EA037608B1

EA037608B1 - Конструкция дорожной одежды

Info

Publication number: EA037608B1
Application number: EA201900337A
Authority: EA
Inventors: Кахраман Мамедали оглы Ахмедов; Алексей Владимирович Бусел; Кянан Кямиль оглы Алиев
Original assignee: Кахраман Мамедали оглы Ахмедов
Priority date: 2019-04-23
Filing date: 2019-04-23
Publication date: 2021-04-21
Also published as: EA201900337A1

Abstract

Изобретение относится к строительству автомобильных дорог, в частности к конструкциям дорожной одежды. Технический результат - увеличение общего модуля упругости дорожной одежды, снижение уровня вибрационных сил в ее слоях и, как следствие, повышение надежности и долговечности дорожной одежды. Предложена конструкция дорожной одежды, состоящая из многослойного основания, включающего дренирующий слой и два слоя несущего материала, и верхнего и нижнего слоев асфальтобетонного покрытия, по изобретению между слоями несущего материала основания, контактирующими слоями основания и асфальтобетонного покрытия и слоями асфальтобетонного покрытия содержит прочный дробленый материал, размер которого не менее чем в 1,5 раза больше максимального размера заполнителя в контактирующих слоях, проникающий в оба контактирующих слоя на глубину не менее 1/3 его максимального размера. В качестве прочного дробленого материала между слоями содержатся щебень из горных пород, асфальтогранулят, цементогранулят.

Description

Изобретение относится к строительству автомобильных дорог, в частности к конструкциям дорожной одежды.

Известна конструкция усиления дорожного покрытия (А.с. СССР № 787544, Е 01С 7/32, 1980), включающая расположенный на несущем слое усиливаемого покрытия слой из композиционного материала с втопленными в него на 1/2-1/3 их диаметра зернами щебня и верхний слой асфальтобетона, причем слой из композиционного материала выполнен в виде отдельных параллельных одна другой полос, расположенных симметрично продольной оси покрытия, под углом к ней.

Данная конструкция увеличивает сдвигоустойчивость покрытия, но не снижает изгибающие воздействия от проезжающего транспорта вследствие того, что слой из композиционного материала не имеет сплошности и не повышает модуль упругости по всей длине покрытия.

Известна конструкция дорожной одежды, полученная способом (Патент РБ 9501, 01С7/00, 2006), включающим укладку на подготовленное основание слоя щебня крупностью 40-70 мм и его предварительное уплотнение, заполнение в нем пустот, виброуплотнение и устройство асфальтобетонного покрытия, причем заполнение пустот в слое щебня производят распределением с последующим спеканием асфальтогранулята с крупностью зерен 0-30 мм, содержащим 3,5-5,5 мас.% битума.

Данный способ позволяет получить усиленную конструкцию дорожной одежды, в которой слой щебеночного основания работает отдельно от покрытия и упрочняется за счет спекшегося асфальтогранулята. Однако это техническое решение не позволяет снизить проскальзывание слоев контактирующих основания и покрытия и тем самым повысить сопротивление прогибу дорожной одежды при воздействии транспорта и не обеспечивает рассеивание вибрационных волн на границе слоев, поскольку на границе их контакта нет соответствующих неровностей.

Известна конструкция дорожной одежды, принятая в качестве прототипа, состоящая из многослойного основания, включающего дренирующий слой и два слоя несущего материала, и верхнего и нижнего слоев асфальтобетонного покрытия. Толщины слоев дорожной одежды подобраны в соответствии с толщиной и плотностью верхнего слоя асфальтобетонного покрытия, а также плотностью соответствующего слоя по следующей функциональной зависимости:

hi=(-0,342i⁴+4,004i³- 15,659i²+24,4131-1 l,417)hi-pi/pi, где i - порядковый номер слоя; pi - плотность i-го слоя; h₁ и ρ₁ - толщина и плотность верхнего слоя покрытия (Патент РФ 2399715, Е01С7/00).

Недостатком этой конструкции является недостаточный модуль упругости, обеспечивающий снижение ее прогибов при действии транспортной нагрузки, и недостаточное снижение уровня вибрационных сил в слоях дорожной одежды из-за отсутствия рассеивания вибрационных волн на границе контакта смежных слоев.

Технической задачей, решаемой изобретением, является увеличение общего модуля упругости дорожной одежды, снижение уровня вибрационных сил в ее слоях и, как следствие, повышение надежности и долговечности дорожной одежды.

Решение поставленной технической задачи осуществляется тем, что в конструкции дорожной одежды, состоящей из многослойного основания, включающего дренирующий слой и два слоя несущего материала, и верхнего и нижнего слоев асфальтобетонного покрытия, по изобретению, между слоями несущего материала основания, контактирующими слоями основания и асфальтобетонного покрытия и слоями асфальтобетонного покрытия расположен прочный дробленый материал, размер которого не менее чем в 1,5 раза больше максимального размера заполнителя в контактирующих слоях, проникающий в оба контактирующих слоя на глубину не менее 1/3 его максимального размера.

В качестве прочного дробленого материала содержит щебень из горных пород, асфальтогранулят, цементогранулят.

Изобретение поясняется чертежом, где конструкция дорожной одежды состоит из верхнего 1 и нижнего 2 слоев асфальтобетонного покрытия, причем верхний слой 1 состоит из плотного асфальтобетона, нижний слой 2 из пористого асфальтобетона; многослойного основания, включающего два слоя несущего материала - слой 3 из черного щебня, слой 4 из фракционнированного щебня и дренирующий слой 5. Между слоями 1 и 2 расположен слой прочного дробленого материала 6 в виде щебня из горных пород, между слоями 2 и 3 расположен слой прочного дробленого материала 7 в виде асфальтогранулята, между слоями 3 и 4 расположен слой прочного дробленого материала 8 в виде цементогранулята.

В конструкции дорожной одежды наиболее чувствительным к сшивке с помощью прочного дробленого материала является покрытие, которое воспринимает вертикальные и горизонтальные нагрузки от колес автотранспорта, поэтому требуемую величину частиц дробленого материала и глубину их погружения определяли между слоями асфальтобетонного покрытия при прочих равных условиях сшивки остальных слоев дорожной одежды. В табл. 1 представлено изменение модуля упругости между слоями асфальтобетонного покрытия в зависимости от отношения размера дробленого материала к максимальному размеру заполнителя, а также глубины их погружения в слои.

- 1 037608

Таблица 1

Отношение размера дробленного материала к максимальному размеру заполнителя	Глубина погружения дробленного материала в долях от его максимального размера	Модуль упругости на поверхности верхнего слоя асфальтобетона, МПа
Погружение в нижний слой	Погружение в верхний слой
1,5	1/5	230	225
1,5	1/4	235	230
1,5	1/3	275	270
1,5	1/2	290	290
1,0	1/5	225	220
1,2	1/5	230	235
1,7	1/5	265	280
Прототип	22	Ю

Из приведенных данных следует, что при увеличении размера дробленого материала более 1,5 от максимального размера заполнителя наблюдается рост модуля упругости. Аналогичное явление наблюдается при увеличении глубины погружения дробленого материала более 1/3 его максимального размера. Определение модуля упругости слоев дорожной одежды выполняли в соответствии с ГОСТ 32729-2014 Дороги автомобильные общего пользования. Метод измерения упругого прогиба нежестких дорожных одежд для определения прочности.

Анализ колебательных процессов на поверхности дорожного покрытия выполнялся с помощью прибора Вибран-3 (НПО ИнтерПрибор), установленного на расстоянии 1 м от полосы наката. Расчет средних динамических сил по снятым спектрам вибраций выполнялся по методике (Осиновская В.А. Разработка теории вибрационного разрушения нежестких дорожных одежд и путей повышения их долговечности/Автореф. дис. докт. техн. наук, М.: МАДИ, 2011; - 31 с).

Модуль упругости дорожной одежды увеличивается за счет сшивки с помощью прочного дробленого материала смежных слоев: верхний - нижний слой асфальтобетона - на 20,0 МПа, нижний слой асфальтобетона - черный щебень - на 16 МПа, черный щебень - фракционированный щебень - на 4 МПа. Вибрационные силы снижаются в 1,5 раза по сравнению с прототипом. В конструкции согласно прототипу эти силы составляют 2,7 кН, в предлагаемом - 1,8 кН.

Результаты испытаний представлены в табл. 2.

Таблица 2

№ слоя	Прототип	Изобретение
Средняя плотность, кг/см³	Модуль упругости на поверхности слоя, МПа	Средняя плотность, кг/см³	Модуль упругости на поверхности слоя, МПа
1	2400	230	2400	270
2	2300	200	2380	220
3	2000	160	2100	164
4	1800	80	1840	80
5	1850	-	1850	-

Таким образом, предложенное изобретение позволяет увеличить общий модуль упругости дорожной одежды за счет устранения сдвига смежных слоев и снизить уровень вибрационных сил за счет рассеивания вибрационных волн на неровностях, образованных дробленым материалом на границе слоев. Все это приводит к повышению работоспособности и долговечности дорожной одежды.

Claims

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

Конструкция дорожной одежды, состоящая из многослойного основания, включающего дренирующий слой и два слоя несущего материала, и верхнего и нижнего слоев асфальтобетонного покрытия, отличающаяся тем, что между слоями несущего материала основания, нижним слоем асфальтобетонного покрытия и контактирующим с ним слоем несущего материала основания и слоями асфальтобетонного покрытия расположен прочный дробленый материал, размер частиц которого в 1,5 раза больше максимального размера частиц материалов в указанных контактирующих слоях, проникающий в оба контактирующих слоя на глубину не менее 1/3 максимального размера частиц, при этом в качестве прочного дробленого материала между слоями асфальтобетонного покрытия расположен щебень из горных пород, и тем, что в качестве прочного дробленого материала между нижним слоем асфальтобетонного покрытия и контактирующим с ним слоем несущего материала основания расположен асфальтогранулят, при этом в качестве прочного дробленого материала между слоями несущего материала основания расположен цементогранулят.