Патент на изобретение №2202023

(54) ДОРОЖНОЕ ПОКРЫТИЕ

(57) Реферат:

Дорожное покрытие включает последовательно расположенные на дорожном основании трещинопрерывающий слой, выполненный в виде подгрунтовки на основе комплексного органического вяжущего, содержащего блок-сополимер типа стирол-бутадиен-стирол, защитный слой и несущий нагрузку слой, выполненный из полимерасфальтобетона на основе комплексного органического вяжущего, содержащего блок-сополимер типа стирол-бутадиен-стирол, при этом комплексное органическое вяжущее, содержащееся в трещинопрерывающем и несущем нагрузку слоях, имеет температуру хрупкости, равную минимальной температуре наиболее холодных суток района эксплуатации названного покрытия, и показатель эластичности при 0^oС не менее 70%, а между несущим нагрузку слоем и трещинопрерывающим слоем покрытие дополнительно содержит защитный слой. Технический результат: повышение устойчивости покрытия к сдвиговым и растягивающим деформирующим усилиям, возникающим в результате температурного воздействия окружающей среды, повышение длительности эксплуатации. 4 з.п. ф-лы.

Изобретение относится к строительству асфальтобетонных покрытий автомобильных дорог, в том числе высоких категорий, взлетно-посадочных полос аэродромов, покрытий мостов, а точнее касается дорожного покрытия и может быть использовано при ремонте и реконструкции асфальтобетонных покрытий.

Известно дорожное покрытие, обладающее высокими эксплуатационными свойствами, которое включает расположенный на дорожном основании слой на основе битума, армированный нитепрошивной сеткой из стекловолокна, уложенной эквидистантно поверхности покрытия (см. RU 2124089, С1, опубл. 27.12.98, МКИ: Е 01 C 7/32). Для придания дорожному покрытию значительной несущей способности и прочности как при воздействии сдвиговых, так и растягивающих деформирующих усилий в названном дорожном покрытии использована сетка с определенным соотношением размеров ячеек, в которой направление прошивки должно совпадать с направлением движения транспортных средств. Таким образом при выполнении указанного дорожного покрытия необходимо четко соблюдать условие ориентирования нитепрошивной сетки в отношении последующего движения транспортных средств.

Известно также дорожное покрытие, содержащее последовательно расположенные на дорожном основании первый слой из шлаковой асфальтобетонной смеси, промежуточный трещинопрерывающий слой из геосетки, выполненной из стеклонитей и обработанной отходами коксохимического производства, и второй слой из шлаковой асфальтобетонной смеси, выполняющий роль несущего нагрузку слоя.

Указанное дорожное покрытие, взятое нами в качестве прототипа и описанное в RU, 2144106, С1, опубл. 26.01.2000, МКИ: Е 01 С 7/18, обеспечивает достижение достаточно высоких характеристик дорожного полотна в отношении его прочности, сдвигоустойчивости.

Указанные дорожные покрытия обладают высокими прочностными характеристиками, однако под воздействием деформирующих усилий, которые возникают в результате температурного воздействия окружающей среды и динамического воздействия колес автомобилей, приводят к появлению в дорожном основании трещин и иных разрушений его структуры, эти покрытия не способны сохранить свои первоначальные характеристики и выходят из строя из-за последующего нарушения структуры несущего нагрузку слоя, то есть появления в несущем нагрузку слое трещин, выбоин и другого рода разрушений.

В основу заявляемого изобретения положена задача создать устойчивое к сдвиговым и растягивающим деформирующим усилиям, возникающим в основании в результате температурного воздействия окружающей среды, дорожное покрытие, пригодное к длительной эксплуатации при сохранении структуры несущего нагрузку слоя.

Эта задача решается при создании дорожного покрытия, включающего несущий нагрузку слой и трещинопрерывающий слой, расположенные на дорожном основании, в котором трещинопрерывающий слой выполнен в виде подгрунтовки на основе комплексного органического вяжущего, содержащего блок-сополимер типа стирол-бутадиен-стирол, и нанесен непосредственно на дорожное основание, несущий нагрузку слой выполнен из полимерасфальтобетона на основе комплексного органического вяжущего, содержащего блок-сополимер типа стирол-бутадиен-стирол, при этом комплексное органическое вяжущее, содержащееся в трещинопрерывающем и несущем нагрузку слоях, имеет показатель температуры хрупкости, равный минимальной температуре наиболее холодных суток района эксплуатации названного покрытия, и показатель эластичности при 0^oС не менее 70%, а между несущим нагрузку слоем и трещинопрерывающим слоем покрытие дополнительно содержит защитный слой.

Согласно изобретению, целесообразно, чтобы трещинопрерывающий слой имел толщину от около 1,5 мм до около 25 мм.

Согласно изобретению, целесообразно, чтобы защитный слой состоял по существу из изоляционной плиты, в которой по меньшей мере один внутренний слой содержит 10-60 мас.% органического вяжущего, 40-90 мас.% минерального компонента, включающего известняковый минеральный материал или отсев дробления основных и/или кислых горных пород или по меньшей мере 10 мас.% известнякового минерального материала и не более 90 мас.% отсева дробления основных и/или кислых горных пород, а оба ее внешних слоя выполнены из гидрофобизированного волокнистого материала или гидрофобизированной полимерной сетки или кровельного материала или гидроизоляционного материала.

Согласно изобретению, целесообразно, чтобы защитный слой был образован кровельным гидроизоляционным материалом типа рубероид.

Согласно изобретению, целесообразно, чтобы защитный слой был образован из песка природного с содержанием пылеватых частиц до 5 мас.% или песка дробленого с содержанием пылеватых частиц до 9 мас.%.

Дальнейшие цели и преимущества заявляемого изобретения станут ясны из последующего подробного описания дорожного покрытия и конкретных примеров.

Дорожное покрытие, согласно изобретению, может быть создано как на старом изношенном дорожном покрытии, так и на предварительно подготовленном земляном полотне, после последовательной укладки на него конструктивных слоев дорожного основания и/или промежуточных опорно-несущих элементов. При этом дорожное основание может быть выполнено из монолитного бетона или железобетона или плотного щебеночного слоя или представлять собой сборную конструкцию из бетонных или железобетонных плит или может быть сборно-монолитным. При реконструкции или ремонте дорожного покрытия основанием может служить уплотненный старый асфальтобетонный или цементобетонный слой, имевший трещины, швы и выбоины. Для достижения требуемых прочностных характеристик заявляемого дорожного покрытия осуществляют ремонт и/или реконструкцию дорожного основания путем расчистки, удаления изношенного асфальтобетона. При ремонте частично изношенного асфальтобетона осуществляют заделку выемок, трещин, швов и борозд жидким герметизирующим и упруго-деформирующимся материалом, например, резино-битумной мастикой РБМ 60/90, битумно-полимерной мастикой, различными изолами, пеноуретаном типа “макрофлекс”.

Согласно изобретению, заявляемое дорожное покрытие содержит на очищенной и просушенной поверхности дорожного основания трещинопрерывающий слой, выполненный в виде подгрунтовки на основе комплексного органического вяжущего, содержащего полимер. Трещинопрерывающий слой нанесен непосредственно на дорожное основание. В основном трещинопрерывающий слой имеет следующий состав: блок-сополимер типа СБС, индустриальное масло и нефтепродукт, например, битум марки БНД (БНД 60/90, БНД 200/200, БНД 200/300).

Согласно изобретению, целесообразно, чтобы названный трещинопрерывающий слой имел толщину от около 1,5 мм до около 25 мм.

Далее заявляемое дорожное покрытие содержит нанесенный на трещинопрерывающий слой защитный слой, обеспечивающий сохранение толщины названного трещинопрерывающего слоя и герметичное соединение основания и несущего нагрузку слоя.

На защитном слое заявляемое дорожное покрытие содержит несущий нагрузку слой, выполненный из полимерасфальтобетона на основе комплексного органического вяжущего, содержащего полимер. В основном несущий нагрузку слой имеет следующий состав: щебень (фракции 5-10 мм или фракции 5-15 мм), песок, минеральный порошок как активированный, так и неактивированный, отвечающий требованиям ГОСТа 16557 (например, известковую или доломитовую муку), блок-сополимер типа СБС, индустриальное масло и нефтепродукт, например, битум марки БНД (БНД 60/90).

Полимерсодержащие комплексные органические вяжущие, входящие в состав как полимерасфальтобетона, из которого выполнен несущий нагрузку слой, так и названный выше трещинопрерывающий слой, имеют показатель температуры хрупкости, равный минимальной температуре наиболее холодных суток района эксплуатации названного покрытия, и показатель эластичности при 0^oС не менее 70%.

Указанные показатели достигаются, например, в основном при следующем составе комплексных органических вяжущих, входящих в состав полимерасфальтобетона, мас.%:
Блок-сополимер типа СБС марки ДСТ-30-01 – 2 – 6
Индустриальное масло марки И-40А – 5 – 36
Битум марки БНД 60/90 – Остальное до 100
Указанные показатели достигаются, например, в основном при следующем составе комплексных органических вяжущих, входящих в состав трещинопрерывающего слоя, мас.%:
Блок-сополимер типа СБС марки Кратон Д 1101 – 5 – 20
Индустриальное масло марки И-40А – 10 – 35
Битум марки БНД 60/90; БНД 200/300 – Остальное до 100
Более конкретно указанные показатели достигаются для Московского региона при использовании комплексных органических вяжущих следующих составов: 10 мас. % блок-сополимера типа СБС марки Кратон Д-1101, 90 мас.% сырья для производства вязких нефтяных дорожных битумов (ТУ 38 101582-88); 3,5 мас.% блок-сополимера типа СБС марки ДЕТ-30-01, 17,5 мас.% индустриального масла марки И-40 А, 79 мас.% битума марки БНД 60/90; для Ставропольского региона при использовании комплексных органических вяжущих следующих составов: 5 мас. % блок-сополимера типа СБС марки Кратон Д-1101, 95 мас.% сырья для производства вязких нефтяных дорожных битумов (ТУ 38 101582-88); 3,3 мас.% блок-сополимера типа СБС марки ДЕТ-30-01, 13 мас.% индустриального масла марки И-40 А, 83,7 мас.% битума марки БНД 60/90; для Кемеровского региона при использовании комплексных органических вяжущих следующих составов: 17,5 мас. % блок-сополимера типа СБС марки Кратон Д-1101, 5 мас.% индустриального масла марки И-40 А, 77,5 мас.% сырья для производства вязких нефтяных дорожных битумов (ТУ 38 101582-88); 3,7 мас.% блок-сополимера типа СБС марки ДЕТ-30-01, 28 мас.% индустриального масла марки И-40 А, 68,3 мас.% битума марки БНД 60/90.

Расположенный на трещинопрерывающем слое защитный слой обеспечивает сохранение толщины подгрунтовки, которая образует названный трещинопрерывающий слой, а также обеспечивает герметичное соединение основания и несущего нагрузку слоя, расположенного на защитном слое.

Согласно изобретению, защитный слой может представлять собой либо по существу листовую конструкцию из уложенных одна рядом с другой изоляционных плит, имеющих слоистую структуру, в каждой из которых по меньшей мере один внутренний слой содержит 10-60 мас.% органического вяжущего и 40-90 мас.% минерального компонента, включающего известняковый минеральный материал или отсев дробления основных и/или кислых горных пород или по меньшей мере 10 мас. % известнякового минерального материала и не более 90 мас.% отсева дробления основных и/или кислых горных пород, а оба ее внешних слоя выполнены из гидрофобизированного волокнистого материала или гидрофобизированной полимерной сетки или кровельного материала или гидроизоляционного материала. Либо защитный слой может представлять собой либо по существу листовую конструкцию из кровельного гидроизоляционного материала типа рубероид, либо может представлять собой слой песка природного с содержанием пылеватых частиц до 5 мас.% или песка дробленого с содержанием пылеватых частиц до 9 мас.%.

Получаемое дорожное покрытие сохраняет высокую прочность, сдвигоустойчивость и трещиностойкость, так как его несущий нагрузку слой не испытывает сдвиговых и растягивающих деформирующих усилий, возникающих в дорожном основании в результате температурного воздействия окружающей среды и динамического воздействия колес автомобилей, что объясняется тем, что слой, нанесенный на основание, принимает на себя нагрузки при деформациях основания. При этом слой подгрунтовки работает на растяжение и распределяет и компенсирует возникающие в дорожном покрытии внутренние напряжения, иными словами, благодаря собственной устойчивости к температурным воздействиям, прерывает распространение трещин, возникающих в основании, на вышерасположенные слои – защитный слой и несущий нагрузку слой.

Таким образом благодаря изобретению создано дорожное покрытие, устойчивое к сдвиговым и растягивающим деформирующим усилиям, а также различным внутренним напряжениям, возникающим в дорожном основании в результате температурного воздействия окружающей среды и приводящим к образованию отраженных трещин. Предлагаемое покрытие пригодно к длительной эксплуатации при сохранении верхнего слоя покрытия без отраженных трещин или с минимальным количеством отраженных трещин.

Указанный эффект достигается только при выполнении условия, заявляемого в настоящем изобретении, а именно комплексное органическое вяжущее, содержащееся в полимерасфальтобетоне и в названном выше трещинопрерывающем слое, должно иметь показатель температуры хрупкости, равный или более низкий, чем минимальная температура наиболее холодных суток района эксплуатации названного покрытия, и показатель эластичности при 0^oС не менее 70%.

Пример 1
Дорожное покрытие выполнено на автодороге, эксплуатируемой в московском регионе, где минимальная температура наиболее холодных суток составляет минус 35^oС.

Дорожное покрытие включает расположенный на основании из монолитного бетона трещинопрерывающий слой, выполненный в виде подгрунтовки, содержащий 10 маc. % блок-сополимера типа СБС марки Кратон Д-1101; 90 мас.% сырья для производства вязких нефтяных дорожных битумов (ТУ 38 101582-88). Указанное комплексное органическое вяжущее имеет показатель температуры хрупкости, равный минус 37^oС, и показатель эластичности при 0^oС, равный 97%.

Толщина трещинопрерывающего слоя составляет около 1,5 мм.

На трещинопрерывающем слое дорожного покрытия расположен защитный слой, состоящий из песка природного с содержанием пылеватых частиц до 5 мас.% и дробленого песка с содержанием пылеватых частиц до 9 мас.%.

На защитном слое дорожного покрытия расположен несущий нагрузку слой из полимерасфальтобетона, содержащего вяжущее следующего состава: 3,5 мас.% блок-сополимера типа СБС марки ДЕТ-30-01; 17,5 мас.% индустриального масла марки И-40 А; 79 мас.% битума марки БНД 60/90, а также минеральную часть следующего состава: 75 мас.% щебня, 15 мас.% песка, 10 мас.% минерального порошка. Комплексное органическое вяжущее, содержащееся в полимерасфальтобетоне, имеет показатель температуры хрупкости, равный минус 36^oС, и показатель эластичности при 0^oС, равный 91%.

Указанное дорожное покрытие устойчиво к сдвиговым и растягивающим деформирующим усилиям, а также различным внутренним напряжениям, возникающим в дорожном основании в результате температурного воздействия окружающей среды и динамического воздействия колес автомобилей, которые приводят к образованию отраженных трещин. Указанное покрытие после длительной эксплуатации сохраняет верхний несущий нагрузку слой без появления отраженных трещин.

Пример 2
Дорожное покрытие выполнено на автодороге, эксплуатируемой в Ставропольской области, где минимальная температура наиболее холодных суток составляет минус 26^oС.

Дорожное покрытие включает расположенный на основании из асфальтобетона трещинопрерывающий слой, выполненный в виде подгрунтовки, содержащий 5 мас.% блок-сополимера типа СБС марки Кратон Д-1101; 95 мас.% сырья для производства вязких нефтяных дорожных битумов (ТУ 38 101582-88). Указанное комплексное органическое вяжущее имеет показатель температуры хрупкости, равный минус 30^oС, и показатель эластичности при 0^oС, равный 96%.

Толщина указанного трещинопрерывающего слоя составляет около 4 мм.

На трещинопрерывающем слое дорожного покрытия расположен защитный слой, выполненный из изоляционных плит, имеющих размер 1000 2000 7 мм. Каждая плита содержит три не отделяющихся один от другого слоя. Первый внешний слой имеет размер 1000 2000 1 мм и выполнен из нетканого полотна, пропитанного битумом кровельным марки БНК 90/40 ГОСТ 8771-76. Второй внутренний слой имеет размер 1000 2000 5 мм и содержит 50 мас.% битума нефтяного марки Б ГОСТ 21822-76, 25 мас. % известнякового минерального порошка, содержащего более 70 мас. % частиц фракции менее 0,071 мм, и 25 мас.% отсева дробления основных горных пород, имеющих частицы фракции менее 5 мм. Третий внешний слой имеет размер 1000 2000 1 мм и выполнен из нетканого полотна, пропитанного битумом кровельным марки БНК 90/40 ГОСТ 8771-76.

На защитном слое дорожного покрытия расположен несущий нагрузку слой из полимерасфальтобетона, содержащего вяжущее следующего состава: 3,3 мас.% блок-сополимера типа СБС марки ДЕТ-30-01; 13 мас.% индустриального масла марки И-40 А; 83,7 мас.% битума марки БНД 60/90, а также минеральную часть следующего состава: 75 мас.% песка, 25 мас.% минерального порошка. Указанное комплексное органическое вяжущее имеет показатель температуры хрупкости, равный минус 27^oС, и показатель эластичности при 0^oС, равный 86%.

Указанное дорожное покрытие устойчиво к сдвиговым и растягивающим деформирующим усилиям, а также различным внутренним напряжениям, возникающим в дорожном основании в результате температурного воздействия окружающей среды и динамического воздействия колес автомобилей, которые приводят к образованию отраженных трещин. Указанное покрытие после длительной эксплуатации сохраняет верхний несущий нагрузку слой без появления отраженных трещин.

Пример 3
Дорожное покрытие выполнено на автодороге, эксплуатируемой в Кемеровской области, где минимальная температура наиболее холодных суток составляет минус 46^oС.

Дорожное покрытие включает расположенный на основании из цементобетона трещинопрерывающий слой, выполненный в виде подгрунтовки, содержащий 17,5 мас. % блок-сополимера типа СБС марки Кратон Д-1101; 5 мас.% индустриального масла марки И-40 А; 77,5 мас.% сырья для производства вязких нефтяных дорожных битумов (ТУ 38 101582-88). Указанное органическое вяжущее имеет показатель температуры хрупкости, равный минус 47^oС, и показатель эластичности при 0^oС, равный 98%.

Толщина трещинопрерывающего слоя составляет около 25 мм.

На трещинопрерывающем слое дорожного покрытия расположен защитный слой, состоящий из кровельного гидроизоляционного материала типа рубероид.

На защитном слое дорожного покрытия расположен несущий нагрузку слой из полимерасфальтобетона, содержащего вяжущее следующего состава: 3,7 мас.% блок-сополимера типа СБС марки ДЕТ-30-01; 28 мас.% индустриального масла марки И-40 А; 68,3 мас.% битума марки БНД 60/90, а также минеральную часть следующего состава: 50 мас.% щебня, 25 мас.% песка, 25 мас.% минерального порошка. Названное комплексное органическое вяжущее имеет показатель температуры хрупкости, равный минус 46^oС, и показатель эластичности при 0^oС, равный 96%.

Указанное дорожное покрытие устойчиво к сдвиговым и растягивающим деформирующим усилиям, а также различным внутренним напряжениям, возникающим в дорожном основании в результате температурного воздействия окружающей среды и динамического воздействия колес автомобилей, которые приводят к образованию отраженных трещин. Указанное покрытие после длительной эксплуатации сохраняет верхний несущий нагрузку слой без появления отраженных трещин.

Формула изобретения

1. Дорожное покрытие, включающее несущий нагрузку слой и трещинопрерывающий слой, расположенные на дорожном основании, отличающееся тем, что трещинопрерывающий слой выполнен в виде подгрунтовки на основе комплексного органического вяжущего, содержащего блок-сополимер типа стирол-бутадиен-стирол, и нанесен непосредственно на дорожное основание, несущий нагрузку слой выполнен из полимерасфальтобетона на основе комплексного органического вяжущего, содержащего блок-сополимер типа стирол-бутадиен-стирол, при этом комплексное органическое вяжущее, содержащееся в трещинопрерывающем и несущем нагрузку слоях, имеет температуру хрупкости, равную минимальной температуре наиболее холодных суток района эксплуатации названного покрытия, и показатель эластичности при 0^oС не менее 70%, а между несущим нагрузку слоем и трещинопрерывающим слоем покрытие дополнительно содержит защитный слой.

2. Дорожное покрытие по п.1, отличающееся тем, что трещинопрерывающий слой имеет толщину от около 1,5 мм до около 25,0 мм.

3. Дорожное покрытие по п.1, отличающееся тем, что защитный слой состоит по существу из изоляционной плиты, в которой по меньшей мере один внутренний слой содержит 10-60 мас.% органического вяжущего и 40-90 мас.% минерального компонента, включающего известняковый минеральный материал или отсев дробления основных и/или кислых горных пород или по меньшей мере 10 мас.% известнякового минерального материала и не более 90 мас.% отсева дробления основных и/или кислых горных пород, а оба внешних слоя изоляционной плиты выполнены из гидрофобизированного волокнистого материала или гидрофобизированной полимерной сетки или кровельного материала или гидроизоляционного материала.

4. Дорожное покрытие по п.1, отличающееся тем, что защитный слой состоит по существу из кровельного гидроизоляционного материала типа рубероид.

5. Дорожное покрытие по п.1, отличающееся тем, что защитный слой состоит по существу из песка природного с содержанием пылеватых частиц до 5 мас.% или песка дробленого с содержанием пылеватых частиц до 9 мас.%.

MM4A Досрочное прекращение действия патента Российской Федерации на изобретение из-за неуплаты в установленный срок пошлины за поддержание патента в силе

Дата прекращения действия патента: 07.08.2005

Извещение опубликовано: 20.06.2006 БИ: 17/2006