способ бетонирования дорожных и аэродромных покрытий

Формула изобретения

Способ бетонирования дорожных и аэродромных покрытий, включающий установку опалубки и арматуры, укладку и разравнивание крупного заполнителя, нагнетание раствора вяжущего, отличающийся тем, что на подготовленное основание укладывают сухую смесь крупного заполнителя и фибровой арматуры, 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 верхний слой покрытия, для чего после начала схватывания бетонной смеси на ее поверхность наносят слой битумной эмульсии, а после набора бетоном 70% прочности укладывают и уплотняют защитный слой из мелкозернистой асфальтобетонной смеси.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области строительства и может быть использовано при устройстве дорожных и аэродромных 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 асфальтобетона или 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 авторами принят за наиболее близкий аналог.

Однако известный способ обладает недостатками, наиболее существенными из которых являются следующие: преждевременный физический износ и разрушение покрытия, низкая коррозиестойкость 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 укладывают сухую смесь крупного заполнителя и фибровой арматуры, 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 верхний слой покрытия.

Устройство верхнего слоя из асфальтобетона выполняют после начала схватывания бетонной смеси, для чего на ее поверхность наносят слой битумной эмульсии, а после набора бетоном 70% прочности укладывают и уплотняют защитный слой из мелкозернистой асфальтобетонной смеси (традиционными способами).

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

Укладку сухой смеси из крупного заполнителя и фибровой арматуры в опалубку производят механизированным способом. Сухая смесь приготовляется перемешиванием крупного заполнителя и фибровой арматуры в смесителе.

Фибровая арматура, равномерно распределенная в сухой смеси, сокращает потребное количество продольных и поперечных швов, повышает трещиностойкость и надежность покрытия.

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. Незаполненное раствором пространство у открытой поверхности конструкции придает ей искусственную шероховатость, а большое количество щебня в поверхностном слое обеспечивает его значительную прочность и надежность сцепления с верхним слоем.

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

Для повышения износостойкости сети автомобильных дорог и для аэродромных покрытий на участках мест стоянок и рулежных дорожках применяют верхний слой из асфальтобетона. Такое покрытие устойчиво к природным температурно-влажностным воздействиям и использованию антиобледенителей, меньше подвержено оледенению, поглощает механические удары от движущегося транспорта, технологично в строительстве, содержании и ремонте, надежно в эксплуатации и относительно недорого.

При устройстве верхнего слоя из асфальтобетона после начала схватывания бетонной смеси через 1...2 часа после затворения водой на поверхность бетона наносят слой битумной эмульсии. Этот слой защищает бетон от обезвоживания, создавая благоприятные условия для твердения.

Жесткость структуры нижнего слоя бетона, обусловленная контактным расположением зерен крупного заполнителя, обеспечивает определенную структурную прочность (0,3...0,5 МПа) сразу после формования и ускоренный набор прочности бетоном в раннем возрасте. По сравнению с бетоном обычной укладки такой бетон на 15...20% прочнее и в возрасте 2...3 суток может набирать 65...75% двадцативосьмисуточной прочности. Это позволяет значительно сократить сроки специального ухода за твердеющим бетоном и осуществить укладку верхнего слоя из горячей асфальтобетонной смеси комплектом машин, передвигающихся по нижнему слою через 2...3 суток после бетонирования.

Укладку и уплотнение слоя асфальтобетонной смеси выполняют традиционным способом. После этого покрытие может быть принято в эксплуатацию. Эксплуатация бетонного покрытия создает благоприятные температурно-влажностные условия для дальнейшего набора бетоном прочности под верхним слоем и обеспечивает его предохранение от повреждения. Шероховатость поверхности нижнего слоя препятствует сдвигу и отрыву асфальтобетонного слоя, обеспечивает совместную работу слоев покрытия.

Верхний слой возобновляют через каждые 4...5 лет поверхностной обработкой, которая включает розлив битумного вяжущего с последующим втапливанием в него заполнителя. Своевременная поверхностная обработка значительно снижает затраты на другие виды ремонтных работ.

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

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

Новыми признаками являются следующие операции: укладывают сухую смесь из крупного заполнителя и фибровой арматуры в опалубку, 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 верхний защитный слой покрытия, для чего после начала схватывания бетонной смеси на поверхность наносят слой битумной эмульсии, а после набора бетоном 70% прочности укладывают и уплотняют верхний защитный слой из мелкозернистой асфальтобетонной смеси. 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 сухой смеси из крупного заполнителя и фибровой арматуры в опалубку на проектную толщину (расход стальной арматуры диаметром 6...8 мм - 5...7 кг/м²⁾);

4) заполнение раствором вяжущего пустот крупного заполнителя таким образом, чтобы верхний слой крупного заполнителя на 0,3...0,5 среднего размера зерен выступал над плоскостью уложенного в конструкцию раствора;

5) нанесение слоя битумной эмульсии после начала схватывания бетонной смеси;

6) уход за цементобетоном до набора им 70% прочности;

7) укладку и уплотнение верхнего защитного слоя из горячей мелкозернистой асфальтобетонной смеси.

Доказательством практической применимости является следующий пример конкретного выполнения. Выполняют участки покрытия толщиной 200 мм с верхним слоем из асфальтобетона. 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, арматуру класса AI8 мм, мелкозернистую асфальтобетонную смесь.

Для бетонирования нижнего слоя покрытия применяют раствор цементно-песчаного вяжущего подвижностью 11...11,5 см. Для устройства верхнего защитного слоя покрытия используют горячую мелкозернистую асфальтобетонную смесь.

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

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 10...15%, снижение затрат на производство покрытий на 25...30%, 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, 1987г., 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.