способ бетонирования дорожных и аэродромных покрытий

Формула изобретения

Способ бетонирования дорожных и аэродромных покрытий со слоем износа, включающий установку опалубки и арматуры, укладку и разравнивание крупного заполнителя, нагнетание раствора вяжущего, отличающийся тем, что на подготовленное основание послойно укладывают крупный заполнитель и арматуру, причем армирование выполняют фибровой арматурой в зоне по высоте, равной 0,4-0,6 толщины конструкции, затем заполняют раствором вяжущего межзерновое пространство крупного заполнителя на высоту меньшую толщины слоя крупного заполнителя на 0,3-0,5 среднего диаметра его зерен, после этого выполняют слой износа, для чего до начала схватывания бетонной смеси на ее поверхность наносят слой сухой смеси высокопрочного минерального вяжущего и выполняют отделку поверхности конструкции.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области строительства и может быть использовано при устройстве дорожных покрытий повышенной надежности и устойчивости к высоким нагрузкам при эксплуатации.

Известен способ бетонирования цементобетонных покрытий, заключающийся в укладке в опалубку предварительно приготовленной бетонной смеси с уплотнением и отделкой поверхности конструкции [1].

Этот способ обеспечивает высокую среднюю прочность конструкции по высоте и ровность поверхности конструкции. Однако низкая сопротивляемость верхнего слоя покрытия температурно-влажностным воздействиям (попеременному замораживанию и оттаиванию, пересушиванию и др.) приводит к шелушению и выкрашиванию поверхности бетона, обламыванию кромок швов, возникновению трещин. Ремонт поверхностных повреждений для предохранения нижележащего бетона от дальнейших разрушений требует больших затрат и практически трудноосуществим.

Известен способ устройства покрытий жесткого типа, заключающийся в бетонировании непрерывно армированной конструкции в два слоя, верхний из которых служит для защиты нижнего конструктивного слоя и выполняется из цементобетона высокой прочности [2].

Этот способ повышает надежность покрытия, увеличивает срок его службы. Однако он обладает следующими недостатками: необходимостью перемешивания в смесителе всех составляющих бетонной смеси, в том числе и крупного заполнителя, недостаточное сцепление между верхним и нижним слоями покрытия, обусловленное расслаиванием бетонной смеси при укладке, и образованием на гладкой поверхности низкопрочного цементно-песчаного камня.

Известен способ бетонирования плитных конструкций, заключающийся в послойной укладке в опалубку крупного заполнителя и арматуры с последующим нагнетанием в засыпку раствора вяжущего и отделкой поверхности конструкции [3].

Этот способ является наиболее близким к предлагаемому изобретению и поэтому принят за прототип.

Однако известный способ обладает недостатками, наиболее существенными из которых являются следующие: преждевременный физический износ и разрушение покрытия, низкая коррозиостойкость покрытия, его неравнопрочность по длине и ширине, вызванная большим количеством продольных и поперечных швов, в зоне которых происходит ослабление поверхностного слоя, невозможность рационального применения защитного покрытия в зависимости от условий эксплуатации и обеспечения его надежного сцепления с нижним конструктивным слоем.

Задачей заявляемого изобретения является повышение долговечности и надежности покрытия за счет обеспечения его стойкости к эксплуатационным и климатическим воздействиям.

Для решения поставленной задачи на подготовленное основание послойно укладывают крупный заполнитель и арматуру, причем армирование выполняют фибровой арматурой в зоне по высоте, равной 0,4...0,6 толщины конструкции, затем заполняют раствором вяжущего межзерновое пространство крупного заполнителя на высоту, меньшую толщины слоя крупного заполнителя на 0,3...0,5 среднего диаметра его зерен, а затем выполняют слой износа и выполняют отделку поверхности конструкции.

Причем устройство слоя износа выполняют до начала схватывания бетонной смеси, для чего на ее поверхность наносят слой сухой смеси из высокопрочного минерального вяжущего.

Рассмотрим способ подробнее. Операции по подготовке основания, установке опалубки, доставке к месту работ материалов и оборудования выполняют традиционными способами, и сложности не вызывают.

Укладку крупного заполнителя в опалубку осуществляют слоями, равными половине проектной толщины. Разравнивание крупного заполнителя осуществляют механизированным способом.

Укладку фибровой арматуры выполняют в центральной части сечения конструкции в зоне по высоте 0,4...0,6 проектной толщины от поверхности покрытия. Арматуру равномерно распределяют по всей площади конструкции для восприятия значительных растягивающих температурных напряжений. При таком армировании сокращается потребное количество продольных и поперечных швов, а образующиеся поперечные волосяные трещины распределяются равномерно и ограничиваются по ширине раскрытия. Арматура укладывается направленно вдоль длинной стороны конструкции, тем самым усиливая трещиностойкость и надежность покрытия в наиболее опасном направлении.

В случае применения стальной арматуры диаметром 6...8 мм расход ее находится в пределах 5...7 кг/м². При меньших параметрах армирования из-за большой ширины раскрытия трещин происходит нарушение сплошности конструкции, а при больших параметрах затрудняется заполнение перового пространства раствором вяжущего и перерасходуется сталь.

Нагнетание раствора вяжущего в поровое пространство крупного заполнителя осуществляют с открытой поверхности конструкции на высоту, меньшую проектной толщины слоя бетона, на величину, равную 0,3...0,5 среднего размера зерна крупного заполнителя.

Нагнетание раствора вяжущего выполняют, например, при помощи вибробруса, перемещаемого на поверхности конструкции со скоростью, обеспечивающей заполнение межзернового пространства на заданную высоту.

Повышенная деформативность при высоких температурах, недостаточные сроки безремонтной службы не всегда позволяют использовать асфальтобетон для верхнего слоя дорог, обеспечивающих движение тяжелого автотранспорта, а также для покрытия групповых стоянок самолетов и перронов аэродромов.

Для верхнего слоя аэродромных и дорожных покрытий с тяжелыми условиями эксплуатации применяют слой износа, для чего используют сухую смесь из высокопрочного минерального вяжущего, нанесенную на поверхность до начала схватывания бетонной смеси.

Слой износа из высокопрочного минерального вяжущего обеспечивает долговечность покрытия за счет высоких физико-механических характеристик: большой прочности на растяжение, ударной прочности, трещиностойкости, огнестойкости, износостойкости и коррозиостойкости, качественной фактуры поверхности. При воздействии на бетон механических или тепловых ударов защитный слой обеспечивает защиту арматуры и нижнего слоя бетона и не выкрашивается у поверхности. Для обеспечения хорошего сцепления и создания необходимой плотности сухую смесь из высокопрочного минерального вяжущего наносят механизированным способом до начала схватывания бетона нижнего слоя. Приготовленная сухая смесь подается к соплу и выбрасывается на поверхность.

Такой способ укладки позволяет полностью заполнить искусственные неровности нижнего слоя и создать на поверхности ровный и плотный слой износа, обеспечить надежное сцепление слоев и предотвратить их отслаивание.

Общими признаками с наиболее близким аналогом является выполнение следующих операций: укладка крупного заполнителя в опалубку и арматуры на подготовленное основание с последующим нагнетанием раствора вяжущего.

Новыми признаками являются следующие операции: армирование выполняют фибровой арматурой по высоте, равной 0,4...0,6 толщины конструкции, затем заполняют раствором вяжущего межзерновое пространство крупного заполнителя на высоту, меньшую толщины слоя крупного заполнителя на 0,3...0,5 среднего диаметра его зерен, после этого выполняют слой износа покрытия, для чего до начала схватывания бетонной смеси на ее поверхность наносят слой сухой смеси высокопрочного минерального вяжущего. Эти признаки не выявлены из существующего уровня техники, что позволяет сделать вывод о соответствии изобретения условию патентоспособности "изобретательский уровень".

Для раскрытия сведений, подтверждающих возможность осуществления заявленного способа, рассмотрим операции, его составляющие.

1. Подготовку основания и установку опалубки.

2. Доставку к месту работ материалов и оборудования.

3. Укладку и разравнивание крупного заполнителя в опалубку слоями, равными половине проектной толщины.

4. Укладку фибровой арматуры по высоте, равной 0,4...0,6 толщины конструкции (в случае применения стальной арматуры диаметром 6...8 мм, расход ее находится в пределах 5...7 кг/м²).

5. Заполнение раствором вяжущего пустот крупного заполнителя на высоту, меньшую проектной толщины слоя бетона на 0,3...0,5 среднего размера зерна крупного заполнителя.

6. Нанесение на поверхность слоя сухой смеси из высокопрочного минерального вяжущего до начала схватывания бетонной смеси нижнего слоя.

7. Выполнение отделки поверхности конструкции.

Для выполнения работ используют следующие материалы: цемент активностью 40 МПа, гранитный щебень фракции 20...40 мм, песок с модулем крупности 2,3, с максимальной крупностью зерен 2,5 мм, арматура класса AI8 мм, высокопрочное минеральное вяжущее. Для бетонирования нижнего слоя покрытия применяют цементно - песчаный раствор подвижностью 11...11,5 см. Для устройства слоя износа покрытия используют сухую смесь из высокопрочного минерального вяжущего.

Работы выполняют в последовательности, изложенной в материалах заявки на предлагаемое изобретение.

Осмотр конструкции после бетонирования показывает хорошее качество поверхности, отсутствие трещин и раковин. Наблюдение за участками покрытия при эксплуатации подтверждает их высокую надежность, отслаивания верхнего слоя от нижнего не происходит.

Подтверждением решения поставленной задачи является следующее. Увеличение сроков эксплуатации покрытия на 20...30%, снижение затрат на содержание и ремонт покрытий на 15...20%, повышение надежности работы покрытия в период эксплуатации.

Вышесказанное позволяет сделать вывод о соответствии изобретения условию патентоспособности "промышленная применимость".

Литература

1. Г. М. Бадьин, А.В. Мещанинов. Технология строительного производства. СПб. Стройиздат, 1987 г., стр. 267...270.

2. В.Ф. Бабков, В.И. Некрасов, Т.Н. Щилиянов. Автомобильные дороги, Москва, Транспорт, 1983 г., стр.200.

3. П. В. Проценко, Г.В. Лукьянчик, Н.И. Пушкарь, В.Н.Денисов. Авторское свидетельство СССР 1519888. Способ бетонирования плитных конструкций. 24.08.1987 г.