Дорожное покрытие

 

Изобретение относится к области строительства дорог и может быть использовано при строительстве автомобильных шоссе, взлетно-посадочных полос на аэродромах, спортивных площадок и т.д. Сущность изобретения заключается в том, что дорожное полотно содержит армированный слой, сетку из стекловолокна с нитепрошивным полотном, уложенным эквидистантно поверхности покрытия, направление прошивки полотна совпадает с направлением движения транспортных средств, а размеры ячеек сетки выбраны исходя из соотношения 1а/в2, где а - размер стороны ячейки, совпадающей с направлением движения, в - размер стороны ячейки, перпендикулярной направлению движения, при этом размер ячейки ас, где с - максимальная длина пятна контакта между поверхностью дорожного покрытия и шиной колеса транспортного средcтва в направлении, перпендикулярном оси колеса. Предлагаемое дорожное покрытие сравнительно дешево, обладает высокой эффективностью и может быть широко реализовано при строительстве дорог. 3 з.п.ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к области строительства дорог и может быть использовано при строительстве автомобильных шоссе, взлетно-посадочных полос на аэродромах, спортивных площадок и т.п.

В настоящее время в связи с увеличением интенсивности дорожного движения актуальной становится проблема, связанная с повышением эксплуатационных качеств, в частности несущей способности дорожного покрытия и его надежности. Есть множество методов укрепления дорожного покрытия. Так, например, в материал дорожного покрытия добавляют связующие из цемента, различные минеральные компоненты с заданным размером частиц и объемом (заявка РФ на изобретение N 93034453/33, кл. E 01 C 23/06, БИ N 31, 1995).

Используют арматурные элементы, которые закрепляются в дорожном покрытии посредством свай /Патент РФ N 2027822, кл. E 01 C 5/00, 9/00, БИ N 3, 1995/. Для укрепления дорожного покрытия используют даже естественные сезонные материалы, такие как снег и лед /Заявка РФ на изобретение N 93028252/33, кл. E 01 C 9/08, 3/06, БИ N 22, 1995/.

За прототип предлагаемого решения принято дорожное покрытие, армированное кольцами, выполненными в виде корпуса с зубьями. Кольца могут быть изготовлены из металла или пластмасс, иметь в поперечном сечении прямоугольник или овал, или полуовал, или ромб с острыми или притупленными вершинами. Внутренний размер кольца может быть меньше или равен ширине колеса транспортного средства. Кольца могут быть вдавлены в грунт, либо промежутки между ними могут быть заполнены различными вариантами заполнителей дорожных покрытий, чаще всего асфальтом (Заявка РФ на изобретение N 94005921/33, кл. E 01 C 9/00, 5/18, БИ N 29, 1995).

Целью изобретения является повышение эксплуатационных качеств дорожного покрытия за счет его укрепления армирующими элементами при упрощении и удешевлении конструкции покрытия. Задачей изобретения является также повышение эффективности укрепления дорожного покрытия.

Поставленная задача решается посредством дорожного покрытия, содержащего армированный слой, в котором в отличие от известных использована сетка из стекловолокна нитепрошивная, уложенная эквидистантно поверхности покрытия, направление прошивки полотна совпадает с направлением транспортных средств, а размеры ячеек сетки выбраны исходя из соотношения Ia/b 2, (1) где a - размер стороны ячейки, совпадающей с направлением движения; b - размер стороны ячейки, перпендикулярной направлению движения, при этом размер ячейки ac(2), где c - максимальная длина пятна контакта между поверхностью дорожного покрытия и шиной колеса транспортного средства в направлении, перпендикулярном оси колеса. Рекомендуется соотношение между сторонами ячейки сетки a/b=1 Рекомендуется также выбирать a=0,3 - 0,8 c, кроме того, рекомендуется площадь ячейки выбирать в пределах S_я=3,0 - 12,5 см².

Сущность предлагаемого решения заключается в том, что благодаря использованию сетки из стекловолокна, с соблюдением указанных соотношений размеров ячеек сетки, в дорожном покрытии образуется монолитный слой, обладающий значительной несущей способностью и плотностью, практически неразрушаемый колесами автотранспорта и одновременно сохраняющий амортизирующие свойства. Монолитность слоя обеспечивается высокой адгезией между стекловолокном и битумными материалами, а также нефтяным гудраном, входящим в состав практически всех дорожных покрытий. Монолитность слоя обеспечивается также за счет соотношения (1). При таких условиях достигается равнопрочность сетки как при воздействии сдвиговых, так и растягивающих деформирующих усилий. Соотношение выбрано на основе экспериментальных данных и теоретических кривых, известных из теории композитных материалов (Тканые конструкционные композиты, под редакцией Т. -В. Чу и Ф. Ко, перевод с английского. - М.: Мир, 1991). Согласно последним при нагружении ткани композита растягивающими напряжениями ее относительное удлинение в направлении основы меньше, чем в направлении утка, отсюда возможность выполнения длины ячейки сетки "a" больше ее ширины "b". Однако дорожное покрытие подвержено в основном одноосному растягивающему напряжению в направлении движения, поэтому необходимым является укрепление покрытия именно в этом направлении, для чего полотно сетки выполнено нитепрошивным и направление прошивки совпадает с направлением движения транспортных средств. Если требуется дальнейшее упрочнение дорожного покрытия, другими словами большая анизотропия свойств дорожного покрытия, в направлении движения транспортного средства, например, при изготовлении взлетно-посадочных полос рекомендуется выполнять a=b. Для сохранения амортизирующих свойств покрытия выполняются условия (2) ac, т.е. размер стороны ячейки сетки в направлении движения транспортного средства должен быть равен или незначительно меньше длины пятна контакта между поверхностью дорожного покрытия и шиной колеса транспортного средства в направлении, перпендикулярном оси колеса. Ширина пятна контакта зависит от ширины шины колеса автомобиля, она значительно больше вышеупомянутой длины контакта, рекомендуемое соотношение 0,3 - 0,8 c. Рекомендуемая площадь ячейки S_я выбрана на основе эксперимента с учетом обоих соотношений (1,2), а также с учетом размеров частиц составляющих асфальта (гравия, щебенки).

На фиг. 1 показана сетка, общий вид в плане, в натуральную величину: а) для покрытия шоссе; б) для покрытия взлетно-посадочных полос.

Поз. а) (см. фиг. 1) показана нить основы сетки, 2 - нить утка сетки, 3 - прошивная нить.

Размеры сторон сетки для покрытия шоссе:
a = 2 см
b = 1,5 см
S = 3 см²
Поз. б) Размеры сторон сетки для покрытия взлетно-посадочных полос:
a = 3 см
b = 3 см
S = 12,5 см²
Сетка вырабатывается из ровинго в линейной плотности 2520 - 6300 текс в основе и утке. Для прошива используется крученая или некрученая комплексная нить линейной плотности 52-104 текс. Плотность (число нитей) на 10 см по основе и утку соответственно 4 и 2 - 4. Сетка поставляется в рулонах длиной по согласованию с потребителем.

Предлагаемое дорожное покрытие было опробировано на участке шоссе длиной 500 м. Сетка была уложена эквидистантно поверхности дорожного покрытия, т.е. полностью повторяла рельеф последнего. Направление прошивки сетки совпадало с направлением движения транспортных средств. Указанный участок подвергался испытанию путем приложения рабочих нагрузок (движения транспорта). Далее делалась попытка разрушить покрытие на некотором отрезке этого участка. Для сравнения разрушению подвергся небольшой участок дороги, покрытый асфальтом без использования армирующего слоя. Срок эксплуатации обоих участков был выбран одинаковым. Усилия, которые понадобились для разрушения укрепленного участка дороги, оказались на один, два порядка выше. Предлагаемое дорожное покрытие сравнительно дешево, обладает высокой эффективностью и может быть широко реализовано при строительстве дорог.

Источники информации.

1. Заявка РФ на изобретение N 93034453/33, кл.В 01 C 23/06, БИ N 31, 1995.

2. Патент РФ N 2027822, кл. E 01 C 5/00, 9/00, БИ N 3, 1995.

3. Заявка РФ на изобретение N 93028252/33, кл. Е 01 C 9/08, 3/06, БИ N 22, 1995.

4. Заявка РФ на изобретение N 94005921/33, кл. E 01 C 3/00, 5/18, БИ N 29, 1995.

5. Тканые конструкционные композиты, под редакцией Т.-В.Чу и Ф.Ко. Перевод с английского. - М.: Мир, 1991.

Формула изобретения

1. Дорожное покрытие, содержащее армированный слой, отличающееся тем, что в нем использована сетка из стекловолокна нитепрошивная, уложенная эквидистантно поверхности покрытия, направление укладки сетки совпадает с направлением движения транспортных средств, а размеры ячеек сетки выбраны исходя из соотношения
1 а/в 2,
где a размер стороны ячейки, совпадающий с направлением движения;
в - размер стороны ячейки, перпендикулярной направлению движения,
при этом размер ячейки аc, где с - максимальная длина пятна контакта между поверхностью дорожного покрытия и шиной колеса транспортного средства в направлении, перпендикулярном оси колеса.

2. Дорожное покрытие по п.1, отличающееся тем, что а = 0,3 - 0,8с.

3. Дорожное покрытие по п.1, отличающееся тем, что а/в = 1.

4. Дорожное покрытие по п.1, отличающееся тем, что площадь ячейки сетки S_я = 3,0 - 12,5 см².

РИСУНКИ

Рисунок 1