Конструкция дорожной одежды

Конструкция дорожной одежды

Реферат

Изобретение относится к области строительства и может быть использовано при ремонте железобетонных и металлических изгибаемых конструкций, эксплуатирующихся в условиях неблагоприятных факторов воздействия как окружающей среды, так и различных слабоагрессивных биохимических и химических сред (растворы солей, щелочей, кислот), например в качестве конструкции дорожной одежды мостовых пролетных конструкций или гидроизоляции конструкций инженерных сооружений, в частности эстакад, путепроводов.

Технический результат, достигаемый предлагаемым изобретением, состоит в увеличении прочности на изгиб и трещиностойкости дорожной одежды за счет повышения ее сцепления с железобетонной или металлической конструкцией. При использовании предлагаемой конструкции улучшается защита пролетных конструкций мостов от воздействия жидких и газообразных агрессивных сред, атмосферных осадков, антигололедных составов, что способствует увеличению надежности и долговечности мостов в целом.

Кроме того, применение указанной дорожной одежды существенно повышает несущую способность пролетной конструкции в целом за счет появления в сжатой зоне нормального сечения изгибаемой конструкции прочного полимербетонного слоя, а также обеспечивает возможность электропрогрева [1] дорожной одежды в холодное время года в целях таяния снега и льда, что способствует безопасности дорожного движения.

Электропрогрев в холодное время года обеспечивается за счет подключения арматурной сетки дорожной одежды к источнику электроснабжения.

Новым является то, что в качестве дорожной одежды использован армированный монолитный полимербетонный слой на основе полимерного связующего - низкомолекулярного полибутадиена. Количественные и качественные составы применяемых полимербетонов приведены в табл.1.

Отвержденный армированный слой указанных полимербетонов [2, 3, 4, 5] выполняет функцию гидроизоляционного и защитного покрытий и существенно повышает несущую способность пролетной конструкции в целом (см. чертеж). Это достигается за счет высоких физико-механических характеристик полимербетонов, значения которых приведены в табл.2.

Прочность сцепления полимербетонов с бетоном достигается хорошей адгезией материалов, обусловленной механическим зацеплением полимербетонов с рельефной поверхностью подложки, образованной выступами заполнителя щебня или насечками, а также близкими значениями линейных коэффициентов температурного расширения.

Прочность сцепления полимербетонного слоя с металлической подложкой обеспечивается наличием полярных групп в используемых низкомолекулярных полибутадиеновых каучуках и тщательной подготовкой подложки при помощи пескоструйной установки.

Известна конструкция дорожной одежды, включающая защитно-сцепляющий слой из гидроизоляционного материала на синтетической основе, уложенный на отпескоструенную поверхность металлической ортотропной плиты и слои асфальтобетона дорожного покрытия [6].

Недостатками указанной конструкции являются низкая изгибная прочность, морозостойкость и атмосферостойкость вследствие применения асфальтобетона. Кроме того, указанная конструкция дорожной одежды не предусматривает возможности использования электропрогрева конструкции дорожной одежды в холодное время года для обеспечения таяния снега и льда.

Технический результат, достигаемый предлагаемым изобретением, состоит в увеличении прочности на изгиб и трещиностойкости дорожной одежды за счет повышения сцепления полимербетонного слоя с железобетонной или металлической конструкцией. При использовании полимербетонного слоя в качестве дорожной одежды улучшается защита пролетных конструкций мостов от воздействия жидких и газообразных агрессивных сред, атмосферных осадков, антигололедных составов, что способствует увеличению надежности и долговечности мостов в целом.

Технической задачей настоящего изобретения является увеличение прочности на изгиб и трещиностойкости конструкции дорожной одежды за счет улучшения ее совместной работы с железобетонной или металлической пролетной конструкцией, обусловленной повышенным сцеплением полимербетонного слоя с подложкой. Кроме того, решается задача повышения надежности и долговечности мостового сооружения в целом за счет улучшения защиты железобетонных и металлических пролетных конструкций от воздействия жидких и газообразных агрессивных сред, атмосферных осадков, существенного повышения несущей способности пролетных конструкций за счет появления в сжатой зоне нормального сечения изгибаемой конструкции прочного полимербетонного слоя.

Поставленная задача решается устройством дорожной одежды с применением полимербетонов на каучуковом связующем - низкомолекулярном полибутадиене, отличающихся хорошими физико-механическими показателями, а также высокой химстойкостью. Компонентные составы применяемых полимербетонных смесей приведены в табл.1.

Таблица 1 - Компонентные составы применяемых полимербетонных смесей
Наименование	Масса %
ПБН	СКДН-Н	ЭСКДП-Н
Низкомолекулярный полибутадиен	7-12	8-10	15-17
Сера	3,5-6	4-5	-
Тиурам	0,25-0,55	0,35-0,4	-
Оксид цинка	1,2-3,2	1,4-1,5	-
Оксид кальция	0,4-0,6	0,5-0,7	-
Зола-унос ТЭЦ	6,5-11,5	8-11	-
Кварцевый песок	22-27	22-27	19-21
Цемент М300	-	-	6-8
Отвердитель - полиизоцианат (ПИЦ)	-	-	2-3
Антиоксидант	-	-	0,2
Гранитный щебень фракции 5-10 мм	остальное	остальное	остальное

Качество дорожной одежды из армированного полимербетона обеспечивается точным выдерживанием всех технологических параметров изготовления полимербетонной смеси, строгим соблюдением всех технологических режимов устройства конструкции на поверхности пролетного железобетонного или металлического сооружения; а также благодаря высокой «живучести» смеси (способности сохранять долгое время первоначальные физико-химические свойства) и ее низкой усадке при отверждении.

Данное изобретение применимо как на этапе строительства нового пролетного сооружения, так и при реконструкции существующего.

Конструкция дорожной одежды реализуется следующим образом.

1. При реконструкции пролетного сооружения на верхней поверхности очищенной железобетонной плиты проезжей части делают насечки, сколы, в случае металлической плиты обрабатывают поверхность металла пескоструйной установкой. Затем производят укладку полимербетонной смеси [2, 3, 4, 5] на хорошо прогретую, высушенную, обезжиренную поверхность.

2. При заводском изготовлении пролетных строений моста (при новом строительстве) насечки и сколы на железобетонной поверхности не делают, а технологически обеспечивают рельефную поверхность с выступами щебня.

3. В обоих случаях укладывают арматурные сетки с шагом ячеек 100×100 или 150×150 мм из проволоки Вр-1, соблюдая защитный слой 2-3 см. Если при конструировании пролетного строения плите придан поперечный уклон, то слой полимербетонной смеси при виброуплотнении укладывают постоянной толщины 40-50 мм. Если плита горизонтальна, устраивают уклон, увеличивая толщину смеси к оси проезжей части до 90-100 мм, образуя сточный треугольник.

4. Слой монолитного полимербетона на основе связующего - низкомолекулярного полибутадиена или его смеси с цементом подвергают температурной обработке при помощи электротэнов [1] в интервале температур от 20°С до 120°С, причем слой полимербетона изготавливают из смеси, содержащей в мас.%:

низкомолекулярный полибутадиен ПБН	7-12
сера	3,5-6
тиурам	0,25-0,55
оксид цинка	1,2-3,2
оксид кальция	0,4-0,6
зола-унос ТЭЦ	6,5-11,5
кварцевый песок	22-27
гранитный щебень фракции 5-10 мм	остальное,

в случае применения указанного состава температуру полимербетонной смеси повышают плавно с 60 до 120°С в течение 4 часов, затем при температуре 120°С в течение 8 часов происходит набор прочности полимербетона на осевое сжатие до проектной в 60-80 МПа, необходимой для эксплуатации (табл.2), или из смеси, содержащей в мас.%:

низкомолекулярный полибутадиен ЭСКДП-Н	15-17
кварцевый песок	19-21
цемент М300	6-8
отвердитель - полиизоцианат (ПИЦ)	2-3
антиоксидант	0,2
гранитный щебень фракции 5-10 мм	остальное,

в этом случае температуру повышают плавно с 60 до 100°С в течение 2 часов до набора проектной прочности на осевое сжатие 24-26 МПа, необходимой для эксплуатации (табл.2).

Температурный режим смеси контролируют при помощи термопары, помещенной в слой смеси. Смесь в период набора прочности должна быть защищена от внешних атмосферных воздействий.

После набора проектной прочности армированный слой полимербетона, благодаря своим физико-механическим свойствам (табл.2) и хорошему сцеплению с железобетонной или металлической поверхностью пролетной конструкции, повышает ее несущую способность в целом, одновременно выполняет функцию гидроизоляционного слоя и защитного покрытия. Кроме того, указанный слой обеспечивает возможность электропрогрева [1] дорожной одежды для таяния снега и льда, что способствует повышению безопасности дорожного движения.

Таблица 2 - Физико-механические характеристики и химстойкость применяемых полимербетонов
Физико-механические характеристики	Показатель	Химическая стойкость	Показатель
ПБН	СКДН-Н	ЭСКДП-Н	ПБН	СКДН-Н	ЭСКДП-Н
Предел прочности на осевое растяжение, МПа	8-20	13-18	5-6	Вода	0,99	0,99	0,9
Предел прочности на изгиб, МПа	20-30	15-23	6-8	Дизельное топливо	0,95	0,95	0,8
Предел прочности на осевое сжатие, МПа	60-80	77-100	24-26	30%-ный р-р серной кислоты	0,95	0,95	-
Модуль упругости, ГПа	20-300	18-25	7-10	5%-ный р-р соляной кислоты	0,8	0,8	-
Коэффициент Пуассона	3,18-0,35	0,2-0,3	-	3%-ный р-р азотной кислоты	0,8	0,8	-
Истираемость, г/см2	0,15-0,3	0,25-0,79	0,15-0,25	10%-ный р-р едкого натрия	0,97	0,97	0,9
Морозостойкость, циклы	≥500	≥500	≥300	10%-ный р-р молочной кислоты	0,95	0,95	0,85
Сцепление с ж/б, МПа	≥20	≥20	≥10	Насыщ. р-р хлористого натрия	0,9	0,9	0,8
Сцепление с металлом, МПа	≥15	≥15	≥5	10%-ный раствор лимон. кислоты	0,9	0,9	-
Усадка мм/м	0,17-0,21	0,17-0,21	-

Источники информации

1. Патент РФ №2250946 на изобретение «Способ устройства покрытия площадок». Матренинский С.И., Чертов В.А., Сапелкин Р.И., Потапов Ю.Б., Борисов Ю.М., Говоров В.А. Заявка №2003122590/03. Приоритет от 17.07.2003. Опубл. 10.01.2005. Бюллетень №12.

2. Патент РФ №2120425 на изобретение «Полимербетонная смесь». Потапов Ю.Б., Борисов Ю.М., Макарова Т.В. Заявка №97119574/04. Приоритет от 26.11.97. Опубл. 20.10.98. Бюллетень №29.

3. Патент РФ №2135425 на изобретение «Полимербетонная смесь». Потапов Ю.Б., Борисов Ю.М., Фиговский О.Л. Заявка №98115492/04. Приоритет от 07.08.98. Опубл. 27.08.99. Бюллетень №24.

4. Потапов Ю.Б., Борисов Ю.М., Макарова Т.В. Оптимизация состава эффективного бетона на основе жидкого каучука СКДН-Н горячего отверждения. Современные проблемы строительного материаловедения: IV академические чтения РААСН. Материалы международной научно-технической конференции. - Пенза: ПГАСА, 1998 г. - С.14-15.

5. Потапов Ю.Б., Барабаш Д.Е. Эффективные композиции на основе жидкого каучука СКДП-Н холодного отверждения для ремонта аэродромных покрытий. Современные проблемы строительного материаловедения: IV академические чтения РААСН. Материалы международной научно-технической конференции. - Пенза: ПГАСА, 1998 г. - С.128-129.

6. Патент РФ №2177523 на изобретение «Конструкция дорожной одежды». Ярмолинская Н.И., Иванченко С.Н., Парфенов А.А., Вахмин В.Н. Заявка №200104122/03. Приоритет от 21.02.2000. Опубл. 27.12.2001.

Конструкция дорожной одежды для железобетонных и металлических пролетных сооружений со слоем из полимербетона, отличающаяся тем, что в качестве указанного слоя используют уложенный, при виброуплотнении, на подготовленную поверхность бетона или металла слой армированного арматурными сетками монолитного полимербетона на основе связующего - низкомолекулярного полибутадиена или его смеси с цементом, причем уложенный слой полимербетона подвергнут температурной обработке с помощью электротенов в интервале температур от 20 до 120°С до набора им проектной прочности, причем слой полимербетона изготавливают из смеси, содержащей в мас.%:

низкомолекулярный полибутадиен ПБН	7-12
сера	3,5-6
тиурам	0,25-0,55
оксид цинка	1,2-3,2
оксид кальция	0,4-0,6
зола-унос ТЭЦ	6,5-11,5
кварцевый песок	22-27
гранитный щебень фракции 5-10 мм	остальное

или из смеси, содержащей в мас.%:

низкомолекулярный полибутадиен	15-17
кварцевый песок	19-21
цемент М300	6-8
отвердитель - полиизоцианат (ПИЦ)	2-3
антиоксидант	0,2
гранитный щебень фракции 5-10 мм	остальное