Способ ремонта асфальтобетонных покрытий в зимних условиях и композиционная смесь материалов для его осуществления

Изобретение относится к области автомобильных дорог с асфальтобетонным покрытием, в частности к профилактическому ремонту дефектов и ямок на поверхности дороги. Технический результат: создание способа ремонта асфальтобетонных покрытий в зимних условиях. Способ ремонта асфальтобетонных покрытий в зимних условиях заключается в производстве ямочного ремонта дорожных покрытий при температуре воздуха до -10°С горячей асфальтобетонной дорожной смесью на основе вязких или жидких дорожных битумов, укладываемой в предварительно разогретое дефектное место. Ремонт покрытий при температуре воздуха до -10°С производят в следующей последовательности: дефектное место покрытия обрабатывают 30%-ным водным раствором хлористого кальция из расчета 0,5 литра раствора на один квадратный метр обрабатываемой поверхности, в обработанное место заливают заданное количество жидкого натриевого стекла, содержащего дополнительно 8% карбамида, в залитое в ямку жидкое стекло засыпают заданное количество предварительно подготовленной сухой смеси песка и цемента, при этом в результате их смешения происходит мгновенное схватывание и твердение смеси материалов, после чего поверхность отремонтированного участка покрытия обрабатывают 30%-ным водным раствором хлористого кальция, обмазывают ее разжиженным битумом и присыпают песком. Также описана композиционная смесь материалов, отверждаемая в вышеописанном способе. 2 н.п. ф-лы.

 

Изобретение относится к области автомобильных дорог с асфальтобетонным покрытием, в частности к профилактическому ремонту дефектов и ямок на поверхности дороги. В процессе эксплуатации автомобильной дороги неизбежно появляются дефекты на дорожном покрытии.

Наиболее характерными повреждениями асфальтобетонных покрытий являются выбоины, разрушения кромок, проломы и другие разрушения, которые возникают в весенний, осенний и зимний периоды года при пониженных положительных температурах воздуха. Особенно интенсивно происходит разрушение покрытия при циклах замораживания-оттаивания асфальтобетона.

В настоящее время ямочный ремонт дорожных асфальтобетонных покрытий рекомендуется производить при температурах воздуха весной не ниже +5°С, а осенью при +10°С. А с наступлением пониженной температуры воздуха до -10°С асфальтобетонные покрытия рекомендуется ремонтировать смесями на основе вязких или жидких дорожных битумов марки БНД-200/300 или СГ-130/200, см. "Методические рекомендации по ремонту и содержанию автомобильных дорог общего пользования", М., Росавтодор, 2004 г. [1].

В соответствии с этими рекомендациями при ремонте асфальтобетонных покрытий зимой необходимо производить разогрев дефектного места, а затем укладывать в это место горячую асфальтобетонную смесь.

Однако этот способ ремонта в зимних условиях имеет следующие недостатки:

1) отсутствуют необходимые малогабаритные установки для приготовления на месте ремонта горячих асфальтобетонных смесей в зимнее время;

2) заранее приготовленные асфальтобетонные смеси в теплый период года с наступлением отрицательной температуры невозможно разогреть из-за отсутствия специальных установок, а если разогрев смеси и производится, то кустарным способом и в минимальных количествах;

3) доставка горячей смеси к месту проведения ремонта производится, как правило, в не приспособленных для сохранения тепла транспортных средствах, в результате чего происходит довольно быстрое остывание смеси к моменту ее уплотнения (в лучшем случае коэффициент уплотнения при этом составляет 0,95-0,96);

4) в результате вышеперечисленных факторов наблюдается низкое качество ремонта и, как следствие, малые сроки службы отремонтированных дефектных мест, связанные, как правило, прежде всего, с сильной зависимостью от погодных условий и плохой подготовкой таких мест к ремонту, а именно:

- укладка смеси без разогрева дефектного места по причине недостатка разогревательных установок;

- укладка смеси на снег, влажную поверхность или в воду без подгрунтовки и другие нарушения правил;

- недостаточное уплотнение асфальтобетонной смеси в связи с трудностью доставки уплотняющих средств и работы в зимних условиях.

Целью при разработке предлагаемого изобретения является создание способа (технологии) ремонта асфальтобетонных покрытий в зимних условиях и создание композиционной смеси материалов для осуществления данного способа.

Указанная цель и технический результат реализуются следующим образом. В предлагаемом изобретении ямочный ремонт асфальтобетонных покрытий в зимних условиях при температуре воздуха до -10°С производят в следующей последовательности: дефектное место покрытия обрабатывают 30%-ным водным раствором хлористого кальция из расчета 0,5 л раствора на один квадратный метр обрабатываемой поверхности; в обработанное место заливают заданное количество жидкого натриевого стекла; в залитое в ямку жидкое стекло засыпают заданное количество предварительно подготовленной сухой смеси песка и цемента, а в результате их смешения происходит мгновенное схватывание и твердение смеси материалов; поверхность отремонтированного участка покрытия обрабатывают 30%-ным раствором хлористого кальция, а затем эту поверхность обмазывают разжиженным битумом и присыпают песком.

При этом композиционная смесь материалов для осуществления данного способа ремонта асфальтобетонных покрытий в зимних условиях содержит следующие материалы в % по массе:

- жидкое натриевое стекло с плотностью, по меньшей мере, 1,3 г/см³, содержащее дополнительно, по меньшей мере, 8% карбамида - 17%;

- предварительно подготовленную сухую смесь песка с цементом, которая содержит 85% песка и 15%, по меньшей мере, портландцемента - 83%.

В качестве близкого аналога предлагаемому способу можно принять "Методические рекомендации по ремонту и содержанию автомобильных дорог общего пользования", М., Росавтодор, 2004 г. [1].

В предлагаемом изобретении в качестве ремонтной смеси для ямочного ремонта асфальтобетонного покрытия вместо горячей асфальтобетонной смеси использована жидкостекольная смесь материалов, состоящая из двух компонентов: жидкого натриевого стекла в количестве 17% от массы всей смеси и предварительно подготовленной сухой смеси песка и цемента в количестве 83% от массы всей смеси. При их соединении и смешении в дефектном месте покрытия происходит мгновенное схватывание и твердение материалов.

А это исключительно важно и эффективно при ремонте в зимних условиях асфальтобетонных покрытий. При этом приготовление жидкостекольной смеси необходимо производить, используя метод "обратной пропитки", то есть в жидкое стекло засыпают сухую смесь песка и цемента, что не требует даже их перемешивания; при этом происходит мгновенное схватывание и твердение смеси данных материалов.

Для понижения температуры кристаллизации жидкого стекла до -10°С в жидкое стекло вводится противоморозная добавка, например карбамид (мочевина), в количестве, например, 8% по массе.

Второй компонент ремонтной жидкостекольной массы - сухая, предварительно приготовленная смесь песка и цемента - содержит 85% песка и 15%, например, портландцемента.

Предлагаемый способ ремонта асфальтобетонных покрытий в зимних условиях осуществляют следующим образом.

Одной из обязательных технологических операций в процессе ремонта является обработка дефектного места 30%-ным водным раствором хлористого кальция (CaCl₂). Эта операция позволяет растопить ледяные и снежные отложения и обеспечивает хорошую приживаемость ремонтного материала к асфальтобетону. При этом расход раствора должен быть не менее 0,5 литра на один квадратный метр обрабатываемой поверхности.

Затем в подготовленную для ремонта выбоину (ямку), исходя из ее емкости, заливают заданное и необходимое количество жидкого стекла в количестве 17% от общей массы смеси, в которое засыпают заданное количество предварительно подготовленной сухой смеси песка и цемента в количестве 83% от общей массы смеси, а в результате их смешения происходит мгновенное схватывание и твердение смеси.

После выравнивания поверхности жидкостекольной ремонтной массы всю поверхность отремонтированного участка покрытия обрабатывают 30%-ным раствором хлористого кальция, а затем эту поверхность обмазывают разжиженным битумом и присыпают песком. Разжиженный битум готовится непосредственно на месте работ при температуре до -10°С, для чего вязкий битум разжижают бензином в количестве до 40% от массы битума.

Для открытия движения автомобильного транспорта по отремонтированному участку дороги по предлагаемому способу ремонта оказалось достаточным и возможным всего 15-20 минут.

Практически по нормативам для открытия движения транспорта необходимо, чтобы ремонтный материал набрал прочность при сжатии не менее 0,6 МПа в соответствии с требованиями документа "ОДН 218.046-01. Проектирование нежестких дорожных одежд" [2].

Анализ кинетики твердения ремонтной смеси в предлагаемой композиции материалов показал, что необходимая прочность 0,6 МПа при температуре воздуха -10°С обеспечивается уже через 15-20 минут. Через 7 суток прочность данной ремонтной смеси (материала) достигает 2,5 МПа, а в возрасте 14 суток - 2,6 МПа.

Сухие смеси песка и цемента в заданной пропорции 85% песка и 15% цемента предварительно приготавливают путем принудительного перемешивания компонентов в растворомешалке. Сухие смеси хранятся до начала производства работ в герметичных крафтмешках.

Сухие смеси желательно при меньших материальных затратах готовить заранее до наступления отрицательных температур воздуха, что приводит к созданию определенных запасов смеси.

Проведенные исследования влияния длительности времени и условий хранения сухих смесей песка и цемента на их активность дали значительный положительный результат. Для этого партии сухих минеральных смесей с начальной влажностью 2% хранились в герметично закрытых крафтмешках при температуре воздуха +22°С в течение 28 суток.

При этом активность минеральной смеси после хранения в крафтмешках в течение 28 суток повышает предел прочности при сжатии приготовленной жидкостекольной рабочей смеси и возрастает от 2,1 МПа после первых суток хранения до 4,1 МПа после 28 суток хранения. Следовательно, сухие минеральные смеси, приготовленные из предлагаемых компонентов, желательно и необходимо выдерживать, по меньшей мере, в течение 28 суток до их использования в герметичной упаковке.

Таким образом, предлагаемый способ ремонта асфальтобетонных покрытий в зимних условиях имеет ряд положительных качеств по сравнению с известными способами, а именно:

- технологичность и простота в приготовлении ремонтных минеральных смесей при положительных и отрицательных температурах воздуха;

- доступность в материально-техническом обеспечении компонентами материалов смеси;

- достаточно большая длительность хранения до укладки (смешения) заранее приготовленных ремонтных минеральных смесей;

- транспортировка ремонтных смесей к месту работ на любом виде транспорта;

- укладка ремонтных смесей в дефектное место без уплотнения по типу "литых";

- снижение зависимости использования данной технологии от погодных условий;

- существенное повышение срока службы отремонтированного участка асфальтобетонного покрытия;

- быстрый набор прочности в ранние сроки (уже в первые часы) ремонтного материала;

- уменьшение вредного воздействия на рабочий персонал и окружающую среду от применяемых компонентов ремонтного материала;

- относительно низкая стоимость производства ремонтных работ.

Предлагаемый способ ремонта асфальтобетонных покрытий и композиционная смесь материалов опробованы с положительным результатом на опытных участках автомобильной дороги Куйбышев-Венгерово - границы Омской области в зимние периоды 2006 и 2007 годов.

Источники информации

1. "Методические рекомендации по ремонту и содержанию автомобильных дорог общего пользования", М., Росавтодор, 2004 г.

2. "ОДН 218.046-01. Проектирование нежестких дорожных одежд".

1. Способ ремонта асфальтобетонных покрытий в зимних условиях, заключающийся в производстве ямочного ремонта дорожных покрытий при температуре воздуха до -10°С горячей асфальтобетонной дорожной смесью на основе вязких или жидких дорожных битумов, укладываемой в предварительно разогретое дефектное место, отличающийся тем, что ремонт покрытий при температуре воздуха до -10°С производят в следующей последовательности: дефектное место покрытия обрабатывают 30%-ным водным раствором хлористого кальция из расчета 0,5 л раствора на 1 м² обрабатываемой поверхности, в обработанное место заливают заданное количество жидкого натриевого стекла, содержащего дополнительно, по меньшей мере, 8% карбамида, в залитое в ямку жидкое стекло засыпают заданное количество предварительно подготовленной сухой смеси песка и цемента, при этом в результате их смешения происходит мгновенное схватывание и твердение смеси материалов, после чего поверхность отремонтированного участка покрытия обрабатывают 30%-ным водным раствором хлористого кальция, обмазывают ее разжиженным битумом и присыпают песком.

2. Композиционная смесь материалов, отверждаемая в способе по п.1, содержащая следующие материалы, % по массе:
жидкое натриевое стекло с плотностью, по меньшей мере, 1,3 г/см³, содержащее дополнительно, по меньшей мере, 8% карбамида - 17%;
предварительно подготовленную сухую смесь песка и цемента, которая содержит 85% песка и 15%, по меньшей мере, портландцемента - 83%.