Способ возведения дорожного основания
Владельцы патента RU 2435898:
Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Кубанский государственный технологический университет" (ГОУ ВПО "КубГТУ") (RU)
Изобретение относится к строительству автомобильных дорог и может быть использовано при устройстве оснований автодорог 3-5-й категорий. Способ возведения дорожного основания включает нанесение нефтешлама на земляное полотно, укатывание земляного полотна вместе с нефтешламом, нанесение второго слоя и его укатывание. Перед нанесением нефтешлама на земляное полотно нефтешлам нагревают до 90-95°С и выдерживают при этой температуре 15 минут. Второй слой, представляющий собой смесь щебня и/или гравия, песка и нефтешлама, подвергают ступенчатой температурной обработке при давлении воздуха 0,103-0,107 МПа на первой ступени до температуры 90-95°С, на второй ступени до температуры 110-130°С с выдержкой на каждой ступени в течение 15 минут на каждой ступени. Первый слой укладывают на земляное полотно высотой 3-5 см, а второй слой имеет высоту 5-8 см при следующем массовом соотношении компонентов, мас.%: песок 15-21; нефтешлам 8-11; щебень и/или гравий до 100. Предложенный способ позволяет получать дорожное основание с повышенной прочностью, морозостойкостью и низким водопоглощением. 1 з.п. ф-лы, 1 табл.
Изобретение относится к строительству автомобильных дорог и может быть использовано при устройстве оснований автодорог 3-5-ой категорий.
Известен способ возведения дорожной одежды (авторское свидетельство СССР № 1539248, Е01С 3/00, 1987), включающий подготовку основания путем распределения щебня и фосфогипсдигидрата на подготовленном земляном полотне, нанесения каменноугольного дегтя с добавкой 0,6-1,0 мас.% хлорного железа, распределения щебня и фосфогипса, увлажнения их, перемешивания, уплотнения и нанесения второго слоя каменноугольного дегтя с добавками.
Недостатками данного способа являются низкие прочность, морозостойкость и высокое водопоглощение.
Известен способ возведения дорожной и аэродромной одежды (авторское свидетельство СССР № 1712519, 5 Е01С 3/00, 1990), включая подготовку основания путем нанесения на укатанное земляное полотно гидроизоляционного слоя, в качестве которого используют битум, битумную эмульсию или полимерную пленку, укладывания минерального материала, его увлажнения и уплотнения, выдержки и повторного увлажнения.
Недостатками данного способа являются низкие прочность, морозостойкость и высокое водопоглощение.
Наиболее близким по технической сущности является способ возведения дорожного основания (патент РФ № 2179609, 7 Е01С 3/04, 2000), заключающийся в покрытии земляного полотна нефтешламом в количестве 0,3-0,7 м3 на 1 м2 полотна, укатывании земляного полотна с нефтешламом, нанесении минерального материала и второго слоя нефтешлама в количестве 0,5-1,1 м3 на 1 м2 полотна, укатывании и выдерживании для отвердения.
Недостатками данного способа являются низкие прочность, морозостойкость и высокое водопоглощение.
Задачей изобретения является разработка способа возведения дорожного основания, обеспечивающего строительство дорог, выдерживающих большие нагрузки.
Техническим результатом является повышение прочности, морозостойкости и низкого водопоглощения дорожного основания.
Технический результат достигается тем, что способ возведения дорожного основания включает нанесение нефтешлама на земляное полотно, укатывание земляного полотна вместе с нефтешламом, нанесение второго слоя и его укатывание. Перед нанесением нефтешлама на земляное полотно нефтешлам нагревают до 90-95°С и выдерживают при этой температуре 15 минут. Второй слой, представляющий собой смесь щебня и/или гравия, песка и нефтешлама, подвергают ступенчатой температурной обработке при давлении воздуха 0,103 - 0,107 МПа на первой ступени до температуры 90-95°С, на второй ступени до температуры 110-130°С с выдержкой на каждой ступени в течение 15 минут. Первый слой укладывают на земляное полотно высотой 3-5 см, а второй слой имеет высоту 5-8 см при следующем массовом соотношении компонентов, мас.%:
| песок | 15-21 |
| нефтешлам | 8-11 |
| щебень и/или гравий | до 100 |
При этом первый слой (нефтешлам) укладывают на земляное полотно высотой 3-5 см, а второй слой имеет высоту 5-8 см при следующем массовом соотношении компонентов, мас.%:
| песок | 15-21 |
| нефтешлам | 8-11 |
| щебень и/или гравий | до 100 |
В предлагаемом способе в основу гидроизоляционного и связующего слоя положен нефтешлам. Нефтешламы представляют собой темную вязкую жидкость с плотностью 0,86-0,97 г/см3. Это смесь нефти, нефтепродуктов и продуктов переработки нефти, собранная при очистке сточных технологических и канализационных вод. Нефтешламы имеют различный состав в зависимости от технологической схемы нефтеперерабатывающего завода и качества перерабатываемой нефти. В его состав входят смолы, асфальтены, тяжелые ароматические и парафиновые углеводороды, которые окисляются в присутствии воздуха и твердеют, образуя хороший гидроизоляционный слой и обеспечивая прочность связи частиц минерального материала.
Предложенный способ возведения дорожного основания позволяет повысить прочность и устойчивость к воздействию низких температур и воды.
Это достигается как предварительным нагревом нефтешлама, используемого для первого слоя, так и нагревом минерально-нефтешламовой смеси под давлением воздуха. При нагреве нефтешлама испаряется часть воды и происходит окисление нефтепродуктов, что увеличивает вязкость нефтешлама и обеспечивает прочность первого слоя основания дороги. Нагрев смеси для второго слоя дорожного основания под давлением воздуха позволяет равномерно распределиться нефтешламу по поверхности минерального материала, испарить воду, содержащуюся в нефтешламе, и окислить до смол и асфальтенов нефтепродукты.
Полученная таким образом композиция обеспечивает высокие механические показатели дорожного основания.
Таким образом, совокупность существенных признаков, изложенных в формуле изобретения, позволяет достичь желаемый технический результат, а именно повысить прочность, морозостойкость и низкое водопоглощение.
Способ осуществляют следующим образом.
На земляное полотно укладывают слой нефтешлама высотой 3-5 см. Нефтешлам предварительно нагревают до температуры 90-95°С и выдерживают в течение 15 минут. Нанесенный нефтешлам уплотняют катками. Затем готовят смесь минерального материала и нефтешлама для укладки второго слоя. В емкость, оборудованную обогревом, линией подачи воздуха и механизмом для перемешивания, помещают песок, нефтешлам и щебень и/или гравий. Емкость закрывают, подают воздух под давлением 0,103-0,107 МПа, нагревают до температуры 90-95°С и выдерживают в течение 15 минут. Затем температуру поднимают до 110-130°С и выдерживают при этой температуре 15 минут. Полученную смесь охлаждают до температуры 70-80°С, наносят на первый слой дорожного основания и укатывают. Высота второго слоя составляет 5-8 см.
Для определения свойств получаемого основания брали образцы и испытывали их на прочность, водопоглощение и морозоустойчивость. Предел прочности при сжатии определяли по ГОСТ 310.4, водопоглощение - по разности массы образцов до и после выдержки в воде в течение 24 часов, морозостойкость образцов характеризовали прочностью при сжатии после 10 циклов замораживания при минус 25°С.
Способ возведения дорожного основания иллюстрируют следующие примеры.
При проведении опытов был использован частично обезвоженный деконтацией нефтешлам следующего состава, мас.%:
| нефтепродукты | 50-70 |
| вода | 5-15 |
| механические примеси | 10-30 |
Для испытаний использовали щебень по ГОСТ 8267 и гравий по ГОСТ 8736 фракции 40-70 мм (60%) и 20-40 мм (40%).
Пример № 1
На участок земляного полотна длиной 100 м и шириной 5 м наносят нефтешлам, разогретый до 93°С и выдержанный при этой температуре в течение 15 минут. Нефтешлам вместе с земляным полотном укатывают. Высота слоя 4 см.
Для приготовления второго слоя в емкость помещают 250 кг песка, 125 кг нефтешлама и 1014 кг щебня, поднимают давление воздуха до 0,105 МПа и нагревают при постоянном перемешивании до 95°С, поддерживают эту температуру в течение 15 минут и поднимают до 115°С и выдерживают 15 минут. Затем отключают нагрев и при постоянном перемешивании снижают температуру до 75°С. Полученную смесь наносят на первый слой и уплотняют катком на пневматических шинах за 10 проходов по одному следу. Высота слоя - 6 см.
Результаты испытания образцов приведены в таблице 1.
Пример 2
Способ осуществляют по примеру № 1 с той разницей, что нефтешлам для первого слоя нагревают до 90°С и укладывают с уплотнением высотой 3 см, а при приготовлении смеси для второго слоя берут 208 кг песка, 111 кг нефтешлама и 1069 кг гравия и нагревают под давлением воздуха 0,107 МПа сначала до 90°С, а затем до 130°С. Смесь охлаждают до 80°С и укладывают с уплотнением на первый слой высотой 8 см. Результаты испытания образцов приведены в таблице.
Пример № 3
Способ осуществляют по примеру № 1 с той разницей, что нефтешлам для первого слоя нагревают до 95°С и укладывают с уплотнением высотой 5 см, а при приготовлении смеси для второго слоя берут 292 кг песка, 153 кг нефтешлама и 945 кг смеси гравия и щебня в массовом соотношении 1:1 и нагревают под давлением воздуха 0,103 МПа сначала до 95°С, а затем до 110°С. Смесь охлаждают до 70°С и укладывают с уплотнением на первый слой высотой 5 см. Результаты испытания образцов приведены в таблице 1.
Пример № 4 (по прототипу)
На участок земляного полотна длиной 100 м и шириной 5 м наносят 250 м3 нефтешлама и с помощью катка уплотняют. Затем на него наносят щебень и с помощью автогрейдера распределяют слоем 16 см. На слой щебня наносят 400 м3 нефтешлама, уплотняют катком и выдерживают в течение 3 суток.
Результаты испытания представлены в таблице 1.
Как видно из представленных результатов, предложенный способ возведения дорожного основания (пр. № 1-3) обеспечивает высокие механические свойства. В сравнении с прототипом (пр. № 4) прочность дорожного основания при сжатии увеличилась на 5,1%, морозостойкость - на 17,5%, а водопоглощение снизилось на 20%.
1. Способ возведения дорожного основания, включающий нанесение нефтешлама на земляное полотно, укатывание земляного полотна вместе с нефтешламом, нанесение второго слоя и его укатывание, отличающийся тем, что перед нанесением нефтешлама на земляное полотно нефтешлам нагревают до 90-95°С и выдерживают при этой температуре 15 мин, а второй слой представляет собой смесь щебня и/или гравия, песка и нефтешлама, которую подвергают ступенчатой температурной обработке при давлении воздуха 0,103-0,107 МПа на первой ступени до температуры 90-95°С, на второй ступени до температуры 110-130°С с выдержкой на каждой ступени в течение 15 мин на каждой ступени.
2. Способ возведения дорожного основания по п.1, отличающийся тем, что первый слой укладывают на земляное полотно высотой 3-5 см, а второй слой имеет высоту 5-8 см при следующем массовом соотношении компонентов, мас.%:
| песок | 15-21 |
| нефтешлам | 8-11 |
| щебень и/или гравий | до 100 |
