Монолітний дорожній одяг з гомополімерним/стійким композитним дорожнім покриттям з поперечними і поздовжніми швами

Реферат: Монолітний дорожній одяг з гомополімерним/стійким композитним дорожнім покриттям з поперечними і поздовжніми швами, у якому використовується дорожнє покриття з елементами для формування швів і передачі навантаження. Для уникнення нерівномірних осідань дорожнього покриття має основу (1), яка має блоки з пінополістиролу високої щільності, яка здатна утримувати цементно-бетонне покриття з поперечними і поздовжніми швами, опалубку дорожнього покриття, яка сформована полістироловими блоками основи (1). Винаходом також передбачено спосіб формування дорожнього одягу. UA 101505 C2 (12) UA 101505 C2 UA 101505 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Область винаходу Цей винахід належить до монолітного дорожнього одягу з гомополімерним/стійким композитним дорожнім покриттям з поперечними і поздовжніми швами, більш точно до цементно-бетонного дорожнього покриття, яке має шви, утворені плитами для передачі навантаження, з конструкційною міцністю, яка сама по собі поглинає, усуває і передає навантаження з одночасним витримуванням сил, прикладених до них, а також тертя, яке спричиняється ними, без нерівномірних осідань у швах, також служачи шаром зносу, при цьому згадане дорожнє покриття кладеться на основу, яка не залежить від природного ґрунту і функціонує як основа і як підстильний шар. Попередній рівень техніки На сьогоднішній день, поверхні, передбачені, зокрема, для великих площ загального користування і головним чином для доріг та аеропортів, можуть виготовлятися з міцних і пружних дорожніх покриттів. Вже відомі цементно-бетонні дорожні покриття і бітумні дорожні покриття, кожне з яких має свої власні правила укладання у відповідності з використовуваними матеріалами. У випадку твердих дорожніх покриттів, спеціальну увагу потрібно приділити випадку раптових змін характеристик підстильного шару, зокрема присутності ґрунтів, що розширюються, і товстих шарів м'якої глини. У цьому типі дорожнього покриття, з вищезгаданих причин, спеціальну увагу приділяють основам. Тому, використовуються декілька матеріалів, таких як стабільна форма каміння, кругляки, гравій, щебінь та пісок, із змінною товщиною, і/або інші матеріали, такі як цементно-стружкові плити. Однак, попередньо повинно здійснюватися очищення ґрунту настільки, наскільки це стосується його рослинного шару, з подальшим вирівнюванням його для укладання декількох шарів, які включають основу. Існують різні способи розрахунку основи, які враховують категорії основи, класи ґрунту, матеріали, використовувані для основного шару, і структуру платформи. Це надає складені основи, які не завжди здатні зберігати бажану цілісність. Усі вищезгадані типи дорожніх покриттів вимагають спеціальної основи для утримування них. Окрім того, тверді дорожні покриття також відповідають загальноприйнятим правилам. Стандарти, зазвичай передбачені для визначення характеристик дорожніх покриттів, тісно пов'язані з аспектами, такими як рух, навантаження, підстильний шар і дренаж. Однією з основних проблем, які вирішується, є нерівномірні осідання сусідніх бетонних плит в дорожніх покриттях, покладених на м'які ґрунти. З цієї причини, розглядаються елементи для передачі навантажень, які мінімізують навантаження, прикладені до основи, і перешкоджають осіданню плит. Інша задача, яка вирішується в конструкції твердого цементно-бетонного дорожнього покриття, стосується герметизації швів між плитами. Основною функцією герметизації формувачів швів у швах бетонного дорожнього покриття є перешкоджання інтрузії води і нестисливих твердих матеріалів, таких як пісок, дрібне каміння та інші сторонні речовини. Інфільтрація води крізь шов має руйнівні впливи на довговічність дорожнього покриття, по суті через вимивання, яке полягає у пошкодженні основного шару шляхом видалення подрібненого матеріалу, з якого він складається, означаючи, що плита стає незахищеною і, таким чином, піддається руйнуванню (це відомо як явище вимивання). Короткий опис винаходу Для усунення і/або мінімізації вищезгаданих недоліків, заявники розробили монолітний дорожній одяг з гомополімерним/стійким композитним дорожнім покриттям з поперечними і поздовжніми швами, у якому використовується дорожнє покриття з елементами для формування швів і передачі навантаження, який має основу, яка має блоки з пінополістиролу високої щільності, яка здатна утримувати цементно-бетонне покриття з поперечними і поздовжніми швами, опалубку дорожнього покриття, яка сформована полістироловими блоками основи. Тому, об'єктом винаходу є використання цементно-бетонного дорожнього покриття, яке має шви, сформовані плитами для передачі навантаження, з конструкційною міцністю, яка сама по собі поглинає, усуває і передає навантаження з одночасним витримуванням сил, прикладених до них, а також тертя, спричинене ними, без нерівномірних осідань у шві, який також служить шаром зносу, при цьому згадане дорожнє покриття кладеться на основу, яка не залежить від природного ґрунту і функціонує як основа і як підстильний шар для утримування згаданого бетонного дорожнього покриття з поперечними і поздовжніми швами. Елементи для передачі навантаження, використовувані системою винаходу, є головним чином елементами попереднього рівня техніки, описаними в португальському патенті № 1 UA 101505 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 102947, які було вдосконалено так, що в основах дозволяється використання полістиролових блоків. На патент PT 102947 тут робиться посилання. Короткий опис креслень Нижченаведений опис базується на доданих кресленнях, які без будь-якого обмеження представляють наступне: Фігура 1 зображає схематично систему винаходу; Фігура 2 зображає схематично шов розширення і скорочення; Фігура 3 зображає схематично робочий шов; Фігура 4 зображає схематично іншу систему винаходу; Фігура 5 зображає вид в перспективі плити для передачі навантаження системи винаходу; і Фігура 6 зображає основну вертикальну проекцію плити для передачі навантаження системи винаходу. Детальний опис винаходу Перед формуванням дорожнього покриття шляхом лиття бетонного розчину формують відповідну основу для виготовлення дорожнього покриття шляхом лиття бетонного розчину, яке складається з декількох смуг, кожна з яких утворена послідовністю плит. У свою чергу, плити повинні обмежуватися опалубкою. Нарешті, виконується формування плит шляхом лиття бетонного розчину. Як можна побачити на фігурах, основа (1) одержується укладанням блоків з пінополістиролу високої щільності, які, як гомополімер, залишаються стабільними протягом усього терміну експлуатації системи і, з точки зору їх технічних характеристик (густина, модуль деформації), 3 мають стійку поведінку без зміни модуля Вестергарда (Кг/см ). Основа (1) забезпечує несучу здатність усієї структури і повинна розроблятися для цього. Полістиролові блоки, які мають густини і розміри згідно з проектом, кладуться на природний ґрунт (2). Похибки вирівнювання поверхні не повинні перевищувати 5 мм на ділянці довжиною 3м. Для одержання відповідної опалубки, непотрібно насипати інертні матеріали з різною гранулометрією і формувати можливі каркаси, як це має місце в попередньому рівні техніки. Основа і підстильний шар (1), використовувана(ий) в системі винаходу, завдяки формуванню з пінополістиролу високої щільності, має спеціальні технічні характеристики, які залишаються незмінними протягом усього терміну експлуатації цього матеріалу і які по суті є наступними: - зберігає свої фізичні і хімічні властивості - зберігає густину/масу/об'єм, 3 - зберігає модуль пружності і деформації (Кг/см ) - не змінює свої властивості, пов'язані з температурним градієнтом, - залишається герметичним - зберігає однорідність - термін експлуатації становить більше ніж 100 років - зменшує коефіцієнт тертя в момент осідання бетону - дозволяє ручне укладання без допомоги важкої техніки - служить опалубкою для формування дорожнього покриття (3) шляхом лиття бетонної суміші - створює похилі ділянки для стікання води - в спеціальних обставинах не вимагається розкриття дорожнього одягу - створює канавки для стікання води - використовує бетонну суміш, яка подається бетононасосом, що дозволяє заливати її у великих кількостях - спрощує заливання бетонної суміші через те, що завдяки її закачуванню, це дозволяє легший доступ до коридору бетонування - підвищує швидкість виконання робіт. Використання полістиролових блоків заміняє основний і підстильний шар традиційних основ. Ці блоки також формують опалубку, яка придатна для безперервного бетонування. Рівень опалубок буде відповідати початковій проектній висоті. Допуск по горизонталі буде становити 12 см по довжині. Довжина елементів опалубки обмежена для надання можливості вирівнювання і планування згідно з проектною висотою. Після укладання основи (1) і потім опалубки, дорожнє покриття (3) може бетонуватися згідно з встановленими технічними вимогами. Процес бетонування включає наступні етапи: Приготування 2 UA 101505 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Планування поздовжнього профілю буде виконуватися на місці за допомогою топографічних точних приладів. Встановлені рівні визначаються стовпчиками, міцно встановленими в ґрунт, зовні коридору бетонування з максимальними інтервалами в 50м так, що точний поздовжній профіль формується паралельно кінцевому профілю плити, яка формується. У випадку кривих ділянок, відстань між стовпчиками зменшується для точного дотримання профілю конструкції. Встановлення стовпчиків повинно здійснюватися принаймні за день до бетонування. Якщо відсутня локальна перепона, яка виявляється контрольним органом, то приготування швів і встановлення плит для передачі навантаження повинно виконуватися на відстані приблизно 50м вперед від місця бетонування для забезпечення безперервної роботи. Видалення води з поверхні буде забезпечуватися дренажною системою, яка буде формуватися одночасно з укладанням основи (1) (полістиролових блоків). Захист коридору бетонування від протікання води з бетону Для перешкоджання будь-якому потраплянню води з бетону в основу (1), основа повинна завжди покриватися непроникним комплексним покриттям, яке складається з покриття товщиною приблизно 0,2 мм і покриттів товщиною 20см. Композиція бетону Композиція бетону повинна надаватися контрольному органу для затвердження. Вона повинна відповідати попередньо встановленим умовам для кожного спеціального проекту. Виготовлення, транспортування і реалізація на місці Виготовлення Виготовлення переважно здійснюється на робочій ділянці, а обладнання має достатню потужність для забезпечення безперервного укладання. Транспорт Тип транспорту є об'єктом для затвердження контрольним органом або автомобілем з бетономішалкою або самоскидом. Реалізація на місці Виготовлення на місці буде здійснюватися вібраційним обладнанням, по можливості доповненим коригувальною лінійкою. Забороняється будь-яке навантаження поверхні. В спеціальних місцях, бетонна суміш може кластися і проходитися вручну вібратором. Усі краї плит вздовж опалубок повинні проходитися вібратором. Атмосферні умови Бетонування не дозволяється під час сильних дощів. Поверхнева обробка Поверхнева обробка покриття буде виконуватися шляхом чищення свіжого бетону щітками, попередньо затвердженого контрольним органом. Поперечні і поздовжні шви На усі поперечні і поздовжні шви встановлюються плити для передачі навантаження. Шви скорочення і розширення відповідають зображеному на фігурі 2. Глибина канавки становить принаймні 2 см. Робочі шви Робочі шви відповідають зображеному на фігурі 3. Робочі шви виконуються в кінці кожного денного виробничого циклу або у випадку перериву в процедурі бетонування. Як можна побачити, лицьова поверхня шва повинна бути плоскою і перпендикулярною до поверхні покриття. Зразу з після початку бетонування, згадані шви формуються шляхом лиття бетонної суміші, при цьому лицьову поверхню попередньої плити покривають антиадгезивним агентом, таким як Antisol, для забезпечення ефективного відокремлення плит. Дорожнє покриття, загалом позначене позицією (3), формується з декількох плит (4), які мають плити (5) для передачі навантаження. Згадані плити (5) складаються з двох опор (6) з двома арматурними стрижнями (7) для обмеження переміщення формувача (8) шва і з поворотного шарніру (9), який, під час витримування навантаження, повертається проти годинникової стрілки і, під час прикладання згинаючого моменту плитами (5) для передачі навантаження, виконує рух по годинниковій стрілці. Цей поворотний шарнір (9) розташовують під формувачем (8) шва і його центр лежить на вертикальній осі шва, сформованого згаданим формувачем (8) шва. Згаданий поворотний шарнір (9) усуває напруження на бетонних плитах (4), спричинюваного згинанням/розтягом в момент передачі навантаження, дозволяючи усувати впливи згинальних моментів на основу (1), які є результатом навантаження, і, таким чином, змушуючи плиту (4) працювати по суті при наявності стискаючого напруження, таким чином, забезпечуючи коефіцієнт безпеки, набагато вищий за нормальний коефіцієнт безпеки, і довгий термін 3 UA 101505 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 експлуатації основи (1) плити (4). Поворотний шарнір (9), який усуває напруження на бетонних плитах (4), яке спричиняється згинанням/розтягом в момент передачі навантаження, буде, таким чином, дозволяти згаданим бетонним плитам (4) працювати протягом довшого періоду часу із стисканням, тобто, усуваючи на них довготривале напруження і гасячи більшість вібрацій, спричинюваних рухомими навантаженнями. Геометричні ознаки плит (4) є наступними: - номінальна товщина: змінна (обумовлена силами, які прикладаються до неї) - бічний нахил: зазвичай 2 % (дивіться профілі поперечних перерізів конструкції) - номінальна довжина: від 5 до 8 м (обумовлена силами, які прикладаються до неї) - номінальна ширина: від 5 до 8 м (обумовлена силами, які прикладаються до неї). Згадані плити (4) будуть піддаватися дії: 1 - випадкових рухомих і статичних навантажень; 2 - горизонтального напруження, яке спричиняється осіданням бетону; 3 - горизонтального напруження, яке спричиняється тертям; 4 - ламанню плит (4), яке спричиняється дією згинальних моментів на вісь швів внаслідок передачі навантаження; і 5 - явищ інфільтрації рідини або води, таких як явище вимивання. В заключення, цей винахід відноситься до дорожнього покриття (3), яке було успішно протестоване при усіх видах несприятливих умов, маючи тепер нову концепцію опор для швів, яка полягає в оснащенні плит (5) для передачі навантаження поворотними шарнірами (9), які, як попередньо згадано, усувають напруження на бетонних плитах (4), які спричиняються згинанням/розтягом в момент передачі навантаження, дозволяючи основі (1) залишатися без впливу згинаючих моментів, які є результатом навантаження, і, таким чином, змушуючи плиту (4) працювати по суті з присутністю стискального напруження. Фактично, це є наслідком присутності поворотних шарнірів (9), які можуть передбачатися в основах (1) з полістиролових блоків. Герметизація швів необхідна для захисту основи (1) від хімічних агентів/розріджувачів. Ця герметизація забезпечується встановленням формувача (8) шва, який має певну похилу ділянку для стікання води (рідини) разом з використанням кремнієвого ізоляційного матеріалу (з двома компонентами), який наноситься на шов та формувач (8) шва для забезпечення повної ізоляції. Подібним чином, основа (1) повинна покриватися вздовж своєї верхньої і бічної частини пластичним матеріалом. Цей матеріал дозволяє зменшення коефіцієнта тертя бетонної плити (4) від приблизно 2,5 до 0,5 при застиганні і він також ізолює полістиролові блоки від будь-якої хімічної дії, яка є результатом викидів на поверхню дорожнього покриття (3). Економічні аспекти За допомогою цієї системи винаходу можна знижувати грошові витрати шляхом виготовлення і використання цих дорожніх покриттів на противагу до традиційних рішень, завдяки тому, що: - не потрібно інвестувати кошти в потужні машини для розкриття дорожнього одягу; - виконувати екскаваторні роботи; - насипати вибрані інертні матеріали; - розподіляти матеріали по ділянці; - ущільнювати інертні матеріали; - вирівнювати поверхню інертних матеріалів; тобто, виконувати усі роботи, які відносяться до укладання вибраних шарів для створення основи (1) (основний і підстильний шар). Беручи до уваги те, що основу (1) можна класти вручну, уся концепція будування, яка відноситься до основного і підстильного шару для укладання дорожніх покриттів (3), сильно революціонізується. Період експлуатації (корисний термін експлуатації більше ніж 100 років) з повною відсутністю операцій технічного обслуговування буде звільняти фінансові ресурси як в громадських так і в приватних організаціях для інвестування інших сфер, які також є пріоритетними. Малі інвестиції, необхідні для цієї технології, разом з її довгим терміном експлуатації, робить її доступною для усіх організацій, які виконують роботу цієї природи. ФОРМУЛА ВИНАХОДУ 60 1. Монолітний дорожній одяг з гомополімерним/стійким композитним дорожнім покриттям з поперечними і поздовжніми швами, у якому використовується дорожнє покриття з елементами 4 UA 101505 C2 5 10 15 20 25 для формування швів і передачі навантаження, який відрізняється тим, що має основу (1), яка має блоки з пінополістиролу високої щільності, яка здатна утримувати цементно-бетонне покриття з поперечними і поздовжніми швами, опалубку дорожнього покриття, яка сформована полістироловими блоками основи (1). 2. Монолітний дорожній одяг за п. 1, який відрізняється тим, що полістиролові блоки, які мають розміри, встановлені в проекті, здатні укладатися вручну. 3. Монолітний дорожній одяг за п. 1, який відрізняється тим, що має плиту (5) для передачі навантаження, яка складається з двох опор (6) з двома арматурними стрижнями (7) для обмеження переміщення формувача (8) шва і з поворотного шарніра (9), який, в момент витримування навантаження, здатен повертатися проти годинникової стрілки і, під час прикладання згинаючого моменту, створюваного плитами (5) для передачі навантаження, здатен виконувати рух за годинниковою стрілкою. 4. Спосіб формування дорожнього одягу за п. 3, який відрізняється тим, що згаданий поворотний шарнір (9) усуває напруження на бетонних плитах, спричинюване згинанням/розтягом в момент передачі навантаження, дозволяючи основі (1) залишатися без дії згинаючих моментів, які є результатом навантаження, і, таким чином, змушуючи плиту працювати по суті з присутністю стискального напруження. 5. Спосіб формування дорожнього одягу за п. 4, який відрізняється тим, що згаданий поворотний шарнір (9) розташовують під формувачем (8) шва і його центр розташовують на вертикальній осі шва, сформованого згаданим формувачем (8) шва. 6. Спосіб формування дорожнього одягу за п. 4 або п. 5, який відрізняється тим, що шов герметизують для захисту основи (1) від хімічних агентів/розріджувачів кремнієвим ізоляційним матеріалом, який наносять на формувач (8) шва для забезпечення повної ізоляції. 7. Спосіб формування дорожнього одягу за будь-яким із пп. 4-6, який відрізняється тим, що основу (1) покривають вздовж її верхньої і бічних частин пластичним матеріалом для зменшення коефіцієнта тертя бетонного покриття від приблизно 2,5 до 0,5 при осіданні і одночасно для захисту полістиролових блоків від можливих викидів рідин на поверхню. 5 UA 101505 C2 6 UA 101505 C2 Комп’ютерна верстка Л. Купенко Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 7