ДОРОЖНАЯ ПЛИТА ИЗ АСФАЛЬТОБЕТОНА

Дорожная плита из асфальтобетона относится к области дорожного строительства и может быть использована для устройства асфальтобетонного покрытия из плит, изготовленных в опалубке, при возведении и ремонте постоянных и временных автомобильных дорог, площадок, пешеходных зон и т.д.
В России постоянно требуется строительство новых дорог и ремонт существующих дорожных покрытий из асфальтобетона, при этом к технологии, качеству, экономичности и времени выполнения работ предъявляются жесткие требования.
В настоящее время возведение покрытия из асфальтобетона осуществляют из асфальтобетонной смеси, которую доставляют на место производства дорожных работ грузовым автотранспортом с асфальтобетонного завода, после чего производят укладку покрытия с помощью асфальтоукладчика и тяжелого асфальтового катка. Такое покрытие и его возведение имеет существенные недостатки:
- зависимость выполнения работ от сезона и погоды, т.к. асфальтобетон нельзя укладывать при отрицательных температурах и во время осадков. Сжатость сроков часто приводит к нарушению технологии устройства асфальтобетонного покрытия, что отрицательно влияет на его качество;
- при производстве работ больших объемов требуется немалое количество асфальтоукладчиков и тяжелых асфальтовых катков, которые перевозят на специальной технике, кроме того, асфальтоукладчик работает в паре с грузовым автотранспортом, доставляющим асфальтобетонную смесь, что делает технологический процесс сложным и ведет к значительному удорожанию асфальтобетонного покрытия;
- высокая зависимость времени работы асфальтоукладчика от стабильности изготовления асфальтобетонной смеси на заводе и ее своевременной доставки к месту производства работ. Несвоевременная поставка асфальтобетонной смеси из-за простоя на заводе или превышение времени доставки приводит к увеличению срока выполнения работ и снижению качества асфальтобетонного покрытия;
- асфальтоукладчик и тяжелый асфальтовый каток являются технически сложными агрегатами, для их обслуживания требуются высококвалифицированные специалисты, из-за чего возрастает стоимость дорожного покрытия;
- требуется длительная выдержка свежеуложенного асфальтобетонного покрытия до начала эксплуатации, что задерживает срок окончания работ и восстановление нормального движения транспорта;
- ремонт дефектов асфальтобетонного покрытия, которые образуются во время эксплуатации, является технологически сложным, материально- и трудозатратным, т.к. необходимо использовать дополнительное сложное оборудование (фрезеровочные машины) для снятия поврежденного слоя, после чего произвести те же работы, что и при возведении покрытия;
- при укладке асфальтобетонного покрытия на трассах значительной протяженности требуется перемещать заводы по производству асфальтобетонных смесей ближе к местам производства работ, что усложняет технологический процесс и ведет к значительному удорожанию асфальтобетонного покрытия.
Известна плита сборного покрытия (патент на полезную модель №78492 RU, МПК E01C 5/00, опубл. 27.11.2008), выполненная из асфальтобетона. Плита имеет прямоугольную форму и армирована не менее чем двумя слоями полимерной арматуры. Согласно описанию, в готовых плитах по их периметру часть арматуры выступает за поверхность торца.
Известная плита имеет следующие недостатки:
- отсутствуют подхваты для подъема, перемещения и укладки плит, что затрудняет их транспортировку и укладку;
- ремонт поврежденных плит производят путем их замены, т.к. отсутствие подхватов препятствует более экономичному ремонту, а именно, путем переворачивания плиты;
- выступающая за поверхность торца арматура не позволяет вести укладку плит вплотную друг к другу, в результате чего между плитами образуется шов значительной ширины, который заполняют мастикой. При эксплуатации дорожного покрытия мастика быстро истирается от воздействия внешних факторов (нагрузка от транспорта, воздействие атмосферных осадков). Образовавшееся углубление снижает качество дорожного покрытия, уменьшает межремонтный период и требует дополнительных затрат на ремонт швов.
Задачей предлагаемой полезной модели является расширение технических возможностей по устройству дорожного покрытия за счет применения дорожных плит из асфальтобетона и снижение себестоимости работ.
Технический результат - возможность круглогодичного возведения и ремонта асфальтобетонного дорожного покрытия, сокращение сроков проведения работ по устройству и ремонту дорожного покрытия, повышение его качества и ремонтопригодности, а также простота процесса создания асфальтобетонного дорожного покрытия и снижение его себестоимости за счет уменьшения трудозатрат, энергоемкости и сокращения использования сложной автомобильной и специальной техники.
2
Технический результат достигается тем, что дорожная плита из асфальтобетона, выполненная в форме прямоугольного параллелепипеда, согласно полезной модели, содержит вертикальные сквозные отверстия, каждое из которых расположено в зоне, прилегающей к точке пересечения диагоналей прямоугольных участков, полученных при условном делении плиты на одинаковые по длине и ширине участки весом не более 400 кг, а также закладные элементы, каждый из которых выполнен в виде решетки с ячейками условно прямоугольной формы, образованными при пересечении соединенных арматурных прутков с сечением не менее 20 мм и длиной не менее 250 мм, причем закладной элемент установлен посередине толщины плиты таким образом, что вертикальное сквозное отверстие проходит через центр закладного элемента, а направление арматурных прутков совпадает с направлением соответствующих боковых граней плиты, при этом решетка содержит один несущий ряд, пролегающий вдоль одной из условных осей симметрии закладного элемента, и, по меньшей мере, по четыре опорных ряда в продольном и поперечном направлении, к тому же опорные ряды полностью расположены в теле плиты, а несущий ряд проходит через сквозное вертикальное отверстие, размер которого соответствует размеру крюка грузозахватного устройства.
Кроме того, закладной элемент выполнен в форме условного прямоугольника или условного квадрата и изготовлен из стали или композитного материала. Сквозное вертикальное отверстие выполнено прямоугольным или овальным. Дорожная плита из асфальтобетона содержит вкладыш, установленный в вертикальное сквозное отверстие, при этом вкладыш выполнен из экструзионного пенополистирола высокой плотности или дерева.
Сущность полезной модели поясняется следующими фигурами:
фиг. 1 - общий вид дорожной плиты из асфальтобетона (далее по тексту - плита) в частном случае ее  выполнения - с четырьмя сквозными вертикальными отверстиями прямоугольной формы. Пунктирной линией обозначены прямоугольные участки, полученные при условном делении плиты на одинаковые по длине и ширине участки весом не более 400 кг. Для наглядности определения зоны, в которой расположено сквозное вертикальное отверстие, также пунктирной линией обозначены диагонали одного из таких прямоугольных участков;
фиг. 2 - разрез А - А на фиг. 1, поясняющий расположение закладных элементов относительно толщины Н плиты;
фиг. 3 - разрез Б - Б на фиг. 2, поясняющий расположение закладного элемента в теле плиты;
фиг. 4 - закладной элемент в теле плиты, увеличенный фрагмент I на фиг. 3;
фиг. 5 - вкладыш, вид спереди, частный случай выполнения вкладыша с высотой, равной толщине Н плиты.
Дорожная плита из асфальтобетона 1 (фиг. 1, 2) имеет форму прямоугольного параллелепипеда с размерами, определяемыми конкретными условиями ее эксплуатации и требованием заказчика. В теле плиты 1, с целью ее подхвата при перемещении, транспортировке и укладке, размещены закладные элементы 2 (фиг. 3), в зоне расположения которых выполнены сквозные вертикальные отверстия 3 (фиг. 1-4). Размер сквозных вертикальных отверстий 3 соответствует размеру крюка грузозахватного устройства для беспрепятственного подхвата плиты 1, форма их выполнения может быть прямоугольной, овальной или любой другой, обеспечивающий легкий подхват.
Закладной элемент 2 имеет вид решетки (фиг. 4), изготовленной из арматурных прутков 4, 5 с любым профилем, стальных или из композитного материала. Арматурные прутки 4, 5 образуют ячейки условно прямоугольной формы, в результате чего закладной элемент 2 имеет вид условно прямоугольника или квадрата. Для создания устойчивой конструкции арматурные прутки 4, 5 соединены в местах пересечения, например, вязальной проволокой или пластиковыми хомутами.
Арматурные прутки 4 выполняют функцию опорных рядов, расположены полностью в теле плиты 1 и принимают на себя ее вес при перемещении, транспортировке и укладке плиты 1. Для повышения прочности закладного элемента 2 при воздействии изгибающих нагрузок, возникающих при манипуляциях с плитой 1, количество опорных рядов в решетке составляет не менее четырех как в продольном, так и в поперечном направлении. Для более равномерного распределения нагрузки между опорными рядами закладной элемент 2 имеет условную ось симметрии в каждом направлении.
Арматурный пруток 5 (фиг. 1-4) выполняет функцию несущего ряда, за который производят подхват плиты 1 при указанных выше манипуляциях. Арматурный пруток 5 пролегает вдоль условной оси симметрии закладного элемента 2, частично расположен в теле плиты 1, его средняя часть проходит через сквозное вертикальное отверстие 3.
Предложенная конструкция закладного элемента 2 способствует, в совокупности с ниже описанными признаками расположения его в плите 1, более равномерному распределению нагрузки на закладной элемент 2 при перемещении, транспортировке и укладке плиты 1.
Количество закладных элементов 2 зависит от размеров и веса плиты 1.
Плита 1 выполнена без арматурного каркаса, поэтому ее прочность при перемещении, транспортировке и укладке зависит от того, насколько равномерно распределена нагрузка от веса плиты между закладными элементами 2 и насколько равномерно воспринимает нагрузку сам закладной элемент 2.
Для повышения прочности плиты 1, нагрузка на закладные элементы 2 от веса плиты 1 должна быть распределена между ними равномерно и не превышать 400 кг  на каждый закладной элемент 2.
2
Для сохранения прочности закладных элементов 2 при воздействии изгибающих нагрузок, возникающих при манипуляциях с плитой, достаточно, чтобы арматурные прутки 4, 5 имели сечение не менее 20 мм и длину не менее 250 мм.
Равномерное распределение нагрузки от веса плиты 1 между закладными элементами 2 обеспечивают в совокупности следующие признаки:
- каждое вертикальное сквозное отверстие 3 расположено в зоне, прилегающей к точке пересечения диагоналей 6 прямоугольных участков 7 (фиг. 1, 4), полученных при условном делении плиты на одинаковые по длине и ширине участки весом не более 400 кг;
- закладной элемент установлен посередине толщины Н плиты 1 (фиг. 2);
- вертикальное сквозное отверстие 3 проходит через центр С закладного элемента 2 (фиг. 4);
- направление арматурных прутков 4, 5 закладного элемента 2 совпадает с направлением соответствующих боковых граней В и Д плиты 1 (фиг. 1, 3, 4).
Прямоугольные участки 7 при одинаковых величинах длины и ширины имеют практически равный вес. Точка пересечения диагоналей 6 ориентирует на определение условного центра тяжести каждого участка 7, расположенного посередине его толщины Н. Центр С закладного элемента 2 расположен в точке пересечения одной из его осей симметрии и арматурного прутка 5. Поскольку вертикальное сквозное отверстие 3 расположено в зоне, прилегающей к точке пересечения диагоналей 6 прямоугольного участка 7, и проходит через центр С закладного элемента 2, то центр С совпадает с условным центром тяжести участка 7 или незначительно смещен в пределах величины вертикального сквозного отверстия 3.
Таким образом, закладные элементы 2 воспринимают одинаковую нагрузку от веса плиты 1, а наличие в конструкции закладного элемента осей симметрии способствует более равномерному распределению нагрузки на сам элемент.
Предложенная конструкция закладного элемента 2 в совокупности с выше перечисленными признаками его расположения в плите 1 не допускает появления в ней трещин, а также предотвращает деформацию и вырыв закладного элемента 2 из плиты 1, которые могут возникнуть при неравномерном воздействии изгибающих нагрузок при манипуляциях с плитой.
Незначительная разница в весе участков 7 из-за условности деления плиты 1 на такие участки, условность определения центра тяжести участка 7 и незначительное отступление центра С закладного элемента 2 от условного центра тяжести участка 7 не оказывают заметного влияния на равномерное распределение нагрузки между закладными элементами 2.
Форма выполнения закладного элемента 2, прямоугольная или квадратная, зависит веса и размеров плиты, а конкретнее, от формы участка 7, полученного при условном делении плиты на равные по весу участки. При этом несущий арматурный пруток 5 может быть расположен как вдоль, так и поперек относительно боковой грани В плиты 1.
Вертикальное отверстие 3 выполнено сквозным, что позволяет провести быстрый ремонт дорожного покрытия путем переворачивания плиты 1 на другую сторону.
Сквозные вертикальные отверстия 3 формируют при изготовлении плиты 1 с помощью вкладышей 8 (фиг. 5). Вкладыш 8 устанавливают посредством выполненного в нем сквозного паза 9 на несущий арматурный пруток 5 закладного элемента 2, размеры паза 9 обеспечивают небольшой натяг для устойчивости конструкции и расположение закладного элемента 2 в плите 1 посередине ее толщины Н. Вкладыш 8 может быть изготовлен из дерева, экструзионного пенополистирола высокой плотности или др. При выполнении вкладыша 8 высотой, равной толщине Н плиты 1, эти же вкладыши могут быть использованы при эксплуатации плиты 1 в качестве заглушек сквозных вертикальных отверстий 3.
Предлагаемая дорожная плита из асфальтобетона является прочной и устойчивой к изгибающим нагрузкам. При создании дорожного покрытия плиты укладывают вплотную друг к другу, т.к. в плите отсутствуют элементы, выступающие за поверхность ее боковых граней. Это делает дорожное покрытие из таких плит более качественным, поскольку большие межплитные швы подвержены быстрому разрушению.
Ниже приведен пример осуществления заявленного технического решения, не ограничивающий возможные варианты реализации решения в объеме заявленных прав.
Плиту производят в заводских условиях из асфальтобетонной смеси существующих марок (типы А, Б, В, Вх, Бх и т.д.), которую изготавливают на асфальтобетонных заводах. Размеры плиты и ее вес могут быть различными, что зависит от назначения плиты и требования заказчика.
Плиту 1 изготавливают в опалубке (отдельная опалубка для каждого типоразмера) с использованием известных технологических процессов производства железобетонных плит.
Для устранения прилипания к опалубке асфальтобетонной смеси поверхность опалубки обрабатывают специальными составами или отработанным машинным маслом.
Закладные элементы 2 и вкладыши 8 для формирования сквозных вертикальных отверстий 3 изготавливают заранее.
Для определения количества закладных элементов 2 для плиты 1 конкретного типоразмера необходимо определить количество условных участков 7 с одинаковой длиной, шириной и весом (не более 400 кг), что возможно, если известен вес изготавливаемой плиты.
3
Вес изготавливаемой плиты вычисляют путем умножения ее объема на вес 1 м асфальтобетонной смеси (информацию о весе смеси можно получить на заводе - изготовителе, из справочников или определить практически). Затем полученную величину делят на определяемый конкретными условиями выполнения плиты 1 вес участка 7, составляющий не более 400 кг, и округляют результат в большую сторону до целого числа, возможно, в случае выполнения плиты большого размера, до четного целого числа, чтобы можно было расположить закладные элементы 2 в два ряда.
Например, для стандартной дорожной плиты размером 1,75 м × 6 м × 0,1 м вес составляет 2200 кг. В случае конкретного условия, определяющего нагрузку от веса плиты 1 на каждый закладной элемент 2 около 400 кг, количество условных участков 7 определяют путем деления веса плиты 2200 кг на 400 кг. При округлении результата деления получают шесть условных участков 7, т.е. шесть закладных элементов 2 (два ряда по три закладных элемента в каждом).
Далее, зная размеры плиты и количество условных участков 7 (т.е. количество закладных элементов 2), определяют длину и ширину такого условного участка. После чего, путем несложных математических расчетов со знанием правил геометрии, определяют расстояние от боковых граней В и Д плиты до центра С закладных элементов 2. Возможен вариант вычисления только длины и ширины условного участка 7, после чего на месте практически определяют точку пересечения его диагоналей 6. Эта точка будет служить ориентиром при установке закладных элементов 2 с вкладышами 8.
Вкладыш 8 также обрабатывают специальными составами или отработанным машинным маслом и устанавливают посредством паза 9 на несущий арматурный пруток 5 в зоне центра С. Желательно, чтобы края вкладыша 8 были равномерно удалены от центра С.
Далее каждую собранную конструкцию из закладного элемента 2 и вкладыша 8 устанавливают на днище опалубки в зоне ранее определенного расчетом или практически центра С закладного элемента 2, при этом вкладыш 8 должен быть установлен на закладной элемент 2 сверху. Здесь также желательно, чтобы края вкладыша 8 были равномерно удалены от центра С.
После установки конструкций из закладных элементов 2, соединенных с вкладышами 8, в опалубку укладывают асфальтобетонную смесь, разравнивают ее и уплотняют виброплитой или гладковальцовым катком. Затем полученную плиту 1 выдерживают в опалубке не менее 12 часов при температуре не ниже плюс 5 градусов для набора необходимой прочности во время перемещения.
Далее плиту 1 с помощью автоманипулятора или автокрана, работающего в паре с грузовым автотранспортом, перемещают на склад готовой продукции или на открытую площадку, где она хранится до отгрузки не менее трех суток для окончательного отвердевания. Подхват плиты для ее перемещения осуществляют установленным на автокране или автоманипуляторе грузозахватным устройством, в качестве которого используют тросовые чалки с крюками, если количество закладных элементов 2 не более четырех, или специально изготовленные траверсы с регулируемыми чалками с крюками, если количество закладных элементов 2 более четырех. Чтобы зацепить крюки за несущие арматурные прутки, из сквозных вертикальных отверстий 3 извлекают вкладыши 8, которые после завершения перемещения плиты возвращают на место.
Срок хранения дорожной плиты из асфальтобетона не ограничен.
Для устройства дорожного покрытия плиты 1 доставляют на место производства работ и устанавливают их с применением выше указанных технических средств.
Плиты 1 укладывают вплотную друг к другу на подготовленную ровную и твердую поверхность со спланированной разуклонкой, согласно принятым нормативам на устройство дорожного асфальтобетонного покрытия. Также возможна установка плит 1 на старое асфальтобетонное покрытие, с предварительной заделкой ям щебеночным отсевом или песком. Стыки плит 1 обрабатывают резинобитумной мастикой. После установки плит 1 на место в сквозные вертикальные отверстия 3 устанавливают вкладыши 8, которые также обрабатывают резинобитумной мастикой. Возможно заполнение отверстий 3 песком или указанной мастикой. В местах поворота дорожного полотна плитам придают необходимую форму путем подрезания торцов плит с помощью алмазного диска, таким же образом выполняют, при необходимости, технологические отверстия под люки и водосливные решетки.
Ремонт дорожного покрытия из плит 1 также прост. Для этого снимают поврежденную плиту 1 и заменяют ее на новую. При наличии износа в виде колеи плиту 1 можно перевернуть на другую сторону. Для возможности манипуляций с ранее установленной плитой 1 из сквозных вертикальных отверстий 3 извлекают вкладыши 8 (песок, резинобитумную мастику) для освобождения несущего арматурного прутка 5. По окончании ремонта со стыками плит и сквозными вертикальными отверстиями 3 производят выше описанные операции.
Ремонт дефектов вспучивания или просадки оснований под плитой 1 производят путем подсыпки песком или щебеночным отсевом, либо срезанием грунта с последующей установкой той же плиты на место.
Предлагаемое техническое решение выполняет поставленную задачу и имеет в качестве технического результата следующее:
- устройство дорожного асфальтобетонного покрытия из предлагаемой плиты, а также ремонт можно вести круглогодично, независимо от наличия осадков;
- процесс создания дорожного асфальтобетонного покрытия из плит прост, нет необходимости использования значительного количества сложной техники и высококвалифицированных рабочих для их обслуживания;
- сроки проведения работ по устройству и ремонту дорожного покрытия, в сравнении с устройством покрытия из асфальтобетонной смеси с помощью асфальтоукладчика и тяжелого асфальтового катка, значительно сокращаются, т.к. процесс прост, независим от погоды. Созданное из плит 1 покрытие не требует выдержки и может эксплуатироваться сразу после укладки плит;
- повышены качество и ремонтоспособность дорожного покрытия, т.к. при изготовлении плиты в заводских условиях осуществляют постоянный контроль качества изготовления, плита является прочной, конструкция плиты обеспечивает не только ее устойчивость к изгибающим нагрузкам, возникающим при ее перемещении, транспортировке и укладке, но и позволяет максимально уменьшить зазор между плитами, разрушающий дорожное полотно, а ремонт производят быстро и просто - заменой или переворачиванием плиты;
- себестоимость устройства дорожного покрытия из плит значительно снижена, т.к. благодаря простоте процесса создания покрытия уменьшены трудозатраты, сокращено использование автомобильной и специальной техники за счет их высокой маневренности и сведения до минимума времени простоя, исключено использование такой сложной техники, как асфальтоукладчик и тяжелый асфальтовый каток, энергоемкость снижена за счет уменьшения расхода топлива, кроме того, в сравнении с прототипом, снижена материалоемкость, т.к. в плите отсутствует армирующий каркас.
Дорожные плиты из асфальтобетона можно перевозить на большие расстояния автомобильным и железнодорожным транспортом, что дает возможность создать качественные дороги в отдаленных местах, где нет заводов по производству асфальтобетонных смесей. При устройстве временных дорог и площадок плиты можно использовать многократно.