Способ ремонта и восстановления покрытий дорог и агрегат для осуществления этих процессов

 

Изобретение относится к дорожно-строительной технике для ремонта и восстановления покрытий дорог. Обеспечивается повышение качества, долговечность покрытия и производительности работ. В способе распыления вяжущего осуществляют центробежными форсунками с подачей горячего воздуха, создающими конус распыла, который направляют таким образом, что половину вяжущего наносят на поверхность дороги, вторую - на падающий щебень. В устройстве кузов для щебня выполнен двухсекционным для двух фракций щебня по размеру. Обе секции выполнены обогреваемыми с каналами подвода отработанных газов автомобиля и от калорифера. Подвод газов осуществляется через шарниры подъема кузова. Внутри емкости для вяжущего размещены жаровые трубы, соединенные между собой пластинами. Трубопроводы подачи вяжущего выполнены двухканальными. Выход двухканального трубопровода соединен с центробежными форсунками распыла вяжущего на поверхности дороги. В зависимых пунктах формулы раскрывается выполнение питателей уплотняющих катков, устройства распределения щебня. 2 с. и 6 з.п. ф-лы, 8 ил.

Изобретение относится к дорожно-строительной технике, применяемой для ремонта и восстановления слоя уноса поверхности асфальто- и цементобетонных дорог, в сочетании с другими дорожно-строительными агрегатами оно может быть использовано при строительстве новых дорог.

Известны способ ремонта автомобильных дорог и агрегаты для его осуществления (см. проспект фирмы SECMAIR). Способ ремонта включает нанесение на полотно дороги связующего, затем нанесение щебня и последующее уплотнение покрытия катками.

Агрегат фирмы SECMAIR содержит самоходное шасси с емкостью для битумной эмульсии, кузовом для щебня и раздаточным механизмом, обеспечивающим равномерную россыпь щебня на полотно дороги, а также ряд форсунок по всей ширине участка полотна дороги, создающих равномерный разлив эмульсии по всей обрабатываемой площади, катки, пульт управления.

Недостатком данных способа и устройства является применение специальной эмульсии, для производства которой необходимо приобретение фирменного оборудования (минизаводов) и фирменных добавок, необходимых по рецептуре в процессе ее производства.

Известны способ сооружения дорожного покрытия и устройство для его осуществления (см. заявку Франции N 2626593, кл. E 01 C 21/00, 1989 г.), которые предусматривают на первом этапе разлив вяжущего по поверхности дороги и на последующем этапе распределение за счет силы собственной тяжести слоя гравия или щебня, подлежащего закреплению вяжущим, причем щебень при своем свободном падении проходит сквозь поток разливаемого вяжущего. Устройство дорожного агрегата содержит передвижную платформу, на которой смонтирована рама распределения вяжущего с рядом разливочных сопел и механизм для распределения щебня, имеющий наклонную поверхность, по которой скатывается щебень, и свободный нижний поперечный край, который нависает над струями вяжущего, выходящими из сопел на поверхность дороги.

Недостатком известных способа и устройства является неравномерность нанесения вяжущего на поверхность дороги и возможные разрывы сплошности покрытия дороги вяжущим в результате того, что падающий щебень частично закрывает поверхность дороги от вяжущего, этому способствует также низкая дисперсность распыла вяжущего.

Задачей данного изобретения является создание способа и универсального агрегата для ремонта и поверхностной обработки автомобильных дорог, использующего отечественные ингредиенты, обеспечивающего высокое качество распыла и распределения по поверхности дороги вяжущего, равномерную подачу каменного материала и уплотнение катком укладываемого слоя. Изобретение направлено на повышение качества, долговечности покрытия и производительности работ при ремонте и устройстве поверхностных обработок асфальто- и цементобетонных дорог с обеспечением заданной шероховатости. Оно допускает многослойное покрытие из слоев с разной крупностью щебня и поверхностное покрытие уложенного слоя каменной пылью.

Указанная задача решается тем, что в способе ремонта автомобильных дорог на полотно дороги наносят вяжущее (например, битум) и щебень или гравий, причем подогретое горячим воздухом вяжущее распыливают широким конусом распыла центробежными форсунками с одновременной подачей горячего воздуха таким образом, что половина вяжущего подается на поверхность дороги, а вторая половина одновременно попадает на направляемый питателем падающий щебень, после чего покрытие уплотняют катками. Такой способ обеспечивает равномерное нанесение вяжущего на поверхность дороги первой половиной конуса распыла и одновременно обволакивание вяжущим щебня второй половиной конуса распыла. При этом щебень в кузове подогревается выхлопными газами, что улучшает его адгезию к вяжущему и полотну дороги. Подача в форсунки горячего воздуха повышает дисперсность распыла вяжущего.

Кроме того, предлагаемый способ включает нанесение каменной пыли поверх щебня перед процессом уплотнения покрытия катками, что способствует повышению качества и долговечности покрытия, а также созданию необходимой шероховатости поверхности.

Агрегат для ремонта и восстановления поверхности дорог содержит самоходное транспортное средство, например автомобильное шасси, кузов для щебня с раздаточным механизмом, емкость для вяжущего, устройство для распределения вяжущего по поверхности дороги в виде форсунок, опорно-уплотняющие катки, при этом кузов выполнен двухсекционным для двух разных фракций щебня, обе секции кузова выполнены обогреваемыми с каналами подвода отработанных газов транспортного средства и от калорифера, причем подвод газов осуществлен через шарниры подъема кузова, внутри теплоизолированной емкости для вяжущего размещены жаровые трубы, которые соединены также с подводом горячего воздуха от калорифера, причем трубы соединены между собой пластинами, служащими одновременно волнорезами и радиаторами, при этом трубопроводы подачи вяжущего выполнены двухканальными, один из каналов соединен с емкостью вяжущего, а второй - с системой подвода горячего воздуха от калорифера, а выход двухканального трубопровода соединен с центробежными форсунками распыла вяжущего на поверхность дороги, причем в системе подачи вяжущего и горячего воздуха имеются клапаны включения форсунок каждой отдельно или по секциям, или включения подачи только горячего воздуха, такое выполнение позволяет производить выборочный ремонт участков дороги, а также при подаче горячего газа без вяжущего - осушку и очистку от пыли участка дороги перед нанесением покрытия.

Форсунки распыла вяжущего выполнены центробежными и совмещены с системой обогрева трубопроводов таким образом, что струя вяжущего битума окружена со всех сторон горячим газом, дробящим и распыливающим ее, что обеспечивает полый конус распыла и высокую дисперсность дробления капель вяжущего. Система подвода вяжущего к форсункам содержит клапаны, позволяющие включать форсунки секциями или отдельно каждую форсунку. Это позволяет ремонтировать отдельные участки дороги.

Агрегат может содержать механизм нанесения каменной пыли, который может иметь бункер с ленточным питателем и щелевым регулируемым затвором, обеспечивающий создание корки на поверхности уложенного слоя, способствующей высокой долговечности и уменьшению эрозии покрытия.

Раздаточный механизм для щебня выполнен в виде секционных питателей-дозаторов, имеющих оребренные барабаны, приводимые во вращение от гидромотора, направляющие кожухи с ребрами и шиберные регулируемые затворы, управляемые от гидроцилиндров. Такое выполнение обеспечивает равномерность россыпи щебня в зависимости от скорости движения агрегата.

Раздаточный механизм имеет ограждающие резиновые коврики, установленные по нижнему краю питателей, которые ограничивают россыпь щебня и выравнивают его перед катками, в нижней части ковриков прикреплены грузы, которые обеспечивают их вертикальное положение.

Опорно-уплотняющие катки подвешены на вилочных рычагах и имеют механизм прижима к поверхности дороги в виде гидроцилиндров с регулируемым давлением. Наружная поверхность катков покрыта слоем резины. Применение гидравлического прижатия катков позволяет оптимизировать давление и уплотнение образуемого слоя покрытия в зависимости от температуры вяжущего, погодных условий и крупности щебня. Катки выполнены трехсекционными, причем боковые секции катка установлены на шарнирах, позволяющих изменять угол наклона в соответствии с профилем дороги.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг. 1 изображено рабочее положение агрегата при движении его назад (по стрелке); на фиг. 2 - походное положение агрегата по фиг. 1; на фиг. 3 - рабочее положение агрегата при движении вперед (по стрелке); на фиг. 4 - походное положение агрегата по фиг. 3; на фиг. 5 - разрез по С-С емкости для вяжущего, вид сбоку; на фиг. 6 - разрез емкости, вид сверху; на фиг. 7 - вид сверху на катки; на фиг. 8 - разрез центробежной форсунки.

Предлагаемый агрегат (фиг. 1,3) содержит автомобильное шасси 1, емкость для вяжущего 2 (например, битума или битумной эмульсии), имеющую систему подогрева от калорифера 3 и битумный насос 4 с системой обогреваемых трубопроводов 5 с запорными клапанами (не показаны), подающих вяжущее и горячий воздух к форсункам 6. Форсунки 6 выполнены центробежными и имеют внутренний канал 23 подачи вяжущего из емкости 2 и наружный канал 47 подачи горячего газа от калорифера 3. Агрегат имеет двухсекционный кузов 7 с каналами 8,9 для обогрева щебня в кузове выхлопными газами автомобиля или горячим газом от калорифера 3, причем подвод выхлопных газов в каналы 8,9 осуществляется через шарниры подъема кузова. Кузов 7 имеет два отсека: отсек 10 - для крупной фракции щебня и отсек 11 для мелкой фракции, гидроцилиндры 12 для подъема кузова в рабочее положение. В нижней части кузова в поднятом положении (фиг. 1) расположены питатели 13 подачи щебня с цилиндрическими шиберными затворами 14, имеющими четыре положения: открыто верхнее окно кузова, открыто нижнее окно кузова, закрыты оба окна, открыты оба окна. Управление положением шиберов осуществляется с помощью гидроцилиндра 15 и гидроуправляемых упоров. Подача щебня обеспечивается вращающимся от гидромотора оребренным барабаном 16, скорость вращения которого определяет количество подаваемого щебня. Подающее устройство заключено в кожух с направляющими ребрами 17. По ширине агрегата установлено несколько таких питателей, включаемых в работу частично в зависимости от ширины ремонтируемого участка дороги или одновременно всех вместе при нанесении слоя по всей ширине. Для устранения россыпи щебня за пределы обрабатываемой поверхности служат резиновые коврики 18 с металлическим грузом 19, обеспечивающим вертикальное положение коврика в работе. Коврики установлены с задней стороны питателя (по направлению движения) и по боковым краям обрабатываемой площади.

Емкость для вяжущего 2 (фиг. 5,6) заполняется насосом 4 или через люк 20. Емкость имеет теплоизоляцию 21, жаровую трубу 22, по которой подается горячий теплоноситель от калорифера 3, трубу 23 забора и подачи вяжущего к форсункам; волнорезы 24, служащие одновременно для успокоения жидкости при ускорении и замедлении движения агрегата, а также радиаторами для нагрева вяжущего. Калорифер 3 имеет электрическое нагревательное устройство и газовые горелки, питаемые от баллонов 25 со сжиженным газом. В случае применения вспененного битума с целью повышения его жидкотекучести в агрегате предусмотрены водяной насос 26, емкость 27 и соответствующие трубопроводы {в случае применения вспененного битума вязкость снижается в 2,5-3 раза и повышается прочность укладываемого слоя, что достигается добавлением в форсунки горячей воды (1-3% по объему) при температуре 150^oC (см. Автомобильные дороги, N 7, 1997 г.}.

Опорно-уплотняющие катки 28,29 выполнены трехсекционными (фиг. 7). Для обеспечения выпуклого профиля дороги боковые катки 29,30 могут занимать наклонное положение относительно среднего катка 28 с помощью шарниров 31, рычагов 32 и стопоров 33. На фиг. 7 показано взаимное расположение катков 28,29,30, обеспечивающее перекрытие всей поверхности по ширине обработки дороги, а также положение шарниров подвески 34 и штоков 35 гидроцилиндров 36, осуществляющих прижим катков с заданным усилием. Катки подвешены на вилочных рычагах 37 и 38. С целью получения требуемой шероховатости дороги катки могут быть покрыты толстым слоем резины, поверхность которой может иметь заданный рисунок протектора. Для улучшения шероховатости и повышения прочности поверхности дороги агрегат имеет механизм подачи каменной пыли, содержащий ленточный питатель 39 и бункер 40 с регулируемой щелью. Пыль подается из бункера 40 на уложенный слой покрытия под катки по всей ширине обрабатываемого участка дороги. Для направления ссыпаемой пыли применяются резиновые коврики 41 со специальными грузами 42. Платформа наблюдения 43 позволяет оператору визуально наблюдать за качеством укладываемого слоя, регулировать подачу щебня и вяжущего в зависимости от скорости движения агрегата и требований технологического процесса, регулировать температуру вяжущего, включение и выключение форсунок 6, а также механизм подачи каменной пыли 39 с помощью пульта управления 44. Высотное положение платформы 43 может регулироваться положением кузова и с помощью гидроцилиндров 46, что позволяет менять расстояние форсунок 6 от полотна дороги.

При ремонте дороги агрегат может двигаться как вперед, так и назад. В этих двух случаях подвесные устройства (питатели щебня 13, форсунки 6 подачи вяжущего) и опорно-уплотняющие катки 28,29,30 расположены в разном порядке. При движении агрегата назад первыми по ходу движения расположены форсунки 6, затем питатели 13 подачи щебня, после которых установлены катки 28,29,30. При движении агрегата вперед подвесные устройства расположены в том же порядке по ходу движения агрегата. Изменение порядка установки подвесных устройств (фиг. 1,3) обеспечивается специальным перемонтажом.

Перед началом работы агрегата насосом 4 закачивается вяжущее в емкость 2, включается калорифер 3, горячий теплоноситель поступает в жаровую трубу 22, производится разогрев вяжущего до требуемой температуры, затем температура поддерживается автоматически терморегулятором. Поскольку волнорезы 24 прикреплены к жаровой трубе, то они за счет теплообмена интенсифицируют разогрев вяжущего. Горячий воздух, выходящий из емкости 2 по отдельному каналу 47 (фиг. 8) в трубопроводе 5, поступает к форсункам 6 и может использоваться для разогрева или осушения ремонтируемого участка дороги. Одновременно в двухсекционный кузов засыпается отдельно в отсек 10 крупная фракция щебня, а в отсек 11 - мелкая фракция щебня. От двигателя автомобиля в каналы 8, 9 подается горячий выхлопной газ (или горячий газ от калорифера) для обогрева кузова и засыпанного щебня, а в бункер 12 насыпается каменная пыль. Производится проверка всех систем агрегата. В начале работы независимо от выбранного направления движения агрегата (вперед или назад) водитель приводит узлы агрегата из походного (фиг. 2,4) положения в рабочее (фиг. 1,3), при этом кузов 7 поднимается, а платформа оператора 43 и катки 28,29,30 опускаются. Питатель 13 и форсунки 6 занимают вертикальное положение, а платформа 43 - горизонтальное. После этого оператор поднимается на платформу 43 и через пульт управления 44 включает битумный насос 4 и открывает клапаны форсунок 6, которые уже прогреты выходящим через них горячим газом.

Насос 4 подает вяжущее из емкости 2 по двухканальному трубопроводу 5 (фиг. 6), где оно попутно подогревается горячим газом из калорифера 3 и поступает в центробежные форсунки 6, а затем подхватывается воздушным вихрем и образует дисперсный полый конус распыла, обеспечивающий равномерное покрытие вяжущим поверхности дороги. Оператор включает гидромотор, вращающий барабан 16 и устанавливает шиберный затвор 14 в требуемое положение посредством гидроцилиндра 15 и управляемых упоров. Частота вращения барабана 16 зависит от скорости движения агрегата и толщины укладываемого слоя покрытия. Щебень через окно шиберного затвора 14 поступает к оребренному барабану 16 и его лопатками подается на стенки питателя 13 и ссыпается на направляющие ребра 17, ограничивающие боковую россыпь щебня, омывается брызгами вяжущего из форсунок 6 и падает на покрытую вяжущим поверхность дороги. Коврики 18 ограничивают россыпь щебня за пределы обрабатываемой площади и поворачивают выступающие комки щебня, частично выравнивая поверхность слоя, чему способствует масса груза 19. Затем катки 28,29,30, прижимаемые к дороге гидроцилиндрами 36, через вилочные рычаги 37 и 38 окончательно выравнивают и уплотняют укладываемый слой. Усилие прижима катков 28,29,30 регулируется оператором за счет изменения давления в гидроцилиндрах 36. В случае укрепления поверхности дороги каменной пылью после коврика 18 на катки 28,29,30 ленточным питателем 39 из бункера 40 подается ограждаемая ковриками 41 каменная пыль, которая вдавливается катком в поверхность и образует защитную корку. По завершении работы кузов 7 опускается, катки 28,29,30 и платформа оператора 43 поднимаются в походное положение.

Изобретение направлено на расширение области применения агрегата для любой степени изношенности дорог и повышения качества уложенного слоя. Этому способствует наличие двух фракций щебня, возможность нанесения местного двух-, трехслойного покрытия для устранения выбоин, а также предварительного прогрева поверхности дороги через форсунки и высушивание ее при большой влажности. Кроме того, применение форсунок центробежного типа с подачей в них горячего газа позволяет получить широкий конус распыла вяжущего при заданной дисперсии капель, что обеспечивает равномерность покрытия полотна дороги вяжущим и надлежащее заполнение трещин. Наличие конуса распыла дает возможность более чем в два раза сократить число форсунок без снижения равномерности разлива.

Вяжущее подается вначале на поверхность дороги, обеспечивая равномерное покрытие ее вяжущим, а потом на падающий щебень, обволакивая его при падении, что резко повышает адгезию щебня к полотну дороги. Совмещение операций разлива вяжущего и подачи щебня повышает экологичность работ. Агрегат допускает применение высококонцентрированных эмульсий, что еще больше улучшает экологичность процесса.

Формула изобретения

1. Способ ремонта и восстановления покрытий автомобильных дорог, включающий распыление вяжущего по поверхности дороги с последующим распределением щебня и уплотнением покрытия катками, отличающийся тем, что распыление вяжущего осуществляют центробежными форсунками с подачей горячего воздуха, создающими конус распыла, который направляют таким образом, что половину вяжущего наносят на поверхность дороги, а вторую половину наносят на падающий щебень.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что перед уплотнением катками на покрытие дороги наносят каменную пыль.

3. Агрегат для ремонта и восстановления покрытий автомобильных дорог, содержащий самоходное транспортное средство, кузов для щебня с раздаточным механизмом, емкость для вяжущего, форсунки для его распределения по поверхности дороги, опорно-уплотняющие катки, отличающийся тем, что кузов для щебня выполнен двухсекционным для двух фракций щебня по размеру, при этом обе секции кузова выполнены обогреваемыми с каналами подвода отработанных газов автомобиля и от калорифера, причем подвод газов осуществляется через шарниры подъема кузова, внутри емкости для вяжущего размещены жаровые трубы, которые соединены также с подводом горячего воздуха от калорифера, причем трубы соединены между собой пластинами, служащими одновременно волнорезами и радиаторами, при этом трубопроводы подачи вяжущего выполнены двухканальными, один из каналов соединен с емкостью вяжущего, а второй - с системой подвода горячего воздуха от калорифера, а выход двухканального трубопровода соединен с центробежными форсунками распыла вяжущего на поверхность дороги, причем в системе подачи вяжущего и горячего воздуха имеются клапаны включения форсунок каждой отдельно или по секциям, или включения подачи только горячего воздуха.

4. Агрегат по п.3, отличающийся тем, что форсунки совмещены с системой обогрева трубопроводов подачи вяжущего таким образом, что струя вяжущего окружена горячим воздухом и возникающий вихрь обеспечивает конус и дисперсность распыла вяжущего.

5. Агрегат по п.3, отличающийся тем, что имеет механизм подачи каменной пыли на дорожное покрытие, содержащий бункер и ленточный питатель со щелевым затвором.

6. Агрегат по п.3, отличающийся тем, что устройство распределения щебня по полотну дороги выполнено в виде отдельных питателей для россыпи щебня на разные по ширине участки дороги, которые содержат цилиндрические шиберные затворы и оребренные барабаны, приводимые во вращение гидромотором, а также кожух с направляющими ребрами.

7. Агрегат по п.3, отличающийся тем, что уплотняющие катки подвешены на вилочных рычагах и имеют механизм прижима к полотну дороги в виде гидроцилиндров с регулируемым давлением, а наружная поверхность катков покрыта слоем резины, на который может быть нанесен рисунок протектора.

8. Агрегат по п.3, отличающийся тем, что питатели агрегата имеют ограждающие коврики с закрепленными на них грузами.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5, Рисунок 6, Рисунок 7, Рисунок 8