Устройство дорожной одежды
Полезная модель относится к дорожному строительству. Устройство дорожной одежды состоит из верхнего слоя 1 мелкозернистого асфальтобетона, слоя крупнозернистого асфальтобетона 2, промежуточного слоя щебня 3 и нижнего слоя 4, выполненного из георешетки 5 ячеистой конструкции из соединенных между собой швами полимерных полос, ячейки которой заполнены песком и/или щебнем и/или гравием 6. Толщина слоя 1 из мелкозернистого асфальтобетона составляет от 30 до 100 мм. Толщина слоя 2 из крупнозернистого асфальтобетона составляет от 60 до 150 мм. Толщина промежуточного слоя 3 из щебня составляет от 80 до 300 мм. Толщина нижнего слоя 4 составляет от 100 до 200 мм. Устройство дорожной одежды может содержать дополнительный слой геотекстиля и/или песка. Предлагаемое устройство дорожной одежды обеспечивает высокие эксплутационные характеристики.
Полезная модель относится к строительству, и может быть использована при строительстве дорог.
Известно устройство дорожной одежды, состоящее из верхнего слоя из мелкозернистого асфальтобетона, размещенного на слое крупнозернистого асфальтобетона и слоя грунто-щебня [Полимерные пленочные материалы в дорожном строительстве. М, 1982, стр.29-39].
Достижению требуемого технического результата в указанном техническом решении препятствует возникающие напряжения сдвига в слое грунто-щебня при эксплутационных нагрузках.
Известно устройство дорожной одежды, состоящее из верхнего слоя асфальтобетонного покрытия, промежуточного слоя зернистого материала - гравия, и нижнего слоя, выполненный из георешетки ячеистой конструкции из соединенных между собой швами полимерных полос, ячейки которой заполнены зернистым материалом гравием [Транспортное строительство за рубежом. Экспресс-информация. ВПТИТРАНСПОРТ., М., 1987, №4, стр.12].
Известно устройство дорожной одежды, содержащее верхний слой асфальтобетонного покрытия, промежуточного слоя и нижнего слоя, выполненный из георешетки ячеистой конструкции из соединенных между собой швами полимерных полос, ячейки которой заполнены песком. (Патент США №4797026, НКИ 404/28, 1989).
Достижению требуемого технического результата в указанном техническом решении препятствует однородность выполнения верхнего слоя из асфальтобетона, что ухудшает эксплутационные характеристики дороги.
Наиболее близким к заявляемой полезной модели (прототипом) является устройство дорожной одежды, содержащее верхние слои асфальтобетонного покрытия, промежуточный слой щебня и нижний слой, выполненный из георешетки ячеистой конструкции из соединенных между собой швами полимерных полос, ячейки которой заполнены зернистым материалом [Газета "Российский дорожник", №10 (115), 3-9 марта 2003 г., стр.3].
Достижению требуемого технического результата в указанном техническом решении препятствует неопределенность в отношении оптимального соотношения толщины слоев дорожной одежды для достижения повышенного эксплутационного срока конструкции.
Задачей, на решение которой направлена заявляемая полезная модель, является создание устройства дорожной одежды, обеспечивающего необходимый срок службы при минимальных затратах.
Технический результат, достигаемый при осуществлении полезной модели, выражается в увеличение срока службы дорожной одежды за счет увеличения прочностных характеристик асфальтобетонного слоя и уменьшения вероятности возможности искажения георешетки под влиянием воздействия высоких температур за счет оптимальной толщины промежуточного слоя из щебня, при соблюдении критерия по снижению материалоемкости и минимизации затрат на строительство.
Для достижения вышеуказанного технического результата в устройстве дорожной одежды, содержащем верхние слои асфальтобетонного покрытия, промежуточный слой щебня и нижний слой, выполненный из георешетки ячеистой конструкции из соединенных между собой швами полимерных полос, ячейки которой заполнены зернистым материалом, верхние слои асфальтобетонного покрытия выполнены из асфальтобетона крупной зернистости, размещенного на слое промежуточном слое щебня, и асфальтобетона мелкой зернистости, размещенного на слое асфальтобетона крупной зернистости, а в качестве
зернистого материала, которым заполнены ячейки георешетки использован песок или щебень, причем высота слоя из асфальтобетона мелкой зернистости составляет от 30 до 100 мм, высота слоя из асфальтобетона крупной зернистости составляет от 60 до 150 мм, высота промежуточного слоя щебня составляет от 80 до 300 мм, а высота нижнего слоя, выполненного из георешетки ячеистой конструкции из соединенных между собой швами полимерных полос, ячейки которой заполнены зернистым материалом, составляет от 100 до 200 мм.
Выполнение асфальтобетонного покрытия из двух слоев крупнозернистого и мелкозернистого асфальтобетона позволяет создать структуру повышенными прочностными характеристиками, и, следовательно, увеличить срок службы дорожной одежды. Известно, что толстые слои асфальтобетона в процессе укладки и уплотнения медленнее остывают и уплотняются при более высоких температурах, что приводит к более прочной и плотной структуре. Но при наличии в дорожной конструкции георешетки нельзя допустить воздействие высоких температур на полимерные полосы, из которых выполнена георешетка, т.к. при этом может произойти искажение георешетки. Преимущество двухслойного покрытия заключается в том, что между укладками первого слоя и второго слоя проходит время. При укладке слоя из мелкозернистого асфальтобетона слой крупнозернистого асфальтобетона уже остывает, и в процессе укладки слоя из мелкозернистого асфальтобетона прогревается только слой крупнозернистого асфальтобетона и практически не нагревается промежуточный щебеночный слой. При этом слой крупнозернистого асфальтобетона в процессе вторичной температурной обработки упрочняется.
В целях защиты георешетки от воздействия высоких температур, при укладке асфальтобетонной смеси промежуточного слоя щебня выполняют толщиной не менее 80 мм. Нижний предел обусловлен характеристиками теплопроводности щебня и температурой укладки асфальтобетонной
смеси. Верхний предел интервала толщины промежуточного слоя из щебня 300 мм определяется величиной эквивалентного модуля упругости для дорожного основания, фактором накопления колеи на асфальтобетонном покрытии и необходимостью обеспечения однородности дорожной одежды.
В частном случае выполнения устройства дорожной одежды песок или щебень, заполняющий объемную георешетку уплотнен с коэффициентом уплотнения не менее 0,9.
В частном случае выполнения устройства дорожной одежды ширина полимерных полос, из которых выполнена георешетка, составляет от 0,7 до 1,6 мм.
В частном случае выполнения устройства дорожной одежды соотношение диагоналей ячейки георешетки в виде отношения меньшей диагонали к большей диагонали составляет от 0,7 до 0,98.
В частном случае выполнения устройства дорожной одежды георешетка выполнена перфорированной.
В частном случае выполнения устройства дорожной одежды оно дополнительно содержит слой подложки из геотекстиля и/или песка, размещенный под нижним слоем. Слой подложки из песка, размещенный под нижним слоем, может быть выполнен высотой от 10 до 600 мм.
Полезная модель поясняется чертежами, где
на фиг.1 - изображено устройство дорожной одежды (разрез);
на фиг.2 - изображен слой георешетки (вид сверху);
на фиг.3 - изображено устройство дорожной одежды с дополнительным слоем из геотекстиля (разрез);
на фиг.4 - изображено устройство дорожной одежды с дополнительным слоем из песка (разрез).
Устройство дорожной одежды состоит из верхнего слоя 1 мелкозернистого асфальтобетона, слоя крупнозернистого асфальтобетона 2, промежуточного слоя щебня 3 и нижнего слоя 4, выполненного из
георешетки 5 ячеистой конструкции из соединенных между собой швами полимерных полос, ячейки которой заполнены песком и/или щебнем и/или гравием 6 (фиг.1, 3, 4). Толщина слоя 1 из мелкозернистого асфальтобетона a составляет от 30 до 100 мм. Толщина слоя 2 из крупнозернистого асфальтобетона b составляет от 60 до 150 мм. Толщина промежуточного слоя 3 из щебня с составляет от 80 до 300 мм. Толщина нижнего слоя 4е составляет от 100 до 200 мм.
Признак, касающийся толщины промежуточного слоя является существенным. При выполнении толщины промежуточного слоя меньше указанной величины в процессе производства изделия по полезной модели будет происходить нагревание нижнего слоя и его искажение, что отрицательно скажется на техническом результате. Выполнение толщины промежуточного слоя больше указанной величины не приведет к улучшению технического результата в виде снижения вероятности искажения нижнего слоя, потому, что при высшем пределе такая вероятность будет полностью исключена, а наоборот будет увеличивать материалоемкость и затраты на строительство.
При определении толщины промежуточного слоя из щебня исходили из известной температуры укладки верхнего слоя из асфальтобетона, обычно 150-170°С, и теплопроводности материала промежуточного слоя, при этом были учтены некоторые технологические характеристики по производству и эксплуатации дорог. Необходимая толщина промежуточного слоя рассчитана для условий, когда нижняя поверхность промежуточного слоя, находящаяся в контакте с георешеткой, в процессе изготовления изделия не прогрелась. Интервал значений по величине промежуточного слоя обусловлен тем, что при расчетах используются различные допущения, данные по теплопроводности из различных источников информации и погрешности, коэффициент надежности а также заданная вероятность по возможности допущения некоторого прогрева нижней поверхности промежуточного слоя.
При определении толщины промежуточного слоя из щебня были использованы результаты экспериментов, проведенных в Ноттингемском университете и ФГУП "Союздорнии", опубликованные в [Тезисы докладов международного семинара "Геотекстиль и геосинтетики при строительстве автомобильных дорог", 14-15 ноября, М, МАДИ (ГТУ) 2001, стр.72-76]. Данные эксперименты проводились с использованием георешеток высотой от 100 до 200 мм. Расчет показывает, что при толщине промежуточного слоя из щебня 300 мм достигается высший предел модуля упругости, требуемого при изготовлении дорожных одежд.
Таким образом, минимальная величина промежуточного слоя из щебня составляет 80 мм. При выполнении толщины промежуточного слоя меньше указанной величины в процессе производства изделия по полезной модели будет происходить нагревание нижнего слоя и его искажение, что отрицательно скажется на техническом результате. Выполнение толщины промежуточного слоя больше указанной величины 300 мм не приведет к улучшению технического результата в виде снижения вероятности искажения нижнего слоя, потому, что при высшем пределе такая вероятность будет полностью исключена, а наоборот будет увеличивать материалоемкость и затраты на строительство.
Толщина нижнего слоя, выполненного из георешетки ячеистой конструкции из соединенных между собой швами полимерных полос, ячейки которой заполнены зернистым материалом, составляет от 100 до 200 мм. Уменьшение высоты менее 100 мм приводит к возможности искривления георешетки при укладке в нее зернистого материала. При высоте менее 100 мм модуль упругости слоя составляет менее 110 Мпа. При высоте георешетки 200 мм достигается величина модуля упругости, на который не влияет высота георешетки.
Георешетка 5 ячеистой конструкции выполнена из соединенных между собой швами полимерных полос 7 (фиг.2). Толщина нижнего слоя
определяется высотой георешетки. Толщина полимерных полос t (фиг.2) может составлять от 0,7 до 1,6 мм.
Определенные по настоящей полезной модели соотношения по толщине слоев являются оптимальными. Экспериментально установлено, что изменение указанных соотношений приводит к ухудшению эксплутационных характеристик дороги.
Устройство дорожной одежды может содержать дополнительный слой геотекстиля 8 (фиг.3) и/или песка 9 (фиг.4), размещенный под нижним слоем 4, выполненным из георешетки, ячейки которой заполнены зернистым материалом. Оптимальная толщина дополнительного слоя 9 из песка/составляет от 10 до 600 мм. Такой слой обеспечивает повышенные дренажные свойства дорожной одежды и применяется в случае необходимости.
Для улучшения дренажных свойств дорожной одежды иногда применяется перфорированная георешетка.
Устройство дорожной одежды выполняют следующим образом. На грунт 10 укладываю георешетку 5 и растягивают по направлению дороги, таким образом, чтобы соотношение диагоналей ячейки георешетки в виде отношения меньшей диагонали d1 к большей диагонали d2 было в пределах от 0,7 до 0,98. Указанное соотношение обеспечивает наибольший объем внутреннего пространства растянутой георешетки при допустимой нагрузке на швы соединения полос георешетки. Затем георешетку заполняют зернистым материалом 6, например, песком, щебнем илит гравием или смесью этих материалов. Производят уплотнение с коэффициентом уплотнения не менее 0,9. Затем производят укладку верхних слоев, сначала укладывают слой крупнозернистого асфальтобетона 2, на который затем укладывают слой мелкозернистого асфальтобетона 1.
Пример 1.
Было выполнено устройство дорожной одежды из верхнего слоя мелкозернистого асфальтобетона толщиной 50 мм, слоя крупнозернистого асфальтобетона толщиной 70 мм, промежуточного слоя щебня толщиной 100 мм и нижнего слоя, выполненного из георешетки ячеистой конструкции из соединенных между собой швами полимерных полос, ячейки которой заполнены песком, толщиной 100 мм. При исследовании искажения георешетки не выявлено. Эксплутационные характеристики отвечают стандартам.
Пример 2.
Было выполнено устройство дорожной одежды из верхнего слоя мелкозернистого асфальтобетона толщиной 60 мм, слоя крупнозернистого асфальтобетона толщиной 90 мм, промежуточного слоя щебня толщиной 150 мм и нижнего слоя, выполненного из георешетки ячеистой конструкции из соединенных между собой швами полимерных полос, ячейки которой заполнены песком, толщиной 200 мм. При исследовании искажения георешетки не выявлено. Эксплутационные характеристики отвечают стандартам.
Пример 3.
Было выполнено устройство дорожной одежды из верхнего слоя мелкозернистого асфальтобетона толщиной 80 мм, слоя крупнозернистого асфальтобетона толщиной 120 мм, промежуточного слоя щебня толщиной 250 мм и нижнего слоя, выполненного из георешетки ячеистой конструкции из соединенных между собой швами полимерных полос, ячейки которой заполнены щебнем, толщиной 200 мм. При исследовании искажения георешетки не выявлено. Эксплутационные характеристики отвечают стандартам.
Предлагаемое устройство дорожной одежды обеспечивает высокие эксплутационные характеристики.
1. Устройство дорожной одежды, содержащее верхние слои асфальтобетонного покрытия, промежуточный слой щебня и нижний слой, выполненный из георешетки ячеистой конструкции из соединенных между собой швами полимерных полос, ячейки которой заполнены зернистым материалом, отличающееся тем, что верхние слои асфальтобетонного покрытия выполнены из крупнозернистого асфальтобетона, размещенного на промежуточном слое щебня, и мелкозернистого асфальтобетона, размещенного на слое крупнозернистого асфальтобетона, а в качестве зернистого материала, которым заполнены ячейки георешетки, использован песок, и/или щебень, и/или гравий, причем толщина слоя из мелкозернистого асфальтобетона составляет от 30 до 100 мм, толщина слоя из крупнозернистого асфальтобетона составляет от 60 до 150 мм, толщина промежуточного слоя щебня составляет от 80 до 300 мм, а толщина нижнего слоя, выполненного из георешетки ячеистой конструкции из соединенных между собой швами полимерных полос, ячейки которой заполнены зернистым материалом, составляет от 100 до 200 мм.
2. Устройство дорожной одежды по п.1, отличающееся тем, что песок или щебень, заполняющий объемную георешетку, уплотнен с коэффициентом уплотнения не менее 0, 9.
3. Устройство дорожной одежды по п.1, отличающееся тем, что соотношение диагоналей ячейки георешетки в виде отношения меньшей диагонали к большей диагонали составляет от 0,7 до 0,98.
4. Устройство дорожной одежды по п.1 или З, отличающееся тем, что толщина полимерных полос, из которых выполнена георешетка, составляет от 0,7 до 1,6 мм.
5. Устройство дорожной одежды по п.4, отличающееся тем, что георешетка выполнена перфорированной.
6. Устройство дорожной одежды по п.1, или 3, или 5, отличающееся тем, что оно дополнительно содержит слой подложки из геотекстиля и/или песка, размещенный под нижним слоем.
7. Устройство дорожной одежды по п.6, отличающееся тем, что слой из песка выполнен толщиной от 10 до 600 мм.
