СТЫКОВОЧНЫЙ УЗЕЛ ПЛИТ СБОРНЫХ ПОКРЫТИЙ АВТОМОБИЛЬНЫХ ДОРОГ И АЭРОДРОМОВ
FITTING ASSEMBLY OF PLATES OF PRE-FABRICATED PAVEMENTS OF AUTOMOBILE ROADS AND AERODROMES

Изобретение относится к конструкции стыковочного узла сборных покрытий атомобильных дорог и аэродромов, не пропускающей влагу в шов смежных плит.
Попавшая влага в песчаное основание стыковочного узла может вызвать доуплотнение и деформации с частичным выносом его объема из-под стыковочного узла. Это приведет к образованию под стыковочным узлом при воздействии внешней нагрузки от колеса груженного транспортного средства и особенно в колейных покрытиях лесовозных автомобильных дорог пустого пространства.
Смещение плит с образованием уступов, превышающих 20 мм, регламентированных СНиПом [1], нарушают ровность покрытия автомобильных дорог. Поэтому при проектировании сборных покрытий автомобильных дорог особое внимание уделяют свойству долговечности грунтового основания в период эксплуатационного режима (стр.240, рис.81; стр.273-275; стр.291, рис.94 [2]).
В этой же работе [2] на стр.106 представлены характерные типы стыков сборных покрытий с заполнением стыковых швов цементными растворами или битумными или битумополимерными мастиками.
Однако заполнение стыковочного шва цементным раствором приведет к низкой прочности сцепления нового со старым бетоном из-за изменения физико-химического его состава, связанного со старением. Под действием внешних динамических воздействий колес автомобильного транспорта новый состав бетона отойдет от старой поверхности и постоянно будет разрушаться в течение 2…3 лет (стр.6, 7) [3].
Использование герметиков на основе битумного вяжущего также связано с его старением. Оно заключается в том, что первоначальный его объем уменьшается из-за испарения масел и перехода смол в плохосвязанные на молекулярном уровне в твердые асфальтеновые частички. Измененный физико-химический состав вяжущего (стр.248, 249) [4] с переходом в более твердое вещество не будет выполнять функцию герметика, которое с течением времени (6-8 лет) будет разрушаться.
Эластичные прокладки на основе углеводородных высокомолекулярных соединений под воздействием солнечных ультрафиолетовых лучей изменяют свою объемную форму с появлением на его поверхности множества мелких и крупных трещин, не способствующих плотному прилеганию ее к поверхности бетона (стр.400) [5].
Представленная пористая эластичная прокладка «Гернит» [5] имеет существенную отрицательную сторону для гидроизоляции швов железобетонных дорожных плит, которые, испытывая колебательный процесс при проходе по ним тяжелых типов автотранспорта, теряют свойство водонепроницаемости. Поэтому она может применяться только в воздушных низковлажных условиях строительства гражданских и промышленных зданий.

В строительстве дорожных сборных покрытий автомобильных дорог предлагается использовать водонепроницаемый материал АбрисВС, который при предварительном смачивании увеличивается в объеме в 2 раза. Техническая характеристика "АбрисВС дана в таблице. Таблица опубликована в работах ООО «Завод герметизирующих материалов» (ТУ 5772-008-52471462-200).
Техническая характеристика
Наименование показателя
Абрис<sup></sup>ВС
Пенетрация, 0,1 мм
30…60
Набухание в воде, 24 г, не менее, %
200
Прочность прилипания, МПа, не менее
0,10
Давление при набухании, МПа, не менее
0,70
Коэффициент фильтрации, см/сек, не более
2,3·10<sup>-5</sup>
Размеры* материала, мм:
15…25
прямоугольного, круглого
5…40
Предлагается конструкция стыковочного узла смежных плит, на фиг.1.
Наиболее близкими аналогами к заявляемой конструкции следует считать:
1. Конструкцию стыка двух смежных плит, представленную в работе [2] (стр, 106 тип «Г»).
Недостаток: омоноличивание стыка проводится цементным раствором или битумным герметиком. Отрицательные стороны описаны на первых страницах заявки.
2. Известно изобретение А.с. 1693912 СССР, Стыковочные соединения железобетонных плит. ДСП. 1991.
Недостаток: омоноличивание стыка битумной мастикой, которая разрушается динамическим внешним воздействием колеса тяжелого автотранспорта и старением битумного вяжущего.
3. Известно изобретение «Деформационный шов», RU 2032786 С1 GE 01D 19/06, опубликованное и предлагаемое как гидроизоляционный стык в мостостроении.
Недостатки:
а) очень сложная конструкция.
б) Прочность гидроизоляционного слоя 1, выполненного из нетканого материала (или стеклоткани), обработанного битумно-бутилкаучуковой мастикой холодной вулканизации, может быть нарушена в контактной поверхности углового сопряжения пластины 6 и компенсаторного лотка 4 от истирания при трении при многократном изгибе и смятии пластины 6 от внешнего воздействия колеса тяжелого автотранспорта при проявлении сдвигового напряжения пластины 6.
Нарушение технологического цикла работы гидроизоляционных слоев приведет к процессу пропуска влаги в грунтовое основание.
Подобное разрушение может произойти в контактной поверхности углового сопряжения выравнивающего слоя 12 (очевидно, из цементного бетона) и покрытия автодороги из тонкого защитного слоя из цементного бетона 11 и асфальтобетона 9. Необходимо отметить важный момент в конструкции этого деформационного шва - использование материала из битумно-бутилкаучуковой мастики, относительное удлинение которого составляет более 400% (стр.3, 10 абзац). При многократном сдвиговом напряжении в этом контакте также происходит истирание: мастика постепенно будет разрушаться. Из-за процесса окисления битума, хотя и менее бутилкаучука (Жиряков, В.Г. Органическая химия. / В.Г.Жиряков. - М.Л.: Изд. Химия. - 1965, стр.369), со временем произойдет старение материала и его разрушение.
в) Высокая стоимость предлагаемой конструкции.
4. Известен патент WD 88/05101 от 14.07.88 г. по устройству конструкции герметичной шарнирной опоры фиг.1, в которой металлический катковый шарнир покоится в горизонтальном лотке на твердой пластине 17, уложенной на пластичный материал 16, который утоплен в эластичный вязкий материал 15.
Недостаток этой конструкции (а одновременно к ней относятся фиг.3, 4, 5) состоит в том, что при многократном динамическом воздействии значительной нагрузки на опорный цилиндрический каток будут выведены из технологической работы пластичные материалы 15, а затем и 16 путем разреза их бетонными углами канала 12 до верхней пластины 17, дав возможность процессу просачивания влаги до опорной плиты с образовавшейся трещиной 13, а затем и деформированию грунтового основания опорной системы.
5. Известна публикация заявки на изобретение №2007146323/03 (050771), техническое решение которой опубликовано Роспатентом 20.06.2009 в БИ №17 за 2009 г.

Недостаток технического решения заключается в том, что в стыковочном узле отсутствуют приспособления, предотвращающие перемещения в горизонтально-вертикальных направлениях гидроизоляционных материалов в верхней части стыка битумно-полимерной пасты, а в желобе гидроизоляционного жгута АбрисВС - от динамического удара внешней нагрузки колес тяжелого автотранспорта.
Технический результат достигается следующим образом.

Стыковочный узел плит сборных покрытий автомобильных дорог и аэродромов закрытого типа включает дорожные плиты 1, заполненные в верхней части стыка битумно-полимерной пастой (БПП), в средней части в желобе гидроизоляционным жгутом АбрисВС 6, в нижней части до дорожного основания - битумно-полимерной пастой 2, отличается тем, что в стыковочном узле (фиг.1) в верхней части стыка на вертикальных стенках дорожной плиты 1 на всю ширину устраивают выступы 3 в количестве не менее двух с наклоном в верхней части его для облегчения упаковки БПП 2, в средней части в желобе 4 предусматривают прерывистые на всю ширину плиты 1 горизонтальные прямоугольного типа выступы 5 для исключения перемещения жгута Абрис ВС 6 в вертикальном и горизонтальном направлениях.
На фиг.1 показан общий вид стыковочного узла; на фиг.2 представлены цилиндрические углубления 8; на фиг.3 - в желобе предусматриваются нержавеющие накладные металлические пластины с выштампованными уголками 9.

Стыковочный узел плит сборных покрытий автомобильных дорог и аэродромов закрытого типа включает дорожные плиты 1, заполненные в верхней части стыка и нижней части до дорожного основания - битумно-полимерной пастой (БПП) 2, при этом в верхней части стыковочного узла на вертикальных стенках дорожных плит 1 на всю ширину устраивают выступы 3 в количестве не менее двух с наклоном в верхней части для облегчения упаковки БПП 2, в средней части стыковочного узла в желобе 4 предусмотрены прерывистые на всю ширину плит 1 горизонтальные прямоугольного типа выступы 5 для исключения перемещения в вертикальном и горизонтальном направлениях гидроизоляционного жгута АбрисВС 6, расположенного в средней части желоба 4 с возможностью расширения во влажных условиях и заполняющего в объемном пространстве все пустотные образования 7. В стыковочном узле представлены цилиндрические углубления 8. В желобе 4 предусматриваются нержавеющие накладные металлические пластины с выштампованными уголками 9.
Источники информации
1. СНиП Промышленный транспорт СПиП 2.05.07-91*. / Минстрой России. - М.: ГПЦПП, 1996. - 112 С.
2. Тимофеев А.А. Сборные бетоны и железобетонные покрытия городских дорог и тротуаров. - 3-е изд., перераб. И доп. - М.: Стройиздат, 1986. - 315 с.
3. Урьев Н.Б. Коллоидный цементный клей и его применение в строительстве. / Н.Б.Урьев, Н.В.Михайлов. - М.: Госстройиздат, 1967. - 176 с.
4. Грушко И.М. Дорожно-строительные материалы: Учебник для автомобильно-дорожных институтов. / И.М.Грушко, И.В.Королев, И.М.Борщ и др. - М.: Транспорт. 1983. - 383 с. стр.248-249.
5. Строительные материалы: Учебник. / Под общей редакцией В.Г.Микульского. - М.: Изд-во АСВ, 2000. - 536 с.