Элемент мощения

Изобретение относится к дорожному строительству. Элемент мощения содержит лицевую поверхность и опорную поверхность, снабженную углублением, свод которого расположен оппозитно лицевой поверхности, на опорной поверхности выполнены ребра жесткости, размещенные перпендикулярно лицевой поверхности, а торцы ребер жесткости образуют базовую опорную поверхность элемента мощения. Новым является то, что свод углубления снабжен дополнительной опорной поверхностью, размещенной под углом 1-45° к базовой опорной поверхности, а суммарная площадь базовой опорной поверхности и дополнительной опорной поверхности элемента мощения выбрана в соответствии с приведенной зависимостью. Технический результат заключается в повышении несущей способности элемента мощения, что позволяет предотвратить деформацию профиля дорожного или тротуарного покрытия при его эксплуатации. 1 з.п. ф-лы, 7 ил.

 

Изобретение относится к области дорожного строительства и может быть использовано при сооружении дорожных или тротуарных покрытий.

Известен элемент мощения, содержащий лицевую и опорную поверхности (см. ГОСТ 17608-91, с.10), при этом опорная поверхность выполнена в виде плоского основания, укладываемого на подстилочный слой (гарцовку) из смеси песка и цемента при соотношении указанных ингредиентов 8-10:1.

Недостатками известного элемента мощения являются его низкие эксплуатационные качества и необходимость использования в составе подстилочного слоя вяжущего вещества (цемента), что приводит к удорожанию строительства дорожного или тротуарного покрытия. В случае отсутствия вяжущего вещества известный элемент мощения подвергается оползневому смещению, что приводит к его боковому смещению и деформации профиля дорожного или тротуарного покрытия. Отсутствие полостей в известном элементе мощения предопределяет его высокую теплопроводность, что не позволяет сохранить перепад температур между лицевой поверхностью элемента и грунтом основания. Это, в свою очередь, приводит к замедлению оттаивания льда с лицевой поверхности элемента мощения во время оттепели в холодный период года, а также в период межсезонья, поскольку лицевая поверхность плохо прогревается от температуры окружающей среды и солнечных лучей из-за контакта опорной поверхности элемента мощения с промерзшим грунтом основания, имеющим более низкую температуру по сравнению с температурой окружающей среды. В результате лицевая поверхность элемента мощения в течение холодного периода года подвергается обмерзанию, что ухудшает эксплуатационные качества покрытия.

Известен элемент мощения, содержащий лицевую поверхность и опорную поверхность, снабженную углублением, свод которого расположен оппозитно лицевой поверхности, и ребрами жесткости, размещенными перпендикулярно лицевой поверхности, торцы которых образуют базовую опорную поверхность элемента мощения (см. описание изобретения к авт. свид. СССР №1423661, М. кл. Е 01 С 3/06, опубл. 15.09.88 г.). Указанный элемент мощения может использоваться при укладке дорожного или тротуарного покрытия без использования в составе подстилочного слоя вяжущего вещества. Поскольку опорная поверхность выполнена с углублением, подстилочный слой при укладке элемента мощения заполняет углубление, препятствуя тем самым проявлению оползневого эффекта при эксплуатации покрытия. При этом вследствие усадки подстилочного слоя при эксплуатации покрытия в своде углубления образуется полость, не заполненная подстилочным слоем, в результате чего площадь опорной поверхности, контактирующая с грунтом основания и передающая усилие нагрузки на грунт основания, ограничивается размером базовой опорной поверхности элемента мощения, которая составляет 30-35% площади его лицевой поверхности.

Недостатком известного элемента мощения являются низкие эксплуатационные качества, а именно его низкая несущая способность при вертикальной нагрузке в процессе эксплуатации покрытия, в случае использования при укладке песчаного подстилочного слоя без вяжущего вещества, обусловленная недостаточной величиной площади опорной поверхности, контактирующей с грунтом основания. Это приводит к оседанию элемента мощения при нагрузках, превышающих 150 кг на один элемент мощения стандартного размера (150×150 мм), и деформации профиля покрытия.

Задачей настоящего изобретения является создание элемента мощения, укладываемого в покрытие без использования вяжущего вещества в составе подстилочного слоя, позволяющего предотвратить деформацию профиля покрытия при его эксплуатации за счет повышения несущей способности элемента мощения.

Поставленная задача решается тем, что в известном элементе мощения, содержащем лицевую поверхность и опорную поверхность, снабженную углублением, свод которого расположен оппозитно лицевой поверхности, и ребрами жесткости, размещенными перпендикулярно лицевой поверхности, торцы которых образуют базовую опорную поверхность элемента мощения, согласно изобретению свод углубления снабжен, по меньшей мере, одной дополнительной опорной поверхностью, размещенной под углом 1-45° к базовой опорной поверхности, при этом суммарная площадь опорной поверхности элемента мощения выбрана в соответствии со следующей зависимостью:

0,5S_лиц≤S_баз+S_доп≤0,75S_лиц,

где S_баз - площадь базовой опорной поверхности, см²,

S_доп - площадь дополнительной опорной поверхности, см²,

S_лиц - площадь лицевой поверхности элемента мощения, см.

В частном варианте выполнения свод углубления имеет форму усеченного ступенчатого конуса.

Благодаря наличию углубления на опорной поверхности элемента мощения подстилочный слой при укладке заполняет его, что позволяет обеспечить фиксацию элемента мощения в горизонтальной плоскости и предотвратить его смещение. При обильном увлажнении и эксплуатации покрытия, выполненного из заявляемых элементов мощения, происходит усадка подстилочного слоя, при этом в своде углубления образуется полость, обеспечивающая теплоизоляцию лицевой поверхности элемента мощения. Наличие этой полости в элементе мощения позволяет снизить его теплопроводность, что приводит к ускорению оттаивания льда с лицевой поверхности элемента мощения во время оттепели в холодный период года и в межсезонье. Лицевая поверхность элемента мощения при этом нагревается до температуры, близкой температуре окружающей среды, а торцы ребер жесткости, опирающиеся на выравнивающий слой грунта основания, имеют более низкую температуру по сравнению с воздухом окружающей среды. Вместе с тем, наличие, по меньшей мере, одной дополнительной опорной поверхности, выполненной в своде углубления элемента мощения, позволяет увеличить суммарную площадь опорной поверхности элемента мощения до 50-75% (0,50-0,75 S_лиц) по отношению к площади лицевой поверхности. Размещение дополнительной опорной поверхности под углом 1-45° к базовой опорной поверхности позволяет обеспечить при усадке подстилочного слоя надежный контакт материала подстилочного слоя с дополнительной опорной поверхностью, а также передачу рабочей нагрузки от дополнительной опорной поверхности на грунт основания. Такое увеличение суммарной площади опорной поверхности элемента мощения обеспечивает увеличение допустимых нагрузок на один элемент мощения стандартного размера (150×150 мм) до 400-450 кг.

Таким образом, при использовании заявляемого элемента мощения обеспечивается снижение себестоимости покрытия за счет использования подстилочного слоя без вяжущего вещества. При этом улучшаются эксплуатационные качества покрытия вследствие предотвращения оползневого эффекта и повышения допустимых рабочих нагрузок на элемент мощения в 2,5-3 раза. Наличие полости в своде углубления позволяет повысить теплоизоляционные свойства элемента мощения, что способствует предотвращению обмерзания лицевой поверхности покрытия во время оттепели в холодное время года и межсезонье.

Предложенное изобретение поясняется чертежами, где на фиг.1 изображено поперечное сечение элемента мощения, на фиг.2 - вид снизу фиг.1, на фиг.3 - вариант выполнения элемента мощения со сводом углубления, имеющим две дополнительные опорные поверхности, на фиг.4 - вариант выполнения шестигранного элемента мощения со сводом углубления, имеющим форму усеченного ступенчатого конуса, на фиг.5 - вид снизу фиг.4, на фиг.6 - элемент мощения на подстилающем слое при укладке покрытия, на фиг.7 - фрагмент покрытия в процессе эксплуатации.

Элемент мощения содержит лицевую поверхность 1 и опорную поверхность, снабженную углублением 2, свод которого расположен оппозитно лицевой поверхности 1. На опорной поверхности выполнены ребра жесткости 3, размещенные перпендикулярно лицевой поверхности 1. Торцы ребер жесткости 3 образуют базовую опорную поверхность 4 элемента мощения. Свод углубления 2 снабжен дополнительной опорной поверхностью 5, размещенной под углом α к базовой опорной поверхности 4. Угол наклона α составляет 1-45°. Суммарная площадь опорной поверхности (а именно базовой опорной поверхности 4 и дополнительной опорной поверхности 5) элемента мощения выбрана в соответствии со следующей зависимостью:

0,5S_лиц≤S_баз+S_доп≤0,75S_лиц,

где S_баз - площадь базовой опорной поверхности, см²,

S_доп - площадь дополнительной опорной поверхности, см²,

S_лиц - площадь лицевой поверхности элемента мощения, см².

В частном варианте выполнения элемент мощения имеет свод углубления 2 в форме усеченного ступенчатого конуса, как показано на фиг.4. В этом варианте выполнения элемент мощения может быть выполнен в виде шестигранного элемента (см. фиг.5), что позволяет расширить область использования заявленного элемента мощения.

Угол β между внутренней поверхностью ребра жесткости 3 и осью элемента мощения составляет 1-3° и имеет технологическое значение при формовании элемента мощения.

Элемент мощения может быть изготовлен из керамических материалов путем сухого прессования или формования с последующим обжигом. Элемент мощения может быть также изготовлен из стекла либо иного материала. На лицевую поверхность 1 может быть нанесено покрытие из люминофоров. Эти варианты исполнения реализуются в зависимости от назначения элемента мощения.

Процесс укладки покрытия с использованием заявленного элемента мощения осуществляют следующим образом.

На грунт основания укладывают выравнивающий слой песка, который увлажняют, а потом утрамбовывают с помощью трамбовок и легких катков до достижения необходимой плотности. На поверхность выравнивающего слоя наносят рыхлый влажный песок без вяжущего вещества, который создает подстилочный слой. Затем на подстилочный слой укладывают элемент мощения таким образом, чтобы углубление 2 полностью заполнилось песком. Лицевую поверхность 1 каждого из элементов мощения, составляющих дорожное или тротуарное покрытие, выставляют по уровню, до образования общей плоской поверхности покрытия. При этом торцы ребер жесткости 3, образующие базовую опорную поверхность 4, опираются на уплотненную поверхность выравнивающего слоя песка, а дополнительная опорная поверхность 5, выполненная в своде углубления 2, опирается на подстилочный слой. Затем обильно увлажняют уложенное покрытие путем полива, в результате чего за счет капиллярного перемещения воды по всему объему подстилочного слоя происходит его интенсивное насыщение водой. Подстилочный слой приобретает подвижность, необходимую для интенсификации его усадки. Усадка подстилочного слоя приводит к созданию незаполненной песком пустоты в своде углубления 2. Поскольку дополнительная поверхность 5 расположена под углом α=1-45° к базовой опорной поверхности 4, при усадке подстилочного слоя песок перемещается под дополнительную опорную поверхность 5 и равномерно уплотняется в объеме углубления 2 без образования пустот под дополнительной опорной поверхностью 5. Это обеспечивает надежный контакт всей опорной поверхности элемента мощения с подстилочным и выравнивающим слоями, передающими нагрузку на грунт основания. Выбор величины угла α наклона дополнительной опорной поверхности 5 к базовой опорной поверхности 4 обусловлен тем, что при угле α менее 1° происходит образование пустот под дополнительной опорной поверхностью 5, что приводит к снижению несущей способности элемента мощения. Вместе с тем, под углом α более 45° происходит разрыхление подстилочного слоя в месте его контакта с дополнительной опорной поверхностью 5, что также приводит к снижению несущей способности элемента мощения.

Проведенные испытания подтвердили высокие эксплуатационные качества элемента мощения, изготовленного в соответствии с предложенным изобретением.

1. Элемент мощения, содержащий лицевую поверхность (1) и опорную поверхность, снабженную углублением (2), свод которого расположен оппозитно лицевой поверхности (1), и ребрами жесткости (3), размещенными перпендикулярно лицевой поверхности (1), торцы которых образуют базовую опорную поверхность (4) элемента мощения, отличающийся тем, что свод углубления (2) снабжен, по меньшей мере, одной дополнительной опорной поверхностью (5), размещенной под углом 1-45° к базовой опорной поверхности (4), при этом суммарная площадь опорной поверхности элемента мощения выбрана в соответствии со следующей зависимостью:

0,5S_лиц≤S_баз+S_доп≤0,75S_лиц,

где S_баз - площадь базовой опорной поверхности (4), см²;

S_доп - площадь дополнительной опорной поверхности (5), см²;

S_лиц - площадь лицевой поверхности (1) элемента мощения, см².

2. Элемент мощения по п.1, отличающийся тем, что свод углубления (2) имеет форму усеченного ступенчатого конуса.