ДОРОЖНАЯ ОДЕЖДА ДЛЯ МОСТА С МЕТАЛЛИЧЕСКОЙ ОРТОТРОПНОЙ ПЛИТОЙ

Полезная модель относится к области строительства, а именно к конструкциям дорожных одежд на мостах и путепроводах с металлической ортотропной плитой проезжей части.
Известна дорожная одежда, состоящая из размещенного на основании несущего слоя, промежуточного вязко-пластичного слоя из органоминеральной композиции и верхнего слоя из асфальтобетона. Промежуточный вязко-пластичный слой выполнен из битумного шлама и зерен щебня, отстоящих друг от друга на расстоянии 1-3 их диаметра. Зерна щебня расположены на несущем слое и внедрены в верхний слой на величину, равную 1/3-1/2 их диаметра. [Авторское свидетельство СССР №787544, МПК: Е01С 7/32].
Однако данная конструкция дорожной одежды не применяется на мостах с металлической ортотропной плитой, так как не обеспечивает достаточного сцепления несущего слоя с металлической поверхностью ортотропной плиты моста. Данная дорожная одежда представляет собой облегченную конструкцию, не обладает требуемыми качественными и прочностными характеристиками и характеризуется малой гидроизолирующей способностью в связи с использованием в качестве промежуточного слоя битумного шлама. Кроме того, данный способ является трудоемким, поскольку требует контроля толщины промежуточного слоя в пределах 7-15 мм.
Известна также конструкция дорожной одежды, содержащая расположенные на ортотропной плите защитно-сцепляющий слой из гидроизоляционного материала на синтетической основе и слои асфальтобетона дорожного покрытия. Нижний и верхний слои дорожного покрытия выполнены из высокоплотного асфальтобетона. Толщина защитно-сцепляющего слоя 10-15 мм. [Патент на изобретение РФ №2177523, МПК: E01D 19/08, Е01С 7/32].
Однако защитно - сцепляющий слой представляет собой рулонный материал, технология укладки которого на ортотропной плите не гарантирует
надежного сцепления слоя с ортотропной плитой и не исключает появления большого количества продольных и поперечных стыков в слое. Кроме того, конструкция дорожной одежды в полной мере не обеспечивает вовлечения асфальтобетона дорожного покрытия с защитно-сцепляющим слоем в совместную работу с дорожным основанием. Таким образом, слои дорожного покрытия не обеспечивают достаточной трещиностойкости покрытия при экстремальных отрицательных температурах.
2
Наиболее близким к заявляемому решению является конструкция дорожной одежды на ортотропной плите проезжей части моста, состоящая из выполненных на основе каучукобитумного вяжущего: грунтовочного, каучукобитумного, гидроизоляционного мастичного слоев, асфальтобетонного покрытия, выполненного двухслойным с нижним слоем из уплотняемого асфальтобетона и верхним слоем из литого асфальтобетона. Грунтовочный слой включает каучукобитум, растворитель и адгезионноантикоррозионный материал. Каучукобитумный слой включает битум и каучук. Гидроизоляционный слой - каучукобитум, песок и минеральный порошок. Уплотняемый асфальтобетон - битум, щебень, песок и минеральный порошок. Литой асфальтобетон - каучукобитум, кубовидный щебень, песок и минеральный порошок. Асфальтобетонное покрытие на примыкающих к деформационным швам участках по их краям выполнено однослойным из литого асфальтобетона. Ширина участка составляет не менее 1 метра. В качестве каменного материала в дорожной одежде выбран кубовидный гранитный щебень фракции 4-20 мм прочностью не менее 1200-1400 кг/см. [Свидетельство на ПМ РФ №21051, МПК: Е01С 7/32]
Данная конструкция дорожной одежды была применена при строительстве мостового полотна на мосту через Волгу у с.Пристанное Саратовской области. Все слои мостового полотна изготавливались с использованием полимеробитумных вяжущих (ПБВ). Впервые в отечественном мостостроении были применены инновационные конструктивно-технологические решения по дорожной одежде (мостовому полотну). На протяжении многолетней эксплуатации мостовое полотно находится в хорошем состоянии. Однако данная конструкция характеризуется значительной толщиной дорожной одежды и большим весом, что создает нагрузку на пролетное строение и ограничивает возможность применения этой конструкции
для пролетных строений длиной более 200 м в связи отрицательным влиянием на несущие способности пролетного строения.
Задачей заявляемой полезной модели является создание дорожной одежды для моста с металлической ортотропной плитой, характеризующейся меньшим весом на единицу площади при сохранении качественных параметров и долговечности дорожной одежды.
Технический результат заявляемой полезной модели заключается в уменьшении толщины дорожной одежды, ее веса за счет использования материала гидроизолирующего слоя. Кроме того, конструкция дорожного покрытия обеспечивает прочное сцепление (слипание) используемых материалов слоев.
В настоящее время тенденцией отечественного мостостроения является переход к конструкциям пролетных строений, превышающим длину более 500 м. Это вызывает необходимость разработок более легких конструкций, как несущих элементов пролетных строений, так и дорожной одежды (мостового полотна). Данное требование вызвано тем, что нагрузка от мостового полотна на пролете, как правило, составляет порядка 30% от постоянной нагрузки веса пролетного строения.
Поставленная задача достигается тем, что в дорожной одежде для моста с металлической ортотропной плитой, включающей последовательно расположенные на металлической ортотропной плите грунтовочный слой на основе полимербитумного вяжущего, буферный слой, состоящий из полимербитумного вяжущего, гидроизолирующий слой, слой из асфальтобетона, слой из полимербитумного литого асфальтобетона, покрытого очерненным щебнем, согласно техническому решению, грунтовочный слой выполнен из разжиженного полимербитумного вяжущего, а гидроизолирующий слой выполнен из рулонного материала «Техноэластмост С».
Разжиженное полимербитумное вяжущее состоит из полимербитумного вяжущего, растворителя марки Solvessa 100, бензина и адгезионной присадки Диамин при следующем соотношении компонентов, масс.%:
полимербитумное вяжущее - 34-60%
растворитель Solvessa 100 - 9-10%
бензин - 50-60%
присадка Диамин - 0,5-1% от веса разжиженного полимербитума.
Слой из полимербитумного литого асфальтобетона включает полимербитумное вяжущее и минеральные компоненты - щебень с крупностью фракции 5-20 мм, отсев дробления, песок речной и минеральный порошок при следующем соотношении, масс.%:
щебень - 30-60%
отсев дробления - 10-30%
песок речной - 10-20%
минеральный порошок - 20-30%,
при этом полимербитумное вяжущее берут в количестве 8-10% на 100% минеральных компонентов.
Слои выполнены со следующими толщинами, мм:
буферный слой - 3,5-4
гидроизолирующий слой - 5-5,2
слой из асфальтобетона - 35-40
слой из полимербитумного литого асфальтобетона - 40-45,
2
2
а расход материала грунтовочного слоя составляет 200-300 г/м, расход очерненного щебня, размещаемого на слое из полимербитумного литого асфальтобетона, - 10-12 кг/м.
Полимербитумное вяжущее состоит из битума марки БНД 60/90 или БНД90/130 и полимерного модификатора стирол-бутадиен-стирол, при следующем соотношении, масс.%:
битум марок БНД 60/90 или БНД 90/130 - 90-92%
стирол-бутадиен-стирол - 8-10%.
Очерненный щебень содержит щебень «габродиабаз».
Очерненный щебень содержит щебень фракции 10-20 мм.
Предлагаемое решение поясняется чертежами, где на фиг.1 схематично представлены слои дорожной одежды в разрезе на металлической ортотропной плите, на фиг.2 - приведена схема технологического процесса устройства конструкции мостового полотна на ортотропной плите. На фиг.1 позициями обозначены:
1 - ортотропная плита,
2 - грунтовочный слой (разжиженное полимербитумное вяжущее),
3 - буферный слой (полимербитумное вяжущее),
4 - гидроизолирующий слой ("Техноэластомост С"),
5 - слой из асфальтобетона,
6 - слой из полимербитумного литого асфальтобетона (литой асфальтобетон),
7 - очерненный щебень.
Грунтовочный слой 2 представляет собой разжиженное полимербитумное вяжущее. Разжиженное полимербитумное вяжущее (разжиженный полимербитум) изготавливают из полимербитума, например, марки ПБВ 40-60, (34-60%), растворителя типа Solvessa 100. (9-10%), бензина (50-60%), с добавлением в раствор диамина в количестве 0,5-1% от веса разжиженного полимербитума.
Буферный слой 3 выполнен из полимербитумного вяжущего (полимербитума).
Для приготовления полимербитума ПБВ 40-60 используют нефтяные вяжущие битумы марок БНД 60/90, БНД 90/130 и полимерная добавка SBS (стирол-бутадиен-стирол). В качестве SBS можно использовать Calprene 416, финапрен и отечественные аналоги, например, ДСТ-30-01. Для модификации битума требуется следующее их соотношение по весу в процентах:
- битум марок БНД 60/90 (БНД 90/130) - 90-92%,
- полимер SBS (стирол-бутадиен-стирол) - 8-10%.
Полимербитум приготавливают в смонтированной на асфальтобетонном заводе смесительной установке, при температуре нагрева 180-210°С. Время приготовления полимербитума составляет 4 часа. После приготовления полимербитум должен быть использован в течение 48 часов. Если в емкостях хранения отсутствует система принудительного перемешивания, срок хранения полимербитума - 10 часов. Полимербитум доставляют на объект в нагревающих емкостях (котлах-кохерах). Полимербитум должен отвечать требованиям к его качеству (ОСТ 218.010-98).
Гидроизолирующий слой 4 выполнен из материала марки "Техноэластмост С" (ТУ 5774-004-17925162-2003) и представляет собой многослойную структуру, а именно последовательно нанесенные на полимерную
пленку следующие слои: полимербитумное вяжущее, армированный полиэстер, полимербитумное вяжущее, кварцевый песок.
Слой 5 из асфальтобетона представляет собой смесь битума, каменного материала - щебня, песка и минерального порошка. В данном слое может быть использован асфальтобетон марки А или Б, изготовленный в соответствии с требованиями ГОСТ 9128-97. Для асфальтобетона могут быть использованы битумы БНД 60/90, БНД 90/130 или полимербитумное вяжущее ПБВ 40-60.
Слой полимербитумного литого асфальтобетона 6 (литой асфальтобетон) состоит из полимербитумного вяжущего и минеральных компонентов - щебня с крупностью фракций 5-20 мм - 30-60%, отсева дробления - 10-30%, речного песка - 10-20% и минерального порошка - 20-30%. Полимербитумное вяжущее составляет 8-10% на 100% минеральных компонентов. Приготовление литого асфальтобетона по выбранному составу смеси осуществляют на заводе, при температуре +180°С приготавливают асфальтобетон, который затем выгружают в котлы (кохеры), где и осуществляется приготовление литого асфальтобетона с принудительным перемешиванием при температуре +200°С-210°С в течение 2 часов. В указанное время входит и время доставки смеси на объект.
Очерненный щебень 7. Очернение щебня производят при соотношении щебня 100% по массе (соответствующих фракций) и битума БНД 60/90, равного 1% (сверх 100%).
Для приготовления составляющих дорожной одежды мостового полотна (полимербитума, разжиженного полимербитума, асфальтобетона, литого асфальтобетона, очерненного щебня) могут быть использованы асфальтобетонный завод отечественного производства типа ДС-158 и котлы (кохеры).
Последовательность укладки слоев дорожной одежды на ортотропной плите представлена на фиг.1, а технологический процесс - на фиг.2.
1/2
Поверхность металлической ортотропной плиты перед нанесением грунтовочного слоя в виде разжиженного полимербитума очищают от ржавчины пескоструйной обработкой, например, до степени Sa 2 по ISO 8501-1. Технологический перерыв между окончанием процесса очистки и нанесением разжиженного полимербитума не должен превышать 7 часов при влажности
2
воздуха 70%, при большей влажности - 3 часа. Нанесение разжиженного полимербитума производят из расчета 3 кг/м на сухую обеспыленную поверхность любым аппаратом воздушного или безвоздушного распыления за два прохода во взаимно перпендикулярных направлениях с сушкой каждого из слоев в течение не менее трех часов. Затем устраивают буферный слой из полимербитума. Температура воздуха должна быть не менее +5°С. Температура полимербитума при укладке должна быть от +180°С до +210°С. Полимербитум доставляют на объект в нагревающихся емкостях (котлах-кохерах). Укладку полимербитума производят вручную с помощью дополнительного вспомогательного оборудования. Толщина слоя должна составлять около 4 мм.
"Техноэластмост С" наносят на буферный слой следующим образом: при раскатке рулона по буферному слою вдоль оси моста газовой горелкой разогревают полимерную пленку (которая находится в нижней части рулона) и опускают на буферный слой, в результате происходит слипание "Техноэластмост С" с буферным слоем. Бесшовность гидроизоляции достигается путем перекрытия слоев на величину 10-15 см между собой. Изоляция наносится в один слой, толщина которого составляет 5,2 мм.
Слой из асфальтобетона толщиной, например, 40 мм укладывают по гидроизолирующему слою "Техноэластмост С". Смесь выгружают в автосамосвалы типа КамАЗ или КрАЗ, доставляют на объект, укладывают асфальтоукладчиком, снабженным резиновыми колесами, и уплотняют катком весом 3-4 тонны проходом катка для уплотнения не более пяти раз по слою. После укладки данного слоя, проверяют ровность его поверхности, и при обнаружении возможных неровностей исправляют тонким слоем асфальтобетона. После укладки слоя асфальтобетона по нему можно открывать движение только для технологического транспорта, занятого на устройстве дорожной одежды мостового полотна. В случае расположения стоек барьерного ограждения на ортотропной плите через 1,5 м, уплотнение слоя асфальтобетона, укладываемого на тротуар между стойками, следует обязательно выполнять до степени, близкой к степени уплотнения асфальтобетона на тротуаре. В качестве уплотнителя необходимо использовать специальный площадочный виброуплотнитель или каток малого габарита.
Литой асфальтобетон укладывают на слой асфальтобетона. Смесь из полимербитумного литого асфальтобетона укладывают слоем толщиной 40-45 мм с помощью распределителя литой смеси. Данный слой дорожного покрытия за счет указанного состава обладает высокой пластичностью, водонепроницаемостью, особой прочностью, способен восстанавливать деформации от приложения сконцентрированных нагрузок. Смесь из котлов через запорный люк кохера выдается порциями на проезжую часть в зону захвата распределителя литого асфальта, который, продвигаясь вперед, разравнивает специальными резиновыми термолопатками слои литого асфальтобетона, а выравнивающей рейкой обеспечивается заданная толщина слоя. Температура смеси постоянно проверяется во время укладки и должна быть не менее +190°С. Литой асфальтобетон необходимо укладывать только на сухой слой асфальтобетона. В случае, если после укладки асфальтобетона на него попала влага (дождь), то, соблюдая время технологического разрыва укладки литого асфальтобетона на слой асфальтобетона, необходимо дополнительно убедиться в том, что попавшая в слой асфальтобетона вода испарилась через его поры, в противном случае поверхность защитного слоя необходимо обработать потоком горячего воздуха. Стыки в местах примыкания литого асфальтобетона к бордюру, к стойкам барьерного ограждения, деформационным швам, а также в местах сопряжения слоев проливают полимербитумом ПБВ 60 с шириной полосы не менее 15 см. Незначительные погрешности на поверхности литого асфальтобетона исправляют сразу по ходу укладки.
Следом за распределителем литого асфальтобетона следует распределитель очерненного щебня фракции 5-15 мм, который равномерно распределяет щебень по уложенной поверхности литого асфальтобетона (в местах, где щебень уложен неравномерно, можно слой щебня выравнивать разбрасыванием щебня совковой лопатой). Через 10-15 минут по слою щебня пропускают каток весом 3 т для вдавливания очерненного щебня в литой асфальтобетон, при этом барабан катка во время движения по щебню орошается водой. Разброску очерненного щебня на отдельных местах литого асфальтобетона, слабо покрытых щебнем, выполняют вручную. Например, в зоне прилегания литого асфальтобетона к деформационному шву (шириной около 3 м) по технологическим условиям втапливание очерненного
щебня в литой асфальтобетон выполняют специальным ручным виброуплотнителем.
Таким образом, полученная дорожная одежда с высокой деформационной устойчивостью, трещиностойкостью, пластичностью и гидроизолирующей способностью, которая сохраняет свои эксплуатационные свойства в диапазоне температур окружающей среды от -35°С до +50°С. Применение во всех слоях однородных битумсодержащих материалов обеспечивает надежное сцепление (слипание) слоев между собой и их совместную работу, а технология укладки слоев обеспечивает бесшовность конструкции дорожного покрытия. Покрытие может применяться в любых климатических зонах при максимальных транспортных нагрузках.
Кроме того, заявляемая конструкция дорожной одежды выгодно отличается от прототипа, который был применен при строительстве моста через реку Волга у села Пристанное Саратовской области, по следующим параметрам:
- уменьшением толщины мостового полотна на 20 мм;
- уменьшением воздействия от постоянной нагрузки на пролетные строения;
- сокращением объема металла на изготовление пролетных строений за счет уменьшения веса мостового полотна;
- энергосбережением за счет сокращения затрат на изготовление гидроизоляционной мастики толщиной 20 мм;
2
- сокращением себестоимости 1 м дорожной одежды на 787,52 руб. в ценах 2007 г.