UA149091U

UA149091U - METHOD OF ARRANGEMENT OF ROAD WEAR LAYER WITH INCREASED COUPLING COEFFICIENT OF UPPER LAYER

Info

Publication number: UA149091U
Application number: UAU202104772U
Authority: UA
Inventors: Арсен Романович Федорончук
Original assignee: Арсен Романович Федорончук
Priority date: 2021-08-20
Filing date: 2021-08-20
Publication date: 2021-10-13

Abstract

Спосіб улаштування шару зносу дорожнього покриття з підвищеним коефіцієнтом зчеплення верхнього шару включає нанесення на дорожнє покриття емульсійного в'яжучого, нанесення на нього гранульованого мінерального матеріалу і його подальше ущільнення. На емульсійне в'яжуче за допомогою розподільника рівномірно розсипають мінеральний матеріал, гранули якого фракції 0,63-3 мм мають гострокутову форму, твердість за шкалою Мооса - 7, насипну щільність - 1,3-1,8 г/см3, динамічну міцність - не менше 9 Н/м2. Відношення маси емульсійного в'яжучого до маси мінерального матеріалу визначають як 0,078-0,09.A method of arranging a wear layer of a pavement with a high coefficient of adhesion of the upper layer includes applying an emulsion binder to the pavement, applying a granular mineral material to it and its subsequent compaction. On the emulsion binder with the help of a distributor evenly spread the mineral material, the granules of which are fractions of 0.63-3 mm have an acute shape, hardness on the Mohs scale - 7, bulk density - 1.3-1.8 g / cm3, dynamic strength - not less than 9 N / m2. The ratio of the mass of the emulsion binder to the mass of the mineral material is defined as 0.078-0.09.

Description

Корисна модель належить до галузі дорожнього будівництва, а саме до поверхневої обробки дорожніх покриттів шляхом улаштування шару зносу, і може бути використана при будівництві, реконструкції та капітальному ремонті автомобільних доріг.The useful model belongs to the field of road construction, namely to the surface treatment of road surfaces by arranging a wear layer, and can be used in the construction, reconstruction and overhaul of highways.

Широко відомий спосіб улаштування шару зносу покриття при ремонті абсолютної більшості автомобільних доріг щебенево-мастиковими асфальтобетонними сумішами (надалі - ЩМА).A widely known method of arranging the wear layer of the coating during the repair of the absolute majority of roads with crushed stone-mastic asphalt concrete mixtures (hereinafter - SHMA).

Цей матеріал має ряд переваг, серед яких відмінна здатність витримувати великі транспортні навантаження, що досягається за рахунок створення щільного каркаса зі щебеневого матеріалу та заповнення усіх порожнин з обволіканням щебінок підвищеною кількістю бітумного в'яжучого.This material has a number of advantages, among which is the excellent ability to withstand heavy transport loads, which is achieved by creating a dense frame of crushed stone material and filling all cavities with the covering of crushed stone with an increased amount of bituminous binder.

Однак, при незаперечних перевагах, зазначений спосіб має певні недоліки, найважливішим з яких є суттєве погіршення коефіцієнта зчеплення покриття з колесами транспортних засобів у перші роки після укладання ЩМА. Це пов'язано зі збільшенням кількості бітуму та товщини бітумних плівок, які обволікають щебінки такого покриття. При русі транспортних засобів, за рахунок цього, поверхня колеса контактує не з гострими та шорсткими щебінками, а з бітумною плівкою, яка їх покриває. У зв'язку з цим, у перші роки після укладання коефіцієнт зчеплення на поверхні покриття значно знижується.However, despite the undeniable advantages, the mentioned method has certain disadvantages, the most important of which is a significant deterioration of the coefficient of adhesion of the coating to the wheels of vehicles in the first years after the laying of the SCM. This is due to an increase in the amount of bitumen and the thickness of the bitumen films that surround the crushed stone of such a coating. Due to this, during the movement of vehicles, the surface of the wheel comes into contact not with sharp and rough crushed stone, but with the bituminous film that covers them. In this regard, in the first years after laying, the coefficient of adhesion on the surface of the coating is significantly reduced.

Відомий спосіб улаштування шару зносу дорожнього покриття шляхом попереднього змішування бітумної емульсії і мінеральних матеріалів у вигляді щебенево-піщаної суміші, цементу, сповільнювача швидкості розпаду, води і розподіл отриманої суміші на покриття автомобільних доріг за допомогою спеціального змішувача-укладальника (ОДМ "Методические рекомендации по устройству защитного слоя износа из литьїх змульсионно-минеральньх смесей типа "Сларри сил", 2001 г.).There is a known method of arranging the wear layer of the road surface by pre-mixing bitumen emulsion and mineral materials in the form of a crushed-sand mixture, cement, a retarder of the rate of decay, water and distributing the resulting mixture on the road surface with the help of a special mixer-stacker (ODM "Methodical recommendations for the construction wear protective layer made of cast emulsion-mineral mixtures of the "Slarry Sil" type, 2001).

Утворення шару зносу дає можливість підвищити коефіцієнт зчеплення, а також як побічний позитивний ефект зашпарувати дрібні нерівності і щілини в ЩМА та захистити його від дії коліс транспортних засобів на стирання.The formation of a wear layer makes it possible to increase the coefficient of adhesion, and as a positive side effect, to smooth out small irregularities and cracks in the suspension and protect it from the action of the wheels of vehicles on abrasion.

Однак, недоліком цього способу є передчасне стирання шару зносу по смугах накату на дорогах з інтенсивним рухом і підвищеним навантаженням автомобільного транспорту, а також недостатнє зчеплення коліс автомобіля з покриттям внаслідок того, що при використанні суміші на поверхні покриття наявні бітумні плівки. Крім цього, попереднє змішування бітумної емульсії і мінеральних матеріалів призводить до необхідності використання додаткового змішувальногоHowever, the disadvantage of this method is premature wear of the wear layer on the rolling lanes on roads with heavy traffic and increased traffic load, as well as insufficient adhesion of the car wheels to the coating due to the fact that bitumen films are present on the surface of the coating when using the mixture. In addition, preliminary mixing of bitumen emulsion and mineral materials leads to the need to use an additional mixing agent

Зо обладнання і ємностей для зберігання отриманої суміші, а це ускладнює і здорожує спосіб.From the equipment and containers for storing the obtained mixture, which complicates and makes the method more expensive.

Відомий також спосіб улаштування шару зносу дорожнього покриття, згідно з яким щільний захисний шар зносу на покритті автомобільної дороги утворюють шляхом нанесення на покриття суміші мінеральних матеріалів з в'яжучим, що містить бітум, покривають цей шар стружкою, після цього знов наносять в'яжуче, що містить бітум, яке покривають піском, який є самим верхнім шаром (ОЕ 102005032148 АТ, МПК(2006.01) ЕО1С 7/35, оп. 11.01.2007).There is also a known method of arranging the wear layer of the road surface, according to which a dense protective layer of wear on the road surface is formed by applying a mixture of mineral materials with a binder containing bitumen to the coating, this layer is covered with shavings, after which the binder is applied again, containing bitumen, which is covered with sand, which is the uppermost layer (OE 102005032148 AT, MPK(2006.01) EO1C 7/35, op. 11.01.2007).

У відомому способі досягається отримання щільного шару зносу, однак, недоліком способу є його складність і, відповідно, трудомісткість, підвищені витрати матеріалів та інших ресурсів.In the known method, obtaining a dense layer of wear is achieved, however, the disadvantage of the method is its complexity and, accordingly, labor intensity, increased consumption of materials and other resources.

Крім цього використання для верхнього шару піску, який має дрібну і майже однакові зернистість і форму, не позбавляє цей спосіб такого недоліку, як наявність бітумних плівок на поверхні покриття, що знижує коефіцієнт зчеплення.In addition to this, the use of sand for the upper layer, which has a fine and almost uniform grain size and shape, does not relieve this method of such a drawback as the presence of bituminous films on the surface of the coating, which reduces the coefficient of adhesion.

Найближчим аналогом корисної моделі є спосіб улаштування шару зносу дорожнього покриття, який включає приготування катіонної бітумної емульсії змішуванням бітуму, емульгатора, неорганічної кислоти і води, нанесення емульсії на покриття, подальше нанесення на шар емульсії попередньо нагрітого до температури не нижче 50"С гранульованого мінерального матеріалу великої зернистості і його подальше ущільнення (СВ 1554739 А, МПК?The closest analogue of the useful model is the method of arranging the wear layer of the road surface, which includes the preparation of a cationic bitumen emulsion by mixing bitumen, an emulsifier, an inorganic acid and water, applying the emulsion to the coating, and then applying to the emulsion layer preheated to a temperature of at least 50"C granular mineral material of large grain size and its further compaction (SV 1554739 A, IPC?

ЕО1С 7/24, 7/30, оп. 31.10.1979).EO1C 7/24, 7/30, op. 31.10.1979).

У відомому способі досягається його спрощення і утворення тонкого шару зносу.In the known method, its simplification and the formation of a thin wear layer are achieved.

Недоліками відомого способу, що знижують його ефективність, є таке: - низькі показники стабільності і міцності зчеплення в'яжучого з поверхнею мінерального матеріалу, що спричиняє невисоку міцність шару зносу; - великі витрати в'яжучого, що призводить до високого ступеня поглинання в'яжучим гранул мінерального матеріалу і наявності на поверхні шару зносу бітумних плівок, а це знижує коефіцієнт зчеплення; - висока зернистість мінерального матеріалу, яка зумовлює низьку насипну щільність мінерального матеріалу, що також знижує міцність шару зносу; - нагрів мінеральних матеріалів потребує додаткових енерговитрат, а нанесення нагрітого матеріалу на бітумну емульсію погіршує умови екологічної і пожежної безпеки.The disadvantages of the known method, which reduce its effectiveness, are as follows: - low indicators of stability and strength of adhesion of the binder to the surface of the mineral material, which causes low strength of the wear layer; - high consumption of the binder, which leads to a high degree of absorption of mineral material granules by the binder and the presence of a wear layer of bitumen films on the surface, which reduces the adhesion coefficient; - high granularity of the mineral material, which causes a low bulk density of the mineral material, which also reduces the strength of the wear layer; - heating of mineral materials requires additional energy consumption, and the application of heated material on bitumen emulsion worsens environmental and fire safety conditions.

В основу корисної моделі поставлена задача вдосконалення способу влаштування шару зносу дорожнього покриття, в якому шляхом введення нових операцій і зміни виконання бо існуючих забезпечується отримання стійкого до зношування і зсуву міцного твердого шару зносу за рахунок підвищення адгезійної взаємодії емульсійного в'яжучого з мінеральним матеріалом, а також утворення шорсткого верхнього шару з підвищеним коефіцієнтом зчеплення коліс транспортних засобів з поверхнею дорожнього покриття. Ще однією задачею є усунення операції попереднього нагріву мінерального матеріалу, що зменшує енерговитрати і поліпшує умови екологічної і пожежної безпеки.The basis of the useful model is the task of improving the method of arranging the wear layer of the road surface, in which, by introducing new operations and changing the execution of the existing ones, it is ensured that a durable hard wear layer resistant to wear and tear is obtained by increasing the adhesive interaction of the emulsion binder with the mineral material, and as well as the formation of a rough upper layer with an increased coefficient of adhesion of vehicle wheels to the road surface. Another task is to eliminate the operation of preheating mineral material, which reduces energy costs and improves environmental and fire safety conditions.

Технічний результат корисної моделі - підвищення фізико-механічних властивостей шару зносу дорожнього покриття, коефіцієнта зчеплення коліс транспортних засобів з шаром зносу, строку служби дорожнього покриття, спрощення і здешевлення способу влаштування шару зносу за рахунок зниження його трудомісткості і собівартості.The technical result of the useful model is an increase in the physical and mechanical properties of the wear layer of the road surface, the coefficient of adhesion of the wheels of vehicles with the wear layer, the service life of the road surface, the simplification and cheapening of the method of arranging the wear layer due to the reduction of its labor intensity and cost.

Поставлена задача вирішується тим, що у способі влаштування шару зносу дорожнього покриття з підвищеним коефіцієнтом зчеплення верхнього шару, що включає нанесення на дорожнє покриття емульсійного в'яжучого, нанесення на нього гранульованого мінерального матеріалу і його подальше ущільнення, згідно з корисною моделлю, на емульсійне в'яжуче за допомогою розподільника рівномірно розсипають мінеральний матеріал, гранули якого фракції 0,63-3 мм мають гострокутову форму, твердість за шкалою Мооса - 7, насипну щільність - 1,3- 1,8 г/сму, динамічну міцність - не менше 9 Н/м-, а відношення маси емульсійного в'яжучого до маси мінерального матеріалу визначають як 0,078-0,09.The task is solved by the fact that in the method of arranging the wear layer of the road surface with an increased coefficient of adhesion of the upper layer, which includes applying an emulsion binder to the road surface, applying it to granular mineral material and its subsequent compaction, according to a useful model, to the emulsion in with the help of a distributor, mineral material is evenly spread, the granules of which fraction 0.63-3 mm have an acute-angled shape, hardness according to the Mohs scale - 7, bulk density - 1.3-1.8 g/cm, dynamic strength - not less than 9 N/m-, and the ratio of the mass of the emulsion binder to the mass of the mineral material is determined as 0.078-0.09.

Нанесення мінерального матеріалу на емульсійне в'яжуче таким чином, що його рівномірно розсипають за допомогою розподільника, дозволяє нанести гранули мінерального матеріалу на тонкий шар в'яжучого рівномірно по всій поверхні дорожнього покриття, причому як у кількісному значенні, так і у фракційному вигляді, що спричиняє утворення шару зносу з однаково високими фізико-механічними властивостями по всій поверхні дороги, що улоеможливлює утворення ям, вибоїн в окремих ослаблених місцях, і забезпечує однаково високий коефіцієнт зчеплення коліс транспортних засобів з шаром зносу по свій його поверхні.Applying the mineral material to the emulsion binder in such a way that it is spread evenly with the help of a distributor allows you to apply the granules of the mineral material to the thin layer of the binder evenly over the entire surface of the road surface, and both quantitatively and in fractional form, which causes the formation of a wear layer with equally high physical and mechanical properties over the entire surface of the road, which makes possible the formation of pits, potholes in individual weakened places, and ensures an equally high coefficient of adhesion of the wheels of vehicles with the wear layer on its surface.

Використання мінерального матеріалу, гранули якого фракції 0,63-3 мм мають гострокутову форму, твердість за шкалою Мооса - 7, насипну щільність - 1,3-1,8 г/см, динамічну міцність - не менше 9 Н/м, забезпечує утворення шорсткого шару зносу з високими фізико-механічними властивостями, такими як динамічна міцність, твердість, щільність, які будуть не меншими, ніж у мінерального матеріалу, а також стійкість до зношування, зсуву і стирання під дією колісThe use of mineral material, the granules of which fractions of 0.63-3 mm have an acute-angled shape, the hardness according to the Mohs scale is 7, the bulk density is 1.3-1.8 g/cm, the dynamic strength is not less than 9 N/m, ensures the formation a rough wear layer with high physical and mechanical properties, such as dynamic strength, hardness, density, which will not be less than that of mineral material, as well as resistance to wear, shear and abrasion under the action of wheels

Зо транспортних засобів. Причому показники фракційності і насипної щільності гранул мінерального матеріалу пов'язані між собою. Саме те, що гранули мають різні розміри і гострокутову форму, дозволяє їм щільно укладатись, чергуючи дрібні і великі гранули, а невеликі проміжки між гранулами заповнюються тонкими плівками в'яжучого, які контактують із гранулами, і під тиском з'єднують їх між собою. Утворення між гранулами тонких плівок в'яжучого підвищує їх адгезійну взаємодію і забезпечує утворення міцного з'єднання гранул між собою, а гострокутова форма гранул зумовлює утворення шорсткого поверхового шару, що спричиняє підвищення коефіцієнта зчеплення.From vehicles. Moreover, indicators of fractionation and bulk density of granules of mineral material are related to each other. The fact that the granules have different sizes and an acute-angled shape allows them to fit tightly, alternating small and large granules, and the small spaces between the granules are filled with thin films of binder, which come into contact with the granules and connect them together under pressure. The formation of thin binder films between the granules increases their adhesive interaction and ensures the formation of a strong connection between the granules, and the sharp-angled shape of the granules causes the formation of a rough surface layer, which causes an increase in the adhesion coefficient.

Визначення відношення маси емульсійного в'яжучого до маси мінерального матеріалу як 0,078-0,09 дозволяє визначити саме ту кількість в'яжучого, яка необхідна і достатня для міцного утримування мінерального матеріалу на поверхні шару зносу. Встановлення відношення маси емульсійного в'яжучого до маси мінерального матеріалу більше за 0,09 може призвести до неприпустимих перевитрат емульсійного в'яжучого, а зменшення відношення нижче за 0,078 послаблює міцність шару зносу через надто тонку плівку в'яжучого, яка в такому випадку не зможе міцно з'єднувати гранули між собою.Determining the ratio of the mass of the emulsion binder to the mass of the mineral material as 0.078-0.09 allows you to determine exactly the amount of binder that is necessary and sufficient for the firm retention of the mineral material on the surface of the wear layer. Setting the ratio of the mass of the emulsion binder to the mass of the mineral material more than 0.09 can lead to unacceptable excess consumption of the emulsion binder, and reducing the ratio below 0.078 weakens the strength of the wear layer due to the too thin film of the binder, which in this case will not be able to firmly connect the granules together.

Крім цього, усунення додаткових операцій з нагріву мінерального матеріалу і нанесення його на в'яжуче при високій температурі забезпечує спрощення і здешевлення способу за рахунок зниження його трудомісткості і собівартості, а також поліпшує умови екологічної і пожежної безпеки.In addition, the elimination of additional operations of heating the mineral material and applying it to the binder at high temperature provides simplification and cheaper method by reducing its labor intensity and cost, as well as improves environmental and fire safety conditions.

Спосіб реалізують таким чином.The method is implemented as follows.

На очищене дорожнє покриття розливають емульсійне в'яжуче, це може бути бітумна емульсія, або бітумно-емульсійна мастика, або клей-емульсія, або інше.An emulsion binder is poured onto the cleaned road surface, it can be a bitumen emulsion, or a bitumen-emulsion mastic, or an emulsion glue, or something else.

Після цього на шар емульсійного в'яжучого за допомогою спеціального ручного розподільника розсипають мінеральний матеріал, гранули якого мають гострокутову форму, фракційність гранул 0,63-3 мм. Мінеральний матеріал має такі фізико-механічні показники: твердість за шкалою Мооса - 7, насипна щільність - 1,3-1,8 г/см3, динамічна міцність - не менше 9 Н/м-. Відношення маси емульсійного в'яжучого до маси мінерального матеріалу визначають як 0,078-0,09.After that, mineral material is sprinkled on the layer of emulsion binder using a special manual distributor, the granules of which have an acute-angled shape, the granularity of the granules is 0.63-3 mm. The mineral material has the following physical and mechanical parameters: hardness on the Mohs scale - 7, bulk density - 1.3-1.8 g/cm3, dynamic strength - at least 9 N/m-. The ratio of the mass of the emulsion binder to the mass of the mineral material is defined as 0.078-0.09.

Після укладання мінерального матеріалу його ущільнюють за допомогою катка, при цьому емульсійне в'яжуче розпадається з утворенням тонких плівок в'яжучого між гранулами. Плівки бо в'яжучого міцно з'єднують між собою гранули і так само міцно утримують їх на поверхні шару зносу. Таким чином на поверхні шару зносу утворюється монолітна тверда шорстка структура, яка забезпечує високий коефіцієнт зчеплення коліс транспортних засобів із шаром зносу.After laying the mineral material, it is compacted with the help of a roller, while the emulsion binder disintegrates with the formation of thin films of the binder between the granules. The films of the binder firmly connect the granules together and hold them just as firmly on the surface of the wear layer. Thus, a monolithic hard rough structure is formed on the surface of the wear layer, which ensures a high coefficient of adhesion of the wheels of vehicles with the wear layer.

ПрикладExample

Для підтвердження ефективності способу улаштування шару зносу Державним підприємством "Дорожній науково-технічний центр" були проведені випробування на тестових ділянках, зокрема на вкрай чутливих із точки зору безпеки ділянках на під'їздах до пішохідних переходів, де коефіцієнт зчеплення має дуже важливе значення.To confirm the effectiveness of the method of arranging the wear layer, the State Enterprise "Road Scientific and Technical Center" conducted tests on test areas, in particular, on extremely sensitive areas from the point of view of safety at the entrances to pedestrian crossings, where the coefficient of adhesion is very important.

На очищене дорожнє покриття розливали катіонну бітумну емульсію за ДСТУ Б В.2.7- 129:2013. Після цього на шар емульсійного в'яжучого за допомогою спеціального ручного розподільника розсипали мінеральний матеріал із гострокутовою формою гранул, фракцією гранул 0,63-3 мм, твердістю за шкалою Мооса - 7, насипною щільністю 1,3 г/сму, динамічною міцністю 9 Н/м: (з мінімальними заявленими показниками). Відношення маси бітумної емульсії до маси мінерального матеріалу визначають як 0,086, зокрема при витраті бітуму 1,3 кг/ме витрати мінерального матеріалу становлять 15 кг/м-. Після укладання мінерального матеріалу його ущільнюють за допомогою 3-4 проходок легкого катка. Таким чином утворюється міцний шар зносу з шорсткою верхньою поверхнею. За ДСТУ 8746:2017 визначають коефіцієнт зчеплення коліс транспортних засобів з поверхнею шару зносу, який становить 0,95.A cationic bitumen emulsion was poured onto the cleaned road surface according to DSTU B V.2.7-129:2013. After that, a mineral material with an acute-angled shape of granules, a granule fraction of 0.63-3 mm, a hardness according to the Mohs scale - 7, a bulk density of 1.3 g/cm, a dynamic strength of 9 N was sprinkled on the layer of the emulsion binder using a special manual distributor /m: (with minimum declared indicators). The ratio of the mass of the bitumen emulsion to the mass of the mineral material is defined as 0.086, in particular, with a consumption of bitumen of 1.3 kg/m, the consumption of mineral material is 15 kg/m. After laying the mineral material, it is compacted with 3-4 passes of a light roller. In this way, a strong wear layer with a rough upper surface is formed. According to DSTU 8746:2017, the coefficient of adhesion of vehicle wheels to the surface of the wear layer is determined, which is 0.95.

Таким чином, при використанні способу досягається підвищення фізико-механічних властивостей шару зносу дорожнього покриття, коефіцієнта зчеплення коліс транспортних засобів з шаром зносу, строку служби дорожнього покриття, спрощення і здешевлення способу за рахунок зниження його трудомісткості і собівартості.Thus, when using the method, it is possible to increase the physical and mechanical properties of the wear layer of the road surface, the coefficient of adhesion of the wheels of vehicles with the wear layer, the service life of the road surface, simplify and reduce the cost of the method by reducing its labor intensity and cost.

Claims

USEFUL MODEL FORMULA A method of arranging a wear layer of a road surface with an increased coefficient of adhesion of the upper layer, which includes applying an emulsion binder to the road surface, applying granular mineral material to it and its subsequent compaction, which is characterized by the fact that the emulsion binder is applied to the road surface using of the distributor, mineral material is evenly scattered, the granules of which fraction 0.63-3 mm have an acute-angled shape, the hardness according to the Mohs scale is 7, the bulk density is 1.3-1.8 g/cm, the dynamic strength is not less than 9 N/m, and the ratio of the mass of the emulsion binder to the mass of the mineral material is defined as 0.078-0.09.