Состав для устройства конструктивных слоев дорожных одежд

Авторы патента:

Панков Павел Павлович (RU)

Яковлев Дмитрий Александрович (RU)

Дабижа Ольга Николаевна (RU)

Ярилов Евгений Витальевич (RU)

Коновалова Наталия Анатольевна (RU)

E01C7/00 - Покрытия, изготавливаемые на месте (специально предназначенные для игровых или спортивных площадок E01C 13/06, для пешеходных дорожек, тротуаров или велосипедных дорожек E01C 15/00)

E01C21/00 - Способы и устройства для укрепления грунтового покрытия при строительстве дорог или для подобных целей, например смешивание минерального материала с вяжущим материалом (укрепление грунта под покрытием E01C 23/10; материалы, улучшающие состояние почвы или стабилизирующие почву C09K 17/00; укрепление грунта под фундаменты и основания вообще E02D 3/12)

C04B7/02 - портландцемент

C04B7/00 - Гидравлические цементы (цементы на основе сульфата кальция C04B 11/00)

Владельцы патента RU 2726102:

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования Иркутский государственный университет путей сообщения (ФГБОУ ВО ИрГУПС) (RU)

Изобретение относится к области дорожного строительства и может быть использовано для устройства конструктивных слоев дорожных одежд. Состав для устройства конструктивных слоев дорожных одежд содержит компоненты в следующем соотношении, мас. %: песок из отсевов дробления фракции 0-5 мм – 77-81; в качестве минерального вяжущего портландцемент с минеральными добавками (класс прочности – 32,5, быстротвердеющий) – 10-6; вода – 13. Сверх 100% содержится полимерный композит, мас. %, – 0,3-0,5, который представляет собой коллоидный раствор высокомолекулярного поверхностно-активного вещества (продукта полиальдольной конденсации ацетальдегида) с добавками калиевых и натриевых солей метакремниевой кислоты. Технический результат заключается в повышении предела прочности при сжатии и предела прочности на растяжение при изгибе. 1 табл.

Изобретение относится к области дорожного строительства и может быть использовано для устройства конструктивных слоев дорожных одежд.

Известно, что основной причиной удорожания дорожного строительства во многих регионах России является дефицит кондиционных материалов. Перспективным способом снижения материально-технических затрат является применение минерального сырья, улучшенного стабилизирующими добавками различной природы. Конструктивные слои из грунтов, укрепленных цементом, имеют существенные недостатки - низкую водо- и морозостойкость, деформативность и интенсивное трещинообразование. Перспективным направлением в решении данной проблемы является разработка составов дорожных цементогрунтов, модифицированных стабилизирующими добавками, улучшающими их физико-механические характеристики.

Известна дорожная смесь, содержащая, мас. %: грунт 100, цемент 4-8, дивинилстирольный латекс 2-4, вода 5-20 (в соответствии с оптимальной влажностью исходного грунта) (авторское свидетельство СССР №481661, опубл. 25.08.1975 г., Бюл. №31). Недостатком данной дорожной смеси является недостаточно высокая деформационная способность к воздействующим нагрузкам, а также большая дозировка дорогостоящего дивинилстирольного латекса.

Известен состав строительной смеси для устройства оснований и конструктивных слоев автомобильных дорог и аэродромов, включающий, мас. %: цемент 6-8; грунт 81,5-87,0; отходы производства изделий из полистирола 0,5-1,5; кубовый остаток производства хлорвинила 5-10 (авторское свидетельство СССР №1286668, опубл. 30.01.1987 г., Бюл. №4). Недостатками состава строительной смеси являются - высокая водопроницаемость, низкие прочностные характеристики и морозостойкость, длительный срок набора прочности.

Известен укрепленный грунт для устройства оснований дорожных одежд автомобильных дорог и покрытий переходного типа, содержащий природный грунт и вяжущее, включающее полимерсодержащий раствор (патент РФ №2389844, опубл. 20.05.2010 г., Бюл. №14). Данный укрепленный грунт характеризуется сравнительно высокими значениями прочности, водостойкости и морозостойкости. Однако необходимость использования в качестве полимерсодержащего раствора отхода производства автомобильных шин, включающего каучук в виде латекса ДМВП - 10Х и каучук в виде латекса СКД 1С, в определенной мере ограничивает доступность к широкому использованию данного производственного отхода.

Наиболее близким по техническому решению, принятым за прототип, является грунтовая смесь для дорожного строительства (патент РФ №2545228, опубл. 27.03.2015 г., Бюл. №9), содержащая, мас. %: грунт - 100; портландцемент - 6-10 (сверх 100%); октилтриэтоксисилан - 0,01-0,3 (сверх 100%); щелочь - 0,1-0,7 (сверх 100%); вода 8-20 (сверх 100%). Техническим результатом заявляемой грунтовой смеси является повышение гидрофобности и морозостойкости, а также экономической эффективности строительства.

Недостатками данной грунтовой смеси являются невысокая прочность на сжатие и на растяжение при изгибе, а применение гидроксида натрия является экологически небезопасным, может приводить к быстрому износу оборудования и техники для производства работ.

Технический результат настоящего изобретения заключается в повышении предела прочности при сжатии и предела прочности на растяжение при изгибе.

Указанный технический результат достигается тем, что в заявляемом составе для устройства конструктивных слоев дорожных одежд содержатся: песок из отсевов дробления по ГОСТ 31424-2010; минеральное вяжущее - портландцемент с минеральными добавками по ГОСТ 31108-2016; полимерный композит в виде коллоидного раствора высокомолекулярного поверхностно-активного вещества (продукта полиальдольной конденсации ацетальдегида) с добавками калиевых и натриевых солей метакремниевой кислоты при следующем соотношении компонентов, мас. %:

песок из отсевов дробления	77-81
портландцемент	10-6
полимерный композит	0,3-0,5 (сверх 100%)
вода	13

Достижение указанного технического результата обусловлено образованием комплексных соединений при взаимодействии полимерного композита с ионами жидкой фазы цементно-полимерной системы. Использование полимерного композита в составе дорожно-строительного материала позволяет повысить предел прочности при сжатии и предел прочности на растяжение при изгибе.

Характеристика исходных материалов:

1. Песок из отсевов дробления по ГОСТ 31424-2010 фракции 0-5 мм.

2. Минеральное вяжущее - портландцемент с минеральными добавками по ГОСТ 31108-2016: тип ЦЕМ II; класс прочности - 32,5; быстротвердеющий.

3. Полимерный композит в виде коллоидного раствора высокомолекулярного поверхностно-активного вещества (продукта полиальдольной конденсации ацетальдегида) с добавками калиевых и натриевых солей метакремниевой кислоты (ПАВ синтезирован в воде при 80°С; массовое соотношение ПАВ: натриевая соль : калиевая соль - 1:1:0,5).

4. Вода по ГОСТ 23732-2011.

Разработка состава для дорожного строительства проводилась в соответствии с ГОСТ 23558-94 путем подбора оптимального количества вяжущего в процентах от массы песка из отсевов дробления с учетом его оптимальной влажности. Основными критериями оценки оптимальности состава являлись прочностные характеристики и значения коэффициентов морозостойкости.

Пример. В воздушно-сухой песок из отсевов дробления по ГОСТ 31424-2010 фракции 0-5 мм, вносили портландцемент с минеральными добавками по ГОСТ 31108-2016. Состав смеси, мас. %: песок из отсевов дробления 77-81; портландцемент 10-6. Смесь перемешивали вручную. После чего вводили полимерный композит (0,3-0,5 мас. % сверх 100%), растворенный в оптимальном количестве воды (13 мас. %), после чего снова перемешивали. Из полученной смеси каждого вида изготавливали образцы цилиндры диаметром 50 мм, высотой 50 мм, а также образцы балочки размером 160×40×40 мм уплотнением смеси в стальных формах. Прочностные характеристики получены в соответствии с ГОСТ 23558-94 на образцах, подвергнутых полному водонасыщению. Анализ физико-механических характеристик образцов проводили через 28 суток.

Физико-механические характеристики полученных образцов приведены в таблице 1. Показано, что введение в состав дорожно-строительного материала полимерного композита в виде коллоидного раствора высокомолекулярного поверхностно-активного вещества (продукта полиальдольной конденсации ацетальдегида) с добавками калиевых и натриевых солей метакремниевой кислоты позволяет получить морозостойкий дорожно-строительный материал с маркой по прочности М60 - М75.

Сопоставительный анализ с прототипом показывает, что заявляемый состав для устройства конструктивных слоев дорожных одежд позволяет получать морозостойкий дорожно-строительный материал с маркой по прочности М60 - М75 при содержании вяжущего 6-10 мас. %, тогда как по прототипу - М20 - М40. Такое отличие от прототипа дает основание утверждать о соответствии предлагаемого технического решения критерию патентоспособности изобретения «новизна». Сравнение заявляемого состава для дорожного строительства с другими аналогичными техническими решениями в данной области не позволили выявить в них признаки, аналогичные отличительным признакам. Это позволяет сделать вывод о соответствии заявляемого состава для устройства конструктивных слоев дорожных одежд условию патентоспособности изобретения «изобретательский уровень».

Таким образом, использование предлагаемого изобретения позволяет получать экономически эффективный дорожно-строительный материал для устройства конструктивных слоев дорожных одежд с маркой по прочности М60 - М75 в соответствии с ГОСТ 23558-94.

Состав для устройства конструктивных слоев дорожных одежд содержит песок из отсевов дробления фракции 0-5 мм; минеральное вяжущее - портландцемент с минеральными добавками (класс прочности - 32,5; быстротвердеющий); полимерный композит в виде коллоидного раствора высокомолекулярного поверхностно-активного вещества (продукта полиальдольной конденсации ацетальдегида) с добавками калиевых и натриевых солей метакремниевой кислоты при следующем соотношении компонентов, мас. %:

песок из отсевов дробления	77-81
портландцемент	10-6
полимерный композит	0,3-0,5 (сверх 100%)
вода	13

Изобретение относится к промышленности строительных материалов и может быть использовано в производстве строительных покрытий. Способ включает обеспечение вяжущего вещества.

Способ строительства дорожной одежды и конструкция дорожной одежды // 2714547

Изобретение относится к дорожному и транспортному строительству и может быть использовано при строительстве автомобильных дорог и элементов улично-дорожной сети.

Способ укладки пористо-мастичного асфальтобетона // 2694323

Изобретение относится к области дорожного строительства и может быть использовано при устройстве и ремонте асфальтобетонных покрытий автомобильных дорог. Техническая задача - увеличение производительности дорожных работ, уменьшение экономических затрат и возможность работ при отрицательных температурах.

Битумная композиция, эффективная при низкой температуре и при промежуточной температуре // 2687940

Изобретение относится к битумной композиции для покрытия дорог или шоссе, содержащей: (a) от 20 до 90 мас.% от общей массы указанной композиции, по меньшей мере одного битума с пенетрацией иглы при 25°C, больше или равной 600 десятых миллиметра, причем значение 900 десятых миллиметра исключено, (b) от 9 до 70% от общей массы указанной композиции, по меньшей мере одного продутого битума с пенетрацией иглы при 25°C, составляющей от 10 до 50 десятых миллиметра, и (c) от 1 до 10 мас.% от общей массы указанной композиции, по меньшей мере одного сшивающегося полимера, где полимер выбран из эластомеров и/или пластомеров, причем проценты указаны в расчете на общую массу указанной композиции, указанная композиция битума демонстрирует значение пенетрации иглы при 25°C в интервале от 60 до 90 десятых миллиметра, причем указанные значения пенетрации измерены согласно стандарту NF EN 1426.

Дорожная конструкция // 2679325

Изобретение относится к области строительства, а именно к строительству автомобильных дорог. Устройство представляет собой дорожную конструкцию, включающую асфальтобетонное покрытие, содержащее продольный разделительный шов, ось которого совмещена с продольной осью земляного полотна, при этом продольный разделительный шов выполнен в виде разрыва в асфальтобетонном покрытии.

Система покрытия // 2667521

Настоящее изобретение относится к системе покрытия, покрытию и способу его получения на субстрате. Указанная система покрытия содержит от 30 до 90 частей по массе биокомпозитного компонента и от 10 до 70 частей по массе изоцианатного компонента, исходя из 100 частей по массе системы покрытия.

Многослойное комбинированное дорожное покрытие и способ получения многослойного комбинированного дорожного покрытия // 2627412

Изобретение относится к дорожному покрытию и к способу укладки на фундамент. Описано многослойное комбинированное дорожное покрытие, состоящее из активной шлаковой смеси и щебня, отличающееся тем, что покрытие включает четыре слоя, состоящее из первого слоя, на основе щебня фракции 20*60 мм, с высотой слоя 250-500 мм, второго слоя, на основе щебня фракции 10*20 мм, с высотой слоя 100-300 мм, третьего слоя, на основе щебня фракции 5*10 мм, с высотой слоя 50-200 мм, финишного слоя, на основе активной шлаковой смеси, содержащей щебень фракции 0*5 мм, с высотой слоя 10-50 мм, при этом щебень представляет собой однородный материал, являющийся побочным продуктом конвертерного производства.

Способ укладки дорожной разметки // 2612168

Изобретение относится к строительству и может быть использовано при сооружении автомобильных дорог, в частности при изготовлении дорожной разметки. Способ укладки дорожной разметки заключается в том, что при укладке дорожного полотна формируют нижний слой асфальтобетонного покрытия.

Способ устройства асфальтобетонного покрытия // 2601072

Изобретение относится к области дорожного строительства и может быть использовано при устройстве асфальтобетонных покрытий автомобильных дорог высоких категорий, открытых автомобильных стоянок, взлетно-посадочных полос аэродромов, мостов и путепроводов во всех климатических зонах.

"воздушное" дорожное покрытие // 2592321

Изобретение относится к устройству дорожного покрытия как при строительстве автодорог, так и при строительстве аэродромов и железных дорог. Технический результат: обеспечение возможности передачи вертикальной нагрузки от транспорта на соседние участки, снижение чувствительности покрытия к возникающим дефектам грунтового основания.

Композиция для устройства оснований дорожных одежд и других инженерных сооружений // 2726094

Изобретение относится к строительству, а также утилизации крупнотоннажных отходов гидролизного производства, и может быть использовано для устройства слоев оснований дорожных одежд и других инженерных сооружений.