину становить, мас. 9б: портландцемент 17-22 пісок 30-35 перша комплексна добавка 0,060-0,164 друга комплексна добавка 0,052-0,144 неактивний відвальний шлак решта.

2. Спосіб укладання дорожнього полотна за п. 1, який відрізняється тим, що додатково включає нанесення на поверхню несучого шару плівкоутворюючого покриття.

3. Спосіб укладання дорожнього полотна за будь-яким з пп. 1 або 2, який відрізняється тим, що перша та друга комплексні добавки співвідносяться між собою як (1,5-2):1, при цьому вміст компонентів бетонної суміші у перерахунку на суху речовину становить, мас. 9б: портландцемент 17-22 пісок 30-35 перша комплексна добавка 0,078-0,164 друга комплексна добавка 0,052-0,082 неактивний відвальний шлак решта.

4. Спосіб укладання дорожнього полотна за будь-яким з пп. 1 або 2, який відрізняється тим,

що перша та друга комплексні добавки співвідносяться між собою як 1:(1,1-1,8), при цьому вміст компонентів бетонної суміші у перерахунку на суху речовину становить, мас. 9б:

портландцемент 17-22 пісок 30-35 перша комплексна добавка 0,060-0,080 друга комплексна добавка 0,066-0,144 неактивний відвальний шлак решта.