Дорожное покрытие с системами снеготаяния и водоотведения
ROAD SURFACE WITH SYSTEMS OF MELTING AND WATER REMOVAL

Область техники, к которой относится изобретение
Изобретение относится к бетонным покрытиям, изготавливаемым на месте.
Уровень техники
Из существующего уровня техники известно цементобетонное дорожное полотно, укладываемое автоматизированным способом с использованием бетоноукладчиков.
Недостатком данного решения является необходимость очистки снега и наледи, что вызывает трудности при интенсивном движении и повышает риск аварийных ситуаций.
Также из уровня техники известен способ удаления снега с цементобетонного дорожного полотна, заключающийся в размещении под ним нагревательных элементов.
Недостатком данного способа являются высокие теплопотери, т.к. кроме полезной работы по нагреву и плавлению снега требуется полностью прогреть бетонное покрытие.
Сущность изобретения
Задачей, на решение которой направлено заявленное изобретение, является повышение доли тепловой энергии от нагревательного элемента, затрачиваемой на таяние снега с поверхности цементобетонного дорожного покрытия.
Технический результат заявленного изобретения состоит в повышении скорости теплопередачи между теплообменным элементом и верхним слоем дорожного покрытия по сравнению с известными из уровня техники решениями.
Технический результат заявленного изобретения достигается за счет того, что дорожное покрытие выполнено из трех последовательно укладываемых цементобетонных слоев, по границе верхнего и среднего слоев поперек дороги симметрично и равномерно установлены металлические трубки с протянутым в них нагревательным кабелем, верхний слой выполнен минимально возможной толщины, средний слой содержит полые алюмосиликатные микросферы, нагревательный кабель соединен с электросетью путем упорно-винтовой фиксации в сквозных отверстиях перфорированной металлической шины квадратного сечения вдоль желоба и закрепленной в его нижней точке на DIN-изоляторах, поверх примыкающей к дорожному покрытию боковой стенки желоба по всей его длине установлена резиновая прокладка, содержащая горизонтальные сквозные отверстия, через которые проходят металлические трубки с протянутым в них нагревательным кабелем, внутренняя часть желоба покрыта теплоизоляционным материалом, металлические трубки объединены в контур заземления путем фиксации в сквозных отверстиях перфорированной металлической шины, а на боковые стенки желоба по всей длине установлены пластины из электроизоляционного пластика, повторяющие форму внутреннего профиля желоба таким образом, чтобы между теплоизоляционным материалом и пластинами образовывался зазор для протягивания и соединения нагревательного кабеля с металлическими шинами.
В частном случае заявленного изобретения дорожное покрытие выполнено в виде параллельных полос, ширина которых равна расстоянию между расчетными продольными швами температурного расширения.
В частном случае заявленного изобретения верхний цементобетонный слой выполнен с минимально возможной толщиной.
В частном случае заявленного изобретения листовой теплоизоляционный материал, покрывающий дно водосточного желоба, имеет группу горючести Г1 или НГ.
В частном случае заявленного изобретения поверх водосточного желоба анкерным болтом закреплена защитная решетка.
В частном случае заявленного изобретения металлические трубки в полосах дорожного покрытия соединены друг с другом путем стыковки внутри металлических муфт круглого сечения, внутренний диаметр которых равен внешнему диаметру трубок.
В частном случае заявленного изобретения металлические трубки, шины и муфты выполнены из меди или алюминия.
Краткое описание чертежей
Детали, признаки, а также преимущества настоящего изобретения следуют из нижеследующего описания вариантов реализации заявленного технического решения с использованием чертежей, на которых показано:
Фиг. 1 - поперечный разрез дорожного покрытия.
1 - верхний слой; 2 - средний слой; 3 - нижний слой; 4 - металлическая трубка; 5 - металлическая муфта; 6 - мастика, заполняющая шов расширения; 7 - нагревательный кабель; 8 - резиновая прокладка; 9 - шина контура заземления; 10 - пластины из электроизоляционного пластика; 11 - анкерный болт; 12 - защитная решетка; 13 - несъемная опалубка из экструдированного пенополистирола; 14 - теплоизоляционный материал; 15 - шина подключения к электросети; 16 - водосточный бетонный желоб.
Сущность изобретения
Заявленное дорожное покрытие содержит 3 слоя - верхний (1), средний (2) и нижний (3), при этом между верхним и средним слоями прокладываются металлические трубки (4) с протянутым внутри нагревательным кабелем (7).
Верхний слой выполняется из цементобетона класса, соответствующего региональному стандарту, с минимально возможной толщиной для снижения количества затрачиваемого тепла на его прогрев, и антискользящим текстурированием поверхности.
Средний слой выполняется из цементобетона с введением полых алюмосиликатных микросфер, снижающих его теплопроводность для повышения доли тепла нагревательного кабеля, затрачиваемого на прогрев верхнего слоя и таяния снега.
Нижний слой выполняется из низкоподвижного цементобетонна с применением армирующего каркаса или без, и воспринимает основную нагрузку на дорожное полотно.
Для укладки используется 2 бетоноукладчика со скользящими формами. Первый бетоноукладчик типа Wirtgen SP-1600 укладывает 2 слоя бетона одновременно. Нижний слой укладывается с применением глубинных вибраторов и поперечным уклоном в сторону водосточного желоба (16). Средний слой укладывается следом без глубинных вибраторов. Далее по бокам образовавшейся плиты устанавливается несъемная опалубка (13) из экструдированного пенополистирола по верхнюю границу среднего слоя. Данная опалубка служит опорой для металлических трубок, устанавливаемых между укладкой среднего и верхнего слоев. После установки опалубки и трубок верхний слой укладывается вторым бетоноукладчиком без глубинных вибраторов.
Первая (маяковая) плита полотна укладывается максимально близко к центру будущей дороги. Для нее изготавливаются металлические трубки, укороченные на величину полной длины соединительной муфты (5). Данные муфты надеваются на обе стороны трубок на  своей длины, т.е. длина трубок вместе с муфтами становится равной ширине плиты. В свободные концы муфт закладываются штифты, после чего трубки предназначенные для их удержания на поверхности несъемной опалубки. После затвердевания бетона штифты вытаскиваются и по обе стороны плиты образуются отверстия, сформированные муфтами.
Укладка последующих плит отличается тем, что после укладки нижнего и среднего слоев один конец металлических трубок устанавливается в муфту соседней плиты, а на другой, по аналогии с маяковой плитой, муфта также устанавливается на  своей длины. Такая конструкция формирует непрерывный прямой канал для последующего протягивания нагревательного кабеля и создания единого заземляющего контура по всей длине кабеля.
После укладки плит укладываются водосточные желоба (16), которые могут выполняться непрерывными при помощи бетоноукладчиков, либо в виде готовых изделий.
Со стороны, примыкающей к дорожному полотну, боковая опора желоба делается меньшей высоты. Поверх этой опоры устанавливается прокладка из твердой резины (8), имеющая сквозные отверстия. Через них в муфту примыкающей плиты вставляются металлические трубки и таким образом оказываются внутри желоба, где на них надевается перфорированная металлическая шина без винтовых зажимов (9), образуя контур заземления.
Далее по внутренней поверхности желоба укладывается теплоизоляционный (14) листовой слабогорючий/негорючий материал, например, из пенокаучука. По центру вдоль желоба монтируются металлические токопроводящие шины квадратного сечения на DIN-изоляторах с боковой перфорацией и винтовыми зажимами (15) для фиксации подключаемых нагревательных кабелей.
Желоба устанавливаются по обе стороны дороги, т.е. с одной стороны кабель подключается с фазной шине, а с другой стороны - с нулевой. Кабель протягивается сквозь образовавшийся канал либо вручную, либо при помощи автоматизированных средств протяжки, после чего вставляется в отверстие шины и прижимается винтом для контакта.
Далее на боковые стенки желоба по всей длине устанавливаются пластины (10) из электроизоляционного пластика, повторяющие форму внутреннего профиля желоба таким образом, чтобы между теплоизоляционным материалом и пластинами образовывался зазор, достаточный для протягивания и соединения кабеля с металлическими шинами (15). Поверх пластин устанавливается защитная решетка (12) с анкерным креплением (11), при этом точка крепления рассчитывается между линиями металлических трубок с кабелем. В результате внутри желоба образуется влагоизолированное пространство для коммутации кабеля и шин, при этом выделяемое внутри тепло сохраняется за счет теплоизоляционного материала, прогревает пластины и не дает замерзнуть стекающей с покрытия талой воде.
Последующее подключение шин к централизованной электросети осуществляется через боковые отводы, просверливаемые в желобах, с их дальнейшей герметизацией.
После завершения всех работ швы расширения заполняются герметизирующей мастикой (6).
Технический результат заявленного изобретения, состоящий в повышении скорости теплопередачи между теплообменным элементом и верхним слоем дорожного покрытия, является достигнутым.