Устройство дорожной одежды
Устройство дорожной одежды с подстилающим слоем из пенобетона армированного дискретно фиброволокнами или кусковым материалом типа щебня.
Известно традиционное устройство дорожной одежды, состоящее из верхнего слоя мелкозернистого 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 эксплуатационных нагрузках.
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). При трамбовке песка, укладке асфальтобетона, при передаче нагрузок от асфальтобетона при эксплуатации дороги происходит повреждение стенок георешетки, чему способствует неоднородность материала в ячейках георешетки. В свою очередь все это приводит к повреждению асфальтобетонного покрытия.
Известно устройство дорожной одежды приведенное в описании к патенту на полезную модель 55791, состоящее из верхнего слоя и нижнего слоя.
Верхний слой выполнен из зернистого материала, например, щебня или песка средней крупности. Нижний слой выполнен из георешетки, ячейки которой заполнены зернистым материалом, например песком, щебнем, гравием или любым сочетанием этих материалов. После помещения в решетки зернистый материал уплотняется катком. Георешетка ячеистой конструкции выполнена из соединенных между собой швами полимерных полос Недостатком данной конструкции является невозможность получения однородности слоя дорожной одежды, так как при засыпке отдельных ячеек меняется высота слоя наполнителя и при укатывании получается материал разной плотности Применение тяжелой техники для укатки удорожает строительство и может повредить конструкцию дороги, т к. катки и острые края щебня или гравия при укатке могут повредить стенки георешетки.
Кроме того, все представленные выше технические решения дорожной одежды содержат материалы не обладающие должными изоляционными свойствами, что имеет существенное значение при прокладке дорог в северных регионах с пучинистыми грунтами, а также при наличии вечной мерзлоты. Простое увеличение слоев дорожной одежды удорожает строительство дороги и просто недопустимо на слабых грунтах.
Наиболее близким прототипом являются технические решения по патенту на полезную модель 80168, где предусматривается использование в слоях дорожной одежды монолитного пенобетона различной плотности типа пенобетона дорожного СОВБИ /ПБС-Д/, обепечивающего получение совместно с объемной георешеткой твердой армированной плиты однородной структуры, обладающей заданными прочностными и теплоизоляционными свойствами. Недостатком такого рода технического решения, где применяется объемная георешетка, является усложнение и удорожание конструкции дороги, так как для обеспечения горизонтальности или заданного уклона дорожного полотна слой дорожной одежды под георешеткой должен тщательно выравниваться и укатываться, а сама объемная георешетка является достаточно дорогостоящим материалом.
Сущность полезной модели.
Предлагаемое устройство дорожной одежды состоит из верхнего слоя выполненного например из асфальтобетона, железобетона или, что предпочтительней, щебеночно-мастичного асфальтобетона/ЩМА/, который обеспечивает при относительно невысокой цене обеспечивает хорошие прочностные характеристики и высокую изностойкость. В основании применяется монолитный пенобетон самостоятельно или в сочетании со слоями других материалов улучшающих общие прочностные характеристики дорожной одежды. Массив пенобетона имеет дискретное армирование. В первом случае армирование осуществлено фцброволокнами при его приготовлении в смесителе. Фиброволокна могут быть из полипропилена, базальта или иного материала. Во втором случае в его состав введены кусковые материалы, например щебень. Это может быть выполнено как в смесителе, так и путем проливки пенобетоном уложенного слоя щебенки. Применение монолитного пенобетона позволяет:
- равномерно распределить нагрузки и предотвратить их разрушающее воздействие на верхние слои и нижележащее земляное полотно дорожной одежды;
- обеспечить теплозащиту грунта, что особенно важно для пучинистых грунтов и в районах вечной мерзлоты;
- вести работы в районах, где имеются проблемы с наличием щебня, песка или гравия;
- технологически упростить и ускорить проведение работ, так как пенобетон вырабатывается на месте, подается на большие расстояния по шлангу и не требует вибрации;
- отказаться от использования тяжелой техники и иных средств для уплотнения этого слоя дорожной одежды;
- повысить эксплуатационную надежность и сроки службы дорожных покрытий.
В то же время для удешевления стоимости дорожной одежды и обеспечения прочностных требований при строительстве дорог разных категорий предусматривается введение дополнительных промежуточных слоев между пенобетоном и верхним дорожным покрытием
Полезная модель поясняется следующими чертежами.
Фиг.1 - дорожная одежда, содержащая верхнее дорожное покрытие и основание из армированного пенобетона.
Фиг.2 - дорожная одежда, где над пенобетоном уложен слой гидро-полимер-цементогрунта.
Фиг.3 - дорожная одежда, где между пенобетоном и шебеночно-мастичным асфальтобетоном уложен слой высокоплотного асфальтобетона.
Фиг.4 - дорожная одежда, где между пенобетоном и щебеночно-мастичным асфальтобетоном уложен слой высокопористого асфальтобетона
Варианты осуществления полезной модели
На фиг.1 показаны в разрезе слои дорожной одежды, где верхнее дорожное покрытие 1, например из ЩМА, уложено непосредственно на слой пенобетона 2 плотностью 600-1200 кг/м3. В свою очередь пенобетон уложен на дренажный слой 3 песка Плотность пенобетона 2, а следовательно и прочностные характеристики, зависят от нагрузок на дорожное полотно и прочностных характеристик верхнего дорожного покрытия 1. Предусмотрено два вида армирования пенобетона 2. В первом случае в пенобетон при его приготовлении вводятся фиброволокна из полипропилена, полиамида, базальта, металла или иных материалов. Вводится, как правило, 0,5-1,0 кг фиброволокна на 1 м3 пенобетона, что существенно улучшает работу пенобетона на сдвиг и намного дешевле, чем армирование объемной георешеткой. Во втором случае армирование оуществляется кусковым материалом, например щебнем из гранита, дробленого бетона или иного материала. В этом случае щебень может быть перемешан с пенобетоном в смесителе, но более целесообразно сначала уложить щебень и вылить на него монолитный пенобетон. Ввиду высокой текучести пенобетон заполнит все промежутки между отдельными камнями, образуя после схватывания единый массив. В отличие от традиционных слоев дорожной одежды в данном случае нет жестких требований к фракционности и однородности щебня. Толщина слоя пенобетона 2 зависит от требований теплозащиты грунта. Возможно применение пенобетона разной плотности, когда требуется усилить теплозащиту грунта или увеличить высоту насыпи В этом случае нижний слой пенобетона, не несущий большой нагрузки, может быть плотностью 200-400 кг/м3. Пенобетон 2 для удешевления работ может содержать различные минеральные и сыпучие сыпучие наполнители - песок, золу от сжигания осадков сточных вод, золу уноса ТЭЦ, пеностекло, керамзит, гранулы пенополистирола и пр. Для улучшения сцепления пенобетона 2 с верхним дорожным покрытием 1 и гидрозащиты его поверхность может быть обработана битумом или иным подобным материалом. Для более равномерного распределения нагрузок на пенобетон может укладываться геосинтетика. Геосинтетика может помещаться также и между пенобетоном и дренажным слоем. В некоторых случаях, когда дренажный слой не предусмотрен, геосинтетика может быть уложена непосредственно на грунт. Для укладки монолитного пенобетона не предъявляются большие требования к выравниванию лежащего под ним нижнего слоя дорожной одежды.
На фиг.2 представлен вариант дорожной одежды, где между верхним дорожным покрытием 1 и пенобетоном 2 помещен слой гидро- полимер- цементогрунта 4. Это позволяет применять местные материалы, а слоям дорожной одежды переносить более высокие нагрузки, применять пенобетон меньшей плотности или уменьшать его толщину, что снижает стоимость дорожной одежды и повышает категорийность дороги
На фиг.3 представлен вариант дорожной одежды, где между пенобетоном 2 и ЩМА 1 помещен литой асфальтобетон 5, а на фиг.4 вариант представлен вариант дорожной одежды, где между пенобетоном 2 и Щ МА 1 помещен высокопористый асфальтобетон 6. И в том и в другом случае достигается тот же результат, что и в варианте, представленном на фиг.2. Выбор того или иного варианта зависит исходя из конкретных условий строительства, наличия соответствующей техники и стоимости применяемых материалов.
1. Устройство дорожной одежды, состоящее из верхнего несущего слоя дорожного покрытия и основания, содержащего слой армированного монолитного пенобетона, отличающееся тем, что массив пенобетона армирован дискретно.
2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что пенобетон имеет плотность 200-1200 кг/м3.
3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что пенобетон армирован фиброволокнами.
4. Устройство по п.1, отличающееся тем, что пенобетон армирован кусковым материалом.
5. Устройство по п.1, отличающееся тем, что верхний несущий слой дорожного покрытия выполнен из щебеночно-мастичного асфальтобетона.
6. Устройство по п.1, отличающееся тем, что над слоем пенобетона и верхним слоем дорожного покрытия помещен слой гидро-полимер-цементогрунта.,
7. Устройство по п.5, отличающееся тем, что между слоем пенобетона и слоем щебеночно-мастичного асфальтобетона помещен помещен слой литого асфальтобетона.
8. Устройство по п.5, отличающееся тем, что между слоем пенобетона и слоем щебеночно-мастичного асфальтобетона помещен слой высокоплотного асфальтобетона.
9. Устройство по п.2, отличающееся тем, что пенобетон содержит минеральные наполнители.
10. Устройство по п.2, отличающееся тем, что пенобетон содержит органические наполнители.
11. Устройство по п.1, отличающееся тем, что пенобетон уложен на геосинтетический материал.
12. Устройство по п.1, отличающееся тем, что на пенобетон уложен геосинтетический материал.
13. Устройство по п.1, отличающееся тем, что на пенобетон нанесен слой битума.
