ДОРОЖНАЯ ОДЕЖДА

Полезная модель относится к дорожному строительству, а именно - к возведению дорожных одежд на автомобильных дорогах высоких категорий при интенсивном движении автомобилей, использующих как обычные (летние) пневматические шины, так и шины с металлическими и металлокерамическими шипами.
Известны многослойные конструкции дорожных одежд, в верхней части которых содержится двухслойное покрытие, при этом общая толщина одежды составляет 80-110 см. Проектирование и возведение таких дорожных одежд осуществляется на основе использования ряда нормативно-методических документов (СНиП 2.05.02-85 [1], СНиП3.06.03-85 [2], ОДН 218.046-2001 [3], ГОСТ 9128-2009 [4], ГОСТ 31015-2002 [5], ГОСТ 8267-93 [6], ГОСТ 8269-87 [7], ГОСТ 16557-78 [8]). Особенности и методология использования таких конструкций рассмотрены также в источниках [9, 12, 13, 14, 15, 16, 17]. Такое устройство дорожных одежд в климатических условиях Российской Федерации является оправданным и, в целом, обеспечивает как прочность и долговечность дорожных конструкций, так и относительное соответствие их транспортно-эксплуатационных параметров составу и интенсивности движения автомобилей.
Недостатками известных конструкций дорожных одежд является их подверженность существенному колееобразованию и низкая стойкость материалов, применяемых при возведении слоев покрытий, к истирающему воздействию пневматических шин автомобилей, что приводит к необходимости реконструкции и возобновления таких слоев через каждые 2-3 года.
Известны конструктивные и материаловедческие предложения в области возведения дорожных одежд, направленные, в том числе, на снижение колееобразования и повышение сопротивляемости слоев покрытий абразивному износу от интенсивного воздействия пневматических шин автомобилей. К таким предложениям относятся рекомендации применять в слоях покрытия, подверженных износу, только щебень, получаемый из габбро-диабаза, выполнять одиночную или двойную поверхностную обработку, использовать технологические методологии «Сларри Сил» и щебеночно-мастичный асфальтобетон.
Известна конструкция дорожной одежды (патент на полезную модель RU 88030 U1), которая содержит основание одежды из щебня и песка и двухслойное асфальтобетонное покрытие.
Однако как приведенные предложения, так и решение по патенту RU 88030 U1, не предотвращают образование и развитие на покрытии дорожной одежды абразивной колеи от интенсивного воздействия потоков автомобилей, оборудованных как обычными шинами, так и, в особенности, шинами с металлическими и металлокерамическими шипами.
Наиболее близким по совокупности существенных признаков к предлагаемому техническому решению является дорожная одежда (патент на полезную модель RU 51033 U1, опубл. 29.01. 2006. Авторы Сафонов Ю.В., Булдаков С.И. и др.), которая принята за прототип. По этому патенту дорожная одежда содержит основание и двухслойное асфальтобетонное покрытие, выполненное с применением щебня тетраэдральной формы.
Недостатком принятого за прототип технического решения является отсутствие гарантированной устойчивости покрытия к образованию и прогрессирующему нарастанию абразивной колеи при интенсивном движении автомобилей, использующих как обычные пневматические шины, так и шины с металлическими и металлокерамическими шипами.
Задачей предлагаемой полезной модели является создание дорожной одежды, у которой верхний слой покрытия обладал бы повышенной устойчивостью к образованию и прогрессирующему нарастанию абразивной колеи при интенсивном движении автомобилей, использующих шины с металлическими и металлокерамическими шипами.
Поставленная задача решена следующим образом. В известной полезной модели, описывающей дорожную одежду, содержащую основание и двухслойное асфальтобетонное покрытие, СОГЛАСНО настоящей полезной модели, в верхнем слое покрытия в качестве основного минерального заполнителя использован щебень из порфирита или порфира с марками не ниже 1400 по прочности и не выше 6% потери массы при испытаниях в полочном барабане, при этом в качестве дополнительных минеральных заполнителей в этом слое использованы песок и минеральный порошок, получаемые в процессе дробления указанных горных пород.
Имеется вариант, уточняющий развитие основного технического решения, а именно: верхний слой покрытия имеет толщину до 50 мм, а щебень в нем применен кубовидной или тетраидальной формы фракции не более 20 мм.
Такое техническое решение всей своей новой совокупностью существенных признаков позволяет увеличить износостойкость верхнего слоя покрытия дорожной одежды больше чем в два раза по сравнению с традиционными структурами дорожных одежд. В отличие от прототипа и других аналогичных конструкций дорожных одежд, в предлагаемой конструкции дорожной одежды в качестве основного минерального заполнителя в верхнем слое покрытия применен щебень, получаемый исключительно из стойких к абразивному износу горных пород, типа порфиров и порфиритов, с маркой по прочности не ниже 1400, а по истиранию в полочном барабане - не более 6% потери массы, с приданием щебню кубовидной или тетраидальной формы, с использованием в верхнем слое покрытия дополнительных минеральных заполнителей из песка и минерального порошка, получаемых в процессе размола этих же исходных горных пород.
Заявителем проведен патентный поиск, который показал, что предлагаемая совокупность существенных признаков не известна, а следовательно, предлагаемая полезная модель может быть признана новой.
Техническая сущность заявляемой полезной модели поясняется чертежом, где представлен конструктивный разрез дорожной одежды.
Фиг.1 - конструктивый разрез дорожной одежды.
Предлагаемая дорожная одежда 1 включает двухслойное асфальтобетонное покрытие 2. В верхнем слое покрытия 3 в качестве основного минерального заполнителя использован щебень 4 из порфирита или порфира с марками не ниже 1400 по прочности, и не выше 6% потери массы при испытаниях в полочном барабане. При этом в качестве дополнительного минерального заполнителя 5 использованы песок и минеральный порошок, получаемые в процессе дробления этих горных пород.
При этом возможен вариант, когда верхний слой покрытия имеет толщину до 50 мм, а щебень в нем применен кубовидной или тетраидральной формы с фракцией не более 20 мм.
Состав минеральной части верхнего слоя асфальтобетонного покрытия 3 должен соответствовать ГОСТ 9128-2009, табл.3 [4]. В качестве органического вяжущего при изготовлении верхнего слоя асфальтобетонного покрытия 3 используется битум нефтяной улучшенный, с расходом его 4%-7% от массы органических заполнителей.
Конструкция предлагаемой дорожной одежды реализуется следующим образом: в карьерах, имеющих достаточные объемы разработки порфировых или порфиритовых горных пород, соответствующих поставленной цели, производится их дробление с получением необходимого объема как щебня 4 с фракцией 10-20 мм при кубовидной или тетраидальной форме, так и дополнительного минерального заполнителя 5. Затем используются стационарные установки для производства горячей асфальтобетонной смеси для верхнего слоя покрытия 3 и традиционные методы ее транспортировки и укладки с применением асфальтоукладчиков и комплектов уплотняющей техники.
Применение стойких к абразивному износу указанных горных пород апробировано при возведении покрытий площадей с массовым движением пешеходов и покрытий полов в культовых сооружениях типа Мавзолея и Казанского собора, а также в виде каменного литья при футеровке трубопроводов, транспортирующих пульпу с повышенным абразивным воздействием. Предварительные испытания, проведенные Заявителем, показали, что абразивный износ дорожных покрытий при интенсивном воздействии как обычных пневматических шин, так и шин с металлическими и металлокерамическими шипами может быть снижен в 2-3 раза в случае применения указанных материалов.
Месторождения с достаточными запасами таких горных пород для дорожного строительства имеются в Карелии, на Урале, в Сибири и в районе Курской магнитной аномалии.
Технико-экономический эффект от применения предлагаемой полезной модели состоит в повышении устойчивости верхних слоев покрытий дорожных одежд к образованию и прогрессирующему нарастанию абразивной колеи при интенсивном движении автомобилей, использующих как обычные пневматические шины, так и шины с металлическими и металлокерамическими шипами, в увеличении межремонтных сроков службы дорожных одежд и, в целом, в сокращении затрат на строительство, содержание и ремонты автомобильных дорог.
Список использованных источников
1. СНиП 2.05.02-85. "Автомобильные дороги. Нормы проектирования".
2. СНиП 3.06.03-85. "Автомобильные дороги (производство работ)".
3. ОДН 218.046-01. "Проектирование нежестких дорожных одежд".
4. ГОСТ 9128-2009. "Смеси асфальтобетонные дорожные, аэродромные и асфальтобетон. Технические условия".
5. ГОСТ 31015-2002. "Смеси асфальтобетонные и асфальтобетон щебеночно-мастичные. Технические условия".
6. ГОСТ 8267-93. "Щебень и гравий из плотных горных пород для строительных работ. Технические условия".
7. ГОСТ 8269-87. "Щебень из природного камня, гравий и щебень из гравия для строительных работ. Методы испытаний".
8. ГОСТ 16557-78. "Порошок минеральный для асфальтобетонных смесей. Технические условия".
9. Обзорная информация, выпуск 3. 2005. Информавтодор.
10. Патент на полезную модель RU 88030 U1, опубл. 27.10. 2009.
11. Патент на полезную модель RU 51033 U1 (Дорожная одежда. Опубл. 29.01.2006).
12. Пособие по устройству поверхностных обработок на автомобильных дорогах (к СНиП 3.06.03-85). Союздорнии. М., 1990.
13. Ремонт и содержание автомобильных дорог: Справочник инж. - дорожника. А.П.Васильев, В.И.Баловнев, М.Б.Корсунский и др.; Под ред. А.П.Васильева. М.: Транспорт, 1989.
14. Рекомендации по устройству дорожных покрытий с шероховатой поверхностью / ФГУП СНПЦ "РОСДОРТЕХ". - 2004.
15. Юмашев В.М. "Исследование шлифуемости каменных материалов, применяемых в покрытиях автомобильных дорог". Автореф. дис. канд. техн. наук. М., 1974.
16. СТП 009-99. Технология получения и контроля качества щебня узких фракций кубовидной формы для асфальтобетонных покрытий. Корпорация "Трансстрой". М., 2000.
17. Методические рекомендации по устройству защитного слоя износа из литых эмульсионно-минеральных смесей типа "Сларри Сил". Минтранс России (Росавтодор). М.,2001.