СПОСОБ РЕМОНТА АСФАЛЬТОБЕТОННЫХ ПОКРЫТИЙ В ЗИМНИХ УСЛОВИЯХ И КОМПОЗИЦИОННАЯ СМЕСЬ МАТЕРИАЛОВ ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ
METHOD FOR REPAIR OF ASPHALT CONCRETE COATS IN WINTER CONDITIONS AND COMPOSITE MIXTURE OF MATERIALS FOR ITS REALISATION

Изобретение относится к области автомобильных дорог с асфальтобетонным покрытием, в частности к профилактическому ремонту дефектов и ямок на поверхности дороги. В процессе эксплуатации автомобильной дороги неизбежно появляются дефекты на дорожном покрытии.
Наиболее характерными повреждениями асфальтобетонных покрытий являются выбоины, разрушения кромок, проломы и другие разрушения, которые возникают в весенний, осенний и зимний периоды года при пониженных положительных температурах воздуха. Особенно интенсивно происходит разрушение покрытия при циклах замораживания-оттаивания асфальтобетона.
В настоящее время ямочный ремонт дорожных асфальтобетонных покрытий рекомендуется производить при температурах воздуха весной не ниже +5°С, а осенью при +10°С. А с наступлением пониженной температуры воздуха до -10°С асфальтобетонные покрытия рекомендуется ремонтировать смесями на основе вязких или жидких дорожных битумов марки БНД-200/300 или СГ-130/200, см. "Методические рекомендации по ремонту и содержанию автомобильных дорог общего пользования", М., Росавтодор, 2004 г. [1].
В соответствии с этими рекомендациями при ремонте асфальтобетонных покрытий зимой необходимо производить разогрев дефектного места, а затем укладывать в это место горячую асфальтобетонную смесь.
Однако этот способ ремонта в зимних условиях имеет следующие недостатки:
1) отсутствуют необходимые малогабаритные установки для приготовления на месте ремонта горячих асфальтобетонных смесей в зимнее время;
2) заранее приготовленные асфальтобетонные смеси в теплый период года с наступлением отрицательной температуры невозможно разогреть из-за отсутствия специальных установок, а если разогрев смеси и производится, то кустарным способом и в минимальных количествах;
3) доставка горячей смеси к месту проведения ремонта производится, как правило, в не приспособленных для сохранения тепла транспортных средствах, в результате чего происходит довольно быстрое остывание смеси к моменту ее уплотнения (в лучшем случае коэффициент уплотнения при этом составляет 0,95-0,96);
4) в результате вышеперечисленных факторов наблюдается низкое качество ремонта и, как следствие, малые сроки службы отремонтированных дефектных мест, связанные, как правило, прежде всего, с сильной зависимостью от погодных условий и плохой подготовкой таких мест к ремонту, а именно:
- укладка смеси без разогрева дефектного места по причине недостатка разогревательных установок;
- укладка смеси на снег, влажную поверхность или в воду без подгрунтовки и другие нарушения правил;
- недостаточное уплотнение асфальтобетонной смеси в связи с трудностью доставки уплотняющих средств и работы в зимних условиях.
Целью при разработке предлагаемого изобретения является создание способа (технологии) ремонта асфальтобетонных покрытий в зимних условиях и создание композиционной смеси материалов для осуществления данного способа.
Указанная цель и технический результат реализуются следующим образом. В предлагаемом изобретении ямочный ремонт асфальтобетонных покрытий в зимних условиях при температуре воздуха до -10°С производят в следующей последовательности: дефектное место покрытия обрабатывают 30%-ным водным раствором хлористого кальция из расчета 0,5 л раствора на один квадратный метр обрабатываемой поверхности; в обработанное место заливают заданное количество жидкого натриевого стекла; в залитое в ямку жидкое стекло засыпают заданное количество предварительно подготовленной сухой смеси песка и цемента, а в результате их смешения происходит мгновенное схватывание и твердение смеси материалов; поверхность отремонтированного участка покрытия обрабатывают 30%-ным раствором хлористого кальция, а затем эту поверхность обмазывают разжиженным битумом и присыпают песком.
При этом композиционная смесь материалов для осуществления данного способа ремонта асфальтобетонных покрытий в зимних условиях содержит следующие материалы в % по массе:
3
- жидкое натриевое стекло с плотностью, по меньшей мере, 1,3 г/см, содержащее дополнительно, по меньшей мере, 8% карбамида - 17%;
- предварительно подготовленную сухую смесь песка с цементом, которая содержит 85% песка и 15%, по меньшей мере, портландцемента - 83%.
В качестве близкого аналога предлагаемому способу можно принять "Методические рекомендации по ремонту и содержанию автомобильных дорог общего пользования", М., Росавтодор, 2004 г. [1].
В предлагаемом изобретении в качестве ремонтной смеси для ямочного ремонта асфальтобетонного покрытия вместо горячей асфальтобетонной смеси использована жидкостекольная смесь материалов, состоящая из двух компонентов: жидкого натриевого стекла в количестве 17% от массы всей смеси и предварительно подготовленной сухой смеси песка и цемента в количестве 83% от массы всей смеси. При их соединении и смешении в дефектном месте покрытия происходит мгновенное схватывание и твердение материалов.
А это исключительно важно и эффективно при ремонте в зимних условиях асфальтобетонных покрытий. При этом приготовление жидкостекольной смеси необходимо производить, используя метод "обратной пропитки", то есть в жидкое стекло засыпают сухую смесь песка и цемента, что не требует даже их перемешивания; при этом происходит мгновенное схватывание и твердение смеси данных материалов.
Для понижения температуры кристаллизации жидкого стекла до -10°С в жидкое стекло вводится противоморозная добавка, например карбамид (мочевина), в количестве, например, 8% по массе.
Второй компонент ремонтной жидкостекольной массы - сухая, предварительно приготовленная смесь песка и цемента - содержит 85% песка и 15%, например, портландцемента.
Предлагаемый способ ремонта асфальтобетонных покрытий в зимних условиях осуществляют следующим образом.
2
Одной из обязательных технологических операций в процессе ремонта является обработка дефектного места 30%-ным водным раствором хлористого кальция (CaCl). Эта операция позволяет растопить ледяные и снежные отложения и обеспечивает хорошую приживаемость ремонтного материала к асфальтобетону. При этом расход раствора должен быть не менее 0,5 литра на один квадратный метр обрабатываемой поверхности.
Затем в подготовленную для ремонта выбоину (ямку), исходя из ее емкости, заливают заданное и необходимое количество жидкого стекла в количестве 17% от общей массы смеси, в которое засыпают заданное количество предварительно подготовленной сухой смеси песка и цемента в количестве 83% от общей массы смеси, а в результате их смешения происходит мгновенное схватывание и твердение смеси.
После выравнивания поверхности жидкостекольной ремонтной массы всю поверхность отремонтированного участка покрытия обрабатывают 30%-ным раствором хлористого кальция, а затем эту поверхность обмазывают разжиженным битумом и присыпают песком. Разжиженный битум готовится непосредственно на месте работ при температуре до -10°С, для чего вязкий битум разжижают бензином в количестве до 40% от массы битума.
Для открытия движения автомобильного транспорта по отремонтированному участку дороги по предлагаемому способу ремонта оказалось достаточным и возможным всего 15-20 минут.
Практически по нормативам для открытия движения транспорта необходимо, чтобы ремонтный материал набрал прочность при сжатии не менее 0,6 МПа в соответствии с требованиями документа "ОДН 218.046-01. Проектирование нежестких дорожных одежд" [2].
Анализ кинетики твердения ремонтной смеси в предлагаемой композиции материалов показал, что необходимая прочность 0,6 МПа при температуре воздуха -10°С обеспечивается уже через 15-20 минут. Через 7 суток прочность данной ремонтной смеси (материала) достигает 2,5 МПа, а в возрасте 14 суток - 2,6 МПа.
Сухие смеси песка и цемента в заданной пропорции 85% песка и 15% цемента предварительно приготавливают путем принудительного перемешивания компонентов в растворомешалке. Сухие смеси хранятся до начала производства работ в герметичных крафтмешках.
Сухие смеси желательно при меньших материальных затратах готовить заранее до наступления отрицательных температур воздуха, что приводит к созданию определенных запасов смеси.
Проведенные исследования влияния длительности времени и условий хранения сухих смесей песка и цемента на их активность дали значительный положительный результат. Для этого партии сухих минеральных смесей с начальной влажностью 2% хранились в герметично закрытых крафтмешках при температуре воздуха +22°С в течение 28 суток.
При этом активность минеральной смеси после хранения в крафтмешках в течение 28 суток повышает предел прочности при сжатии приготовленной жидкостекольной рабочей смеси и возрастает от 2,1 МПа после первых суток хранения до 4,1 МПа после 28 суток хранения. Следовательно, сухие минеральные смеси, приготовленные из предлагаемых компонентов, желательно и необходимо выдерживать, по меньшей мере, в течение 28 суток до их использования в герметичной упаковке.
Таким образом, предлагаемый способ ремонта асфальтобетонных покрытий в зимних условиях имеет ряд положительных качеств по сравнению с известными способами, а именно:
- технологичность и простота в приготовлении ремонтных минеральных смесей при положительных и отрицательных температурах воздуха;
- доступность в материально-техническом обеспечении компонентами материалов смеси;
- достаточно большая длительность хранения до укладки (смешения) заранее приготовленных ремонтных минеральных смесей;
- транспортировка ремонтных смесей к месту работ на любом виде транспорта;
- укладка ремонтных смесей в дефектное место без уплотнения по типу "литых";
- снижение зависимости использования данной технологии от погодных условий;
- существенное повышение срока службы отремонтированного участка асфальтобетонного покрытия;
- быстрый набор прочности в ранние сроки (уже в первые часы) ремонтного материала;
- уменьшение вредного воздействия на рабочий персонал и окружающую среду от применяемых компонентов ремонтного материала;
- относительно низкая стоимость производства ремонтных работ.
Предлагаемый способ ремонта асфальтобетонных покрытий и композиционная смесь материалов опробованы с положительным результатом на опытных участках автомобильной дороги Куйбышев-Венгерово - границы Омской области в зимние периоды 2006 и 2007 годов.
Источники информации
1. "Методические рекомендации по ремонту и содержанию автомобильных дорог общего пользования", М., Росавтодор, 2004 г.
2. "ОДН 218.046-01. Проектирование нежестких дорожных одежд".