Способ повышения износостойкости поверхностного слоя асфальтобетонного дорожного полотна

Изобретение относится к области дорожного строительства и коммунального хозяйства, в частности к способам повышения износостойкости поверхностного слоя асфальтобетонного дорожного полотна. Технический результат: простота и высокая эффективность повышения износостойкости асфальтобетонного дорожного полотна при возможности его полной механизации. Технический результат достигается тем, что ежегодно в качестве вида энергетического воздействия на поверхностный слой дорожного полотна для выявления микротрещин на нем выбирают механическое воздействие путем нарушения целостности, т.е. вскрытия его поверхности, например, обработкой металлическими щетками в режиме микрорезания подобно иглофрезерованию, и заполнение выявленных микротрещин герметизирующим составом осуществляют смачиванием известным способом поверхностного слоя раствора битума на керосине в заданных частях по объему, а шаржирование поверхностного слоя дорожного полотна твердотельными частицами в виде абразивных зерен из минерального вещества, например кварца и гранита, производят путем заданного расположения их на нем и импульсного нагрева абразивных зерен известным способом до температуры не ниже температуры плавления битума при внедрении их в поверхностный слой дорожного полотна известным способом, например дорожными катками. 2 з.п. ф-лы.

 

Изобретение относится к области дорожного строительства и коммунального хозяйства, в частности к способам повышения износостойкости поверхностного слоя асфальтобетонного дорожного полотна дорожной одежды.

Известно, что в общем случае дорожная одежда может включать в себя слой износа, верхний слой дорожного покрытия, нижний слой дорожного покрытия, основание и дополнительный слой с опорой на подстилающий грунт [1]. Таким образом, в дорожной одежде как иерархически построенной системе каждый из указанных слоев размещен для выполнения своего назначения и в целом они системно в ней должны определять и обеспечивать надежно требуемый уровень эксплуатационных характеристик слоя износа покрытия дорожного полотна.

В процессе эксплуатации автомобильных дорог и городских улиц с нежесткой одеждой их слоев, т.е. на дорогах с асфальтобетонным покрытием дорожного полотна, неизбежно появляются на нем дефекты макро- и микроуровней, возникающие как под действием движения транспортных средств, так и под влиянием природно-климатических факторов и исходного качества применяемых материалов и технологии исполнения дорожного полотна.

При этом, все виды деформаций и разрушений дорожного полотна в той или иной мере связаны с проявлением действия различного рода эффектов, каждый их которых имеет свою физическую природу и механизм воздействия на слои дорожной одежды.

Кроме того, на несущую способность и износостойкость асфальтобетонного покрытия дорожного полотна в дорожной одежде на микроуровне влияют и образованные в нем микротрещины, возникающие в результате воздействия на него солнечного излучения, перепада температур и импульсных нагрузок колес транспортных средств. В этом случае, повышение несущей способности асфальтобетонного покрытия путем введения в него, например, армирующих элементов в виде асбестовых волокон [2] или торфа, льняной соломы [3] не дает должного результата, потому, что входящий в него битум в узком диапазоне температур (от плюса до минуса) воздуха резко изменяет свои реологические свойства от вязкотекучего до хрупкого состояния. Следовательно, для системы слоев дорожной одежды с асфальтобетонным покрытием и основанием из сыпучих материалов, подверженному «псевдоожижению» в весенний период от талых вод [4], указанные недостатки, по сути, являются органически присущими ей, и их устранение требует других системных технических решений. По предлагаемому техническому решению близкого аналога (прототипа) не выявлено.

Задача изобретения - повышение износостойкости поверхностного слоя асфальтобетонного дорожного полотна путем избежания появления на нем микротрещин и их роста. Это достигается тем, что ежегодно в качестве вида энергетического воздействия на поверхностный слой дорожного полотна для выявления микротрещин на нем выбирают механическое воздействие путем нарушения целостности, т.е. вскрытия его поверхности, например обработкой металлическими щетками в режиме микрорезания подобно иглофрезерованию, и заполнение выявленных микротрещин герметизирующим составом осуществляют смачиванием известным способом поверхностного слоя раствора битума на керосине в заданных частях по объему, а шаржирование поверхностного слоя дорожного полотна твердотельными частицами в виде абразивных зерен из минерального вещества, например кварца и гранита, производят путем заданного расположения их на нем и импульсного нагрева абразивных зерен известным способом до температуры не ниже температуры плавления битума при внедрении их в поверхностный слой дорожного полотна известным способом, например дорожными катками.

Кроме того, данный способ имеет и другие варианты исполнения. Один из них состоит в том, что в качестве вида энергетического воздействия на поверхностный слой дорожного полотна для выявления микротрещин на нем выбирают импульсное низкотемпературное воздействие на него криогенной жидкостью, например жидким азотом. А другой вариант его исполнения отличается тем, что импульсный нагрев абразивных зерен при внедрении в поверхностный слой дорожного полотна производят выхлопными газами от двигателя дорожного катка.

При эксплуатации в поверхностном слое дорожного полотна от воздействия солнечного излучения (УФ) наблюдается старение битума как составляющей и связующей части асфальтобетонного покрытия и, как следствие, его охрупчивание, что в результате ведет к появлению усталостных микротрещин в нем от воздействующих на него перепадов температур воздуха и импульсных нагрузок колес транспортных средств. Для недопущения роста возникающих микротрещин и преобразования их в дефекты макроуровня (т.е. трещин, впадин и др.) при эксплуатации дорожного полотна необходимо ежегодно, предпочтительно в весенний период, обеспечивать реализацию предлагаемого способа на дорожном полотне в целом или его отдельных участках.

С этой целью поверхностный слой дорожного полотна в сухом состоянии подвергается механическому воздействию путем нарушения целостности, т.е. вскрытия его поверхности обработкой металлическими щетками в режиме микрорезания подобно иглофрезерованию. Затем предварительно приготовленный раствор, состоящий из керосина и битума в заданных соотношениях по объему, например 1 и 0,2, наносится тонким слоем на очищенную поверхность дорожного полотна путем смачивания, т.е. распылением или поливом. Здесь керосин, используется как разжижитель битума, обладающий высокой смачиваемостью поверхностей.

При этом в зоне контакта наносимого слоя раствора с поверхностью дорожного полотна происходит заполнение им его микротрещин как капилляров, а после керосин из наносимого слоя на дорожное полотно естественным образом испаряется. Далее сам процесс шаржирования поверхностного слоя дорожного полотна производят в два приема. Вначале на поверхности дорожного полотна располагают, например путем рассеяния через вибросита абразивные зерна из минерального вещества, т.е. кварца и гранита. После производят импульсный нагрев абразивных зерен, например выхлопными газами от двигателя дорожного катка, до температуры не ниже температуры плавления битума при внедрении абразивных зерен с помощью дорожного катка в поверхностный слой дорожного полотна. Образованный таким образом поверхностный слой дорожного полотна на уровне геометрических параметров абразивных зерен обладает высокими эксплуатационными свойствами по износостойкости, несущей способности и проходимости транспорта. Это достигается тем, что заполнявшая микротрещины прослойка битума сохраняет свою пластичность в более широком диапазоне отрицательных температур, а шаржирование поверхностного слоя абразивными зернами ведет к сжатию (заклиниванию) микротрещин, препятствуя их образованию и росту, и изменяет характер износа с учетом структурного состояния поверхностного слоя дорожного полотна.

Достоинствами предлагаемого технического решения являются:

- простота и высокая эффективность повышения износостойкости дорожного полотна;

- возможность полной механизации реализации предлагаемого способа.

ИСТОЧНИКИ ИНФОРМАЦИИ

1. Сильянов В.В. Транспортно-эксплуатационные качества автомобильных дорог и городских улиц: учебник для студ. высш. учеб. заведений / В.В. Сильянов, Э.Р. Домке. - 3-е изд., стер. - М.: издательский центр «Академия», 2009, - 352 с.

2. Патент РФ на изобретение №2351561 С2 МПК С04В 26/26, C08L 95/00. - Опубл. 10.04.2009 Бюл. №10.

3. Патент РФ на изобретение №2479524 С2 МПК С04В 26/26, C08L 95/00. - Опубл. 20.04.2013 Бюл. №11.

4. Политехнический словарь. Гл. ред. И.И. Артоболевский. - М.: «Советская Энциклопедия», 1976. - 608 с.

1. Способ повышения износостойкости поверхностного слоя асфальтобетонного дорожного полотна, характеризующийся тем, что ежегодно выбирают вид энергетического воздействия на поверхностный слой дорожного полотна для выявления микротрещин на нем, осуществляют заполнение выявленных микротрещин герметизирующим составом и производят шаржирование поверхностного слоя на нем твердотельными частицами, при этом в качестве энергетического воздействия на поверхностный слой дорожного полотна для выявления микротрещин на нем выбирают механическое воздействие путем нарушения целостности, т.е. вскрытия его поверхности, например, обработкой металлическими щетками в режиме микрорезания подобно иглофрезерованию, и заполнение выявленных микротрещин герметизирующим составом осуществляют смачиванием известным способом поверхностного слоя раствора битума на керосине в заданных частях по объему, а шаржирование поверхностного слоя дорожного полотна твердотельными частицами в виде абразивных зерен из минерального вещества, например кварца и гранита, производят путем заданного расположения их на нем и импульсного нагрева абразивных зерен известным способом до температуры не ниже температуры плавления битума при внедрении их в поверхностный слой дорожного полотна известным способом, например дорожными катками.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что в качестве вида энергетического воздействия на поверхностный слой дорожного полотна для выявления микротрещин на нем выбирают импульсное низкотемпературное воздействие на него криогенной жидкостью, например жидким азотом.

3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что импульсный нагрев абразивных зерен при внедрении в поверхностный слой дорожного полотна производят выхлопными газами от двигателя дорожного катка.