УСИЛИВАЮЩАЯ КОНСТРУКЦИЯ С ВЫСТУПАЮЩИМИ УСИЛИВАЮЩИМИ ЭЛЕМЕНТАМИ
REINFORCING STRUCTURE WITH PROTRUDING REINFORCING ELEMENTS

Область техники
Изобретение относится к полотну, приспособленному для усиления конструкций, таких как дороги или дорожные покрытия, и, в частности, для усиления асфальтированных дорог или дорожных покрытий.
Уровень техники
В патентном документе WO 2014/161930 A1 описано полотно для усиления дорог или дорожных покрытий. Полотно имеет наборы сгруппированных металлических нитей, которые соединены с основой или встроены в нее.
В патентном документе WO 2014/161931 A1 описан возможный вариант такого полотна. Такое полотно содержит наборы сгруппированных металлических нитей, которые удерживаются параллельно расположенными.
В патентном документе WO 2016/062458 A1 описан еще один возможный вариант такого полотна. Это полотно содержит усиливающие элементы с ослабленными зонами или точками для облегчения последующего разрушения дорожного покрытия и способствования переработке усиливающих элементов.
Вышеуказанные известные полотна являются межслойными полотнами, препятствующими отраженному трещинообразованию (ARC), например, межслойными полотнами на основе металла или стали, препятствующими отраженному трещинообразованию, которые очень хорошо подходят для реконструкции асфальтированных дорог. Эти полотна обеспечивают быструю и относительно простую реконструкцию дороги при довольно низкой стоимости, поскольку в качестве основы используют существующее покрытие. Это уже существующее покрытие имеет стыки или трещины, которые могут отражаться в нанесенном слое или верхнем слое асфальта после реконструкции. Для максимального замедления этого отражения перед укладкой асфальта добавляют межслойное полотно, препятствующее отраженному трещинообразованию.
Адгезия по направлению вниз к существующему покрытию или дороге и по направлению вверх к асфальтовому поверхностному покрытию является определяющим фактором в отношении эксплуатационных характеристик и срока службы при реконструкции дороги или дорожного покрытия. По этой причине на существующее дорожное покрытие или дорогу сначала укладывают так называемый связующий слой или слой битума, а затем раскатывают полотно и немного вдавливают его в связующий слой или слой битума.
Однако опыт показал, что проблемы с адгезией могут сохраняться, несмотря на использование связующего слоя.
В патентном документе US 2014/0170916 A1 описан нетканый вяжущий композит для усиления дорожных покрытий и дорог. Этот нетканый композит содержит несколько слоев, в частности, непроницаемый слой, который может содержать усиливающие элементы, и структурный слой. Непроницаемый слой может проходить сбоку снаружи структурного слоя.
Раскрытие изобретения
Задача изобретения заключается в устранении проблем известного уровня техники.
В частности задача изобретения заключается в улучшении адгезии усиливающего полотна при усилении дороги или дорожного покрытия.
Другая задача изобретения заключается в создании практичных визуально заметных средств для улучшения адгезии.
Согласно другой особенности изобретения задача заключается в улучшении распределения напряжений в усиливающих элементах.
Первым объектом изобретения является полотно, приспособленное для усиления конструкций, таких как дороги или дорожные покрытия. Это полотно имеет ширину в поперечном направлении. Полотно содержит основу, а также содержит отдельные расположенные на расстоянии друг от друга усиливающие элементы, проходящие в пределах ширины полотна и прикрепленные или связанные с основой. Основа имеет ширину, которая меньше ширины полотна, так что усиливающие элементы выступают от основы.
Следует учесть, что полотно также может содержать другие усиливающие элементы, например, усиливающие элементы, расположенные в продольном, поперечном или наклонном направлениях, которые не выступают или не проходят от основы.
Как указано выше, усиливающие элементы являются отдельными и расположены на расстоянии друг от друга. Расстояние между двумя соседними усиливающими элементами составляет 5 – 90 мм, например, 10 – 80 мм, например, 20 – 70 мм.
Преимущество изобретения заключается в следующем. В большинстве случаев ширина полотна меньше ширины дороги или дорожного покрытия, подлежащих усилению. Таким образом, для закрывания всей дороги или дорожного покрытия требуются два или более полотен. Для обеспечения передачи нагрузок, по всей ширине дороги или распределения напряжений с целью исключения пиков напряжений, между двумя смежными полотнами должно быть предусмотрено некоторое перекрытие.
В известных полотнах ширина основы равна или приблизительно равна ширине полотна. Это означает, что в перекрывающихся зонах присутствуют два уровня основы. Для обеспечения надлежащей адгезии в перекрывающейся зоне, в этой перекрывающейся зоне необходимо предусмотреть дополнительный связующий слой. Из практических соображений этим этапом в реальных условиях пренебрегают, в результате чего в месте перекрытия двух слоев основы получают ненадлежащую адгезию. Таким образом, связующий слой или битумный слой не способны склеивать два слоя основы, что приводит к вышеупомянутым проблемам с адгезией.
В отличие от известных полотен полотно согласно изобретению имеет ширину основы, которая меньше ширины полотна. Таким образом, на продольных сторонах полотна существуют зоны без основы только с усиливающими элементами. В результате можно получить зоны перекрытия только с одним уровнем основы или без основы, так что связующий слой или битумный слой могут легко обеспечивать надлежащую адгезию.
Основа полотна может быть нетканым материалом или пластиковой сеткой и т.д. или любым другим пригодным материалом. Нетканый материал может быть полиэтиленом, полипропиленом, полиэтилентерефталатом, полимолочной кислотой, полиамидом или их комбинациями. Нетканый материал может быть спанбондом, нетканым иглопробивным материалом, гидросплетенным полотном. Пластиковая сетка может быть выполнена из полиэтилена, полипропилена, полиэтилентерефталата, полимолочной кислоты, полиамида или их комбинаций. Пластиковая сетка может быть тканой, экструдированной или термоскрепленной. Преимуществом основы является стабильность размеров совместно с облегченной открытой структурой. Нетканое исполнение имеет преимущество в том отношении, что связующий слой, который накладывают в качестве первого слоя выше дороги, подлежащей реконструкции, может проникать в основу и, тем самым, обеспечивать надлежащую адгезию во время укладки. Пластиковая сетка имеет преимущество, состоящее в том, что она является широкодоступной и дешевой.
Основа служит для облегчения укладки. Основа удерживает отдельные и расположенные на расстоянии друг от друга усиливающие элементы параллельно во время погрузочно-разгрузочных работ, хранения, транспортирования и укладки. Основа, по существу, не обеспечивает усиление.
Выражение «усиливающие элементы, проходящие по ширине полотна» необязательно должно означать, что усиливающие элементы ориентированы перпендикулярно продольному направлению полотна. Они также могут быть ориентированы наклонно.
Усиливающие элементы могут быть металлическими проволоками, связками металлических проволок или металлических кордов, углеродными волокнами, синтетическими волокнами, базальтовыми волокнами, стекловолокнами или образованными из них прядями, экструдированными усиливающими элементами и т.д. Предпочтительным является использование стальных кордов, поскольку стальные корды имеют высокую прочность и гибкость, так как они скручены из тонких стальных проволок или стальных нитей. Стальные корды могут иметь ослабленные зоны, например, в форме хрупких точек, по длине стальных кордов с расстояниями между следующими друг за другом точками 10 – 100 см. Хрупкие точки могут быть получены сваркой. Другая форма ослабления стальных кордов может представлять собой группу углублений по длине стальных кордов.
Усиливающие элементы могут быть прикреплены или связаны различными путями, например, посредством клея или прядей.
Несмотря на то, что усиливающие элементы могут выступать с обеих сторон, в предпочтительном варианте выполнения по первому аспекту изобретения поперечные усиливающие элементы выступают только с одной продольной стороны полотна.
В другом предпочтительном варианте выполнения согласно первому объекту изобретения некоторые из усиливающий элементов выступают с одной продольной стороны полотна, а другая продольная сторона полотна имеет маркировки, приспособленные для обозначения зоны, где должно быть перекрытие при укладывании двух полотен рядом с друг другом на связующий слой.
Могут быть предусмотрены различные способы нанесения маркировки. Практический способ маркировки заключается в использовании различных цветов.
Первый способ цветовой маркировки заключается в том, что от двух до шести продольных усиливающих элементов в зоне маркировки имеют цвет, отличающийся от цвета других продольных усиливающих элементов. Этот отличающийся цвет может быть получен посредством окрашивания или нанесения отличающегося покрытия другого цвета, например, латунного или медного покрытия по отношению к цинковому или цинк-алюминиевому покрытию. В качестве другого примера можно использовать полимерное покрытие посредством эмульсии или экструзии и, кроме того, полимер может иметь другой цвет.
Другой способ цветовой маркировки заключается в следующем: полотно также содержит пряди для сшивания продольных усиливающих элементов с основой. Пряди, расположенные в зоне маркировки, имеют цвет, отличающийся от цвета прядей в остальной части основы. Например, пряди в зоне маркировки могут иметь красный цвет, в то время как пряди в остальной части основы могут иметь белый цвет.
Еще один способ цветовой маркировки заключается в маркировке основы: основа имеет в зоне маркировки цвет, отличающийся от цвета остальной части основы. Вместо отличающегося цвета также можно использовать другую визуально различимую маркировку.
Предпочтительно, поперечные усиливающие элементы выступают от основы по ширине на 40 – 450 мм, например, на 50 – 300 мм, например, на 50 – 200 мм. Ширину выступания измеряют вдоль линии, перпендикулярной продольному направлению полотна.
Также предпочтительно, ширина зоны маркировки составляет 40 – 450 мм, например, 50 – 300 мм, например, 50 – 200 мм. Ширину маркировки также измеряют вдоль линии, перпендикулярной продольному направлению полотна.
Наиболее предпочтительно ширина зоны маркировки значительно не отличается от ширины выступания, т.е. разница составляет менее 40 мм, например, менее 30 мм, например, менее 25 мм.
Ширина полотна может составлять 1,0 – 4,0 м, например, 1,0 – 3,0 м, например, 1,0 – 2,5 м. Ширина зоны выступания и ширина зоны маркировки предпочтительно не зависит от шины полотна.
Как упомянуто выше, предпочтительными вариантами выполнения усиливающих элементов являются стальные корды. Наиболее предпочтительно, эти стальные корды не расширяются на концах, в частности, на концах, которые выступают от основы.
Предпочтительно, концы стального корда сварены вместе.
Для облегчения транспортирования полотно согласно изобретению свертывают в рулон. Это становится возможным, помимо прочего, благодаря гибкости усиливающих элементов. Наиболее предпочтительно, рулон обертывают пластиком, а выступающие части усиливающих элементов во время транспортирования и погрузочно-разгрузочных работ удерживаются внутри пластика.
Другим объектом изобретения является способ реконструкции существующей дороги или дорожного покрытия. Способ включает в себя этапы, на которых:
a) наносят слой связующего вещества на существующую дорогу или дорожное покрытие;
b) укладывают первый рулон первого полотна согласно первому объекту изобретения с продольной стороны дороги или дорожного покрытия так, что усиливающие элементы выступают от основы полотна по меньшей мере с противоположной стороны от продольной стороны дороги или дорожного покрытия;
c) разматывают первое полотно на слое связующего вещества вдоль продольной стороны дороги или дорожного покрытия, в результате чего усиливающие элементы выступают с противоположной стороны от продольной стороны дороги или покрытия, образуя продольную зону без основы;
d) укладывание второго рулона второго полотна по первому объекту изобретения, причем второе полотно содержит основу, а также содержит усиливающие элементы, прикрепленные к основе;
e) разматывают второе полотно, так чтобы основа или выступающие усиливающие элементы второго полотна перекрывали продольную зону первого полотна без основы.
В предпочтительном варианте выполнения согласно второму объекту изобретения второе полотно является полотном по первому объекту изобретения с выступающими усиливающими элементами. Второй рулон второго полотна разматывают так, что его основа была расположена рядом с основой первого полотна.
Предусмотрены два общих типа варианта выполнения второго рулона. Первый вариант выполнения может иметь в зоне перекрытия выступающие или проходящие усиливающие элементы. Второй вариант выполнения может иметь в зоне перекрытия основу с зоной маркировки или основу без зоны маркировки. Также допускается комбинация двух вариантов выполнения, т.е. основы и выступающих элементов в зоне перекрытия.
Краткое описание чертежей
На фиг. 1 показано полотно согласно первому объекту изобретения, в котором поперечные усиливающие элементы выступают с обеих сторон полотна, вид сверху;
на фиг. 2 и фиг. 3 – полотна согласно первому объекту изобретения, в которых усиливающие элементы выступают только с одной стороны полотна, виды сверху;
на фиг. 4 – укладка двух смежных полотен при реконструкции дороги или дорожного покрытия, вид в перспективе;
на фиг. 5 – другой способ укладки двух смежных полотен при реконструкции дороги или дорожного покрытия, вид в перспективе.
Осуществление изобретения
На фиг. 1 показан вид сверху первого альтернативного варианта полотна 10 согласно первому объекту изобретения. Полотно 10 имеет основу 12, к которой прямо или опосредовано прикреплены поперечные усиливающие стальные корды 14. Полотно 10 также содержит продольные усиливающие стальные корды 16.
Прямое крепление поперечных усиливающих стальных кордов 14 может выполняться посредством клея или прядей. Опосредованное крепление можно выполнять следующим образом. Поперечные усиливающие стальные корды 14 размещают под продольными усиливающими стальными кордами 16, и продольные усиливающие стальные корды пришивают посредством синтетических прядей к основе 12. Такое прямое или опосредованное крепление необязательно должно ограничиваться до описанного первого альтернативного варианта, и его можно применять для других возможных вариантов и вариантов выполнения.
Полотно 10 согласно первой альтернативе имеет следующую особенность. Основа 12 имеет ширину W1, которая меньше ширины W2 всего полотна. Основа 12 имеет левый продольный край 17' и правый продольный край 17''. Поперечные усиливающие стальные корды 14 выступают по длине с левой стороны в левой зоне 18' и проходят вплоть до пунктирной линии 19', и поперечные усиливающие стальные корды 14 также выступают по длине с правой стороны в правой зоне 18'' и проходят вплоть до пунктирной линии 19''.
При реконструкции дороги или дорожного покрытия посредством полотна 10 другие полотна с выступающими поперечными усиливающими элементами или без них могут быть расположены с небольшим перекрытием слева и справа от полотна 10.
На фиг. 2 показан вид сверху второго возможного варианта полотна 20 согласно первому объекту изобретения. Полотно 20 имеет основу 22, к которой прикреплены усиливающие стальные корды 24' и 24''. Усиливающие стальные корды 24' и 24'' расположены наклонно и образуют ромбовидную схему расположения. Основа 22 имеет ширину W1, в то время как полотно 20 имеет ширину W2, которая больше W1. Усиливающие стальные корды 24' и 24'' выступают с правой стороны основы 22 до пунктирной линии 26 и образуют правую зону 28'' без основы 22.
С левой стороны левая зона 28' приблизительно такой же ширины, как и правая зона 28'' маркирована посредством цветных прядей 29.
На фиг. 3 показан вид сверху третьего предпочтительного возможного варианта полотна 30 согласно первому объекту изобретения. Полотно 30 имеет основу 32, к которой прикреплены поперечные усиливающие стальные корды 34. Также предусмотрены продольные усиливающие стальные корды 36. Основа 32 имеет ширину W2, которая меньше ширины W1 полотна. Поперечные усиливающие стальные корды 34 проходят за основу 32 вплоть до пунктирной линии 37, образуя правую зону 38'' без полотна.
С левой стороны левая зона 38' приблизительно такой же ширины, как и правая зона 38'' маркирована посредством цветных прядей 39.
Стальные корды, используемые в качестве усиливающих элементов, предпочтительно содержат стальные нити диаметром 0,10 – 0,50 мм, наиболее предпочтительно 0,20 – 0,40 мм. Стальные нити предпочтительно покрыты слоем коррозионно-стойкого металла, например, цинком или цинковым сплавом, или на них нанесено покрытие, например, поливинилхлорид или полиэфир. Предпочтительно, количество стальных нитей в таком стальном корде ограничено и составляет от двух до двенадцати нитей. Пригодными конструкциями корда являются конструкции 2x1, 3x1, 4x1,1+6, 3+9.
Стальные корды имеют двойное преимущество.
Первое преимущество заключается в том, что благодаря небольшому диаметру нити и скрученности стальных кордов, эти стальные корды позволяют легко сворачивать полотно и легко разворачивать полотно во время реконструкции дороги или дорожного покрытия. Они отличаются от усиливающей сетки, описанной в EP 0961857 B1, где усиливающие элементы являются отдельными проволоками диаметром 2,2 мм.
Второе преимущество заключается в том, что благодаря стальному материалу, стальные корды все же имеют достаточную жесткость, которая препятствует спутыванию выступающих концов стальных кордов друг с другом. Они отличаются от синтетических усиливающих элементов, которые имеют низкую жесткость, что ведет к риску спутывания выступающих концов друг с другом.
На фиг. 4 показан вид в перспективе укладки двух смежных полотен при реконструкции дороги или дорожного покрытия. Прежде всего, на существующую дорогу или дорожное покрытие (не показано) укладывают связующий слой или слой битума. После этого по левой обочине или краю дороги или дорожного покрытия разматывают первое полотно 40 в направлении стрелки 42. Это полотно 40 имеет с правой стороны выступающие концы стальных кордов. После этого разматывают второе полотно 44 в направлении стрелки 42. Второе полотно 44 размещают с правой стороны первого полотна 40 и с перекрытием первого полотна 40. Левую зону 48', имеющую основу и цветовые маркировки второго полотна 44 укладывают поверх правой зоны 48'' первого полотна 40 без полотна с выступающими концами стальных кордов.
В зависимости от общей ширины дороги или дорожного покрытия разматывают и укладывают больше количество полотен, частично перекрывая уже уложенное крайнее правое полотно. Последнее полотно предпочтительно является полотном, в котором усиливающие стальные корды не выступают наружу основы.
На фиг. 5 показан вид в перспективе другого возможного способа укладки двух смежных полотен при реконструкции дороги или полотна. Прежде всего, на существующую дорогу или покрытие (не показано) укладывают связующий слой или слой битума. После этого по левой обочине или краю дороги или покрытия разматывают первое полотно 50 в направлении стрелки 52. Это первое полотно 50 имеет выступающие концы стальных кордов с двух сторон. Далее разматывают второе полотно 54 в направлении стрелки 52. Второе полотно 54 размещают с правой стороны первого полотна 50 и с перекрытием первого полотна 50 без перекрытия основы первого полотна 50 и основы второго полотна 54. Левую зону 58', содержащую выступающие концы стальных кордов второго полотна 54, укладывают поверх основы первого полотна 50. Правую зону 58'' первого полотна 50 с выступающими концами стальных кордов укладывают под основу второго полотна 54.
Ссылочные позиции
10 – первый возможный вариант полотна
12 – основа
14 – поперечные усиливающие стальные корды
16 – продольные усиливающие стальные корды
17' – левый край основы
17'' – правый край основы
18' – левая зона
18'' – правая зона
19' – левый край полотна
19'' – правый край полотна
W1 – ширина основы
W2 – ширина полотна
20 – второй возможный вариант полотна
22 – основа
24', 24'' – усиливающие стальные корды
26 – правый край полотна
28' – левая зона
28'' – правая зона
29 – цветовые маркировки
30 – третий возможный вариант полотна
32 – основа
34 – поперечные усиливающие стальные корды
36 – продольные усиливающие стальные корды
37– правый край полотна
38' – левая зона
38'' – правая зона
39 – цветовые маркировки
40 – первое левое полотно
42 – стрелка, показывающая направление разматывания
44 – второе правое плотно
48' – левая зона второго правого полотна
48'' – правая зона первого левого полотна
50 – первое левое полотно
52 – стрелка, показывающая направление разматывания
54 – второе правое плотно
58' – левая зона второго правого полотна
58'' – правая зона первого левого полотна