Минерало-органическое вяжущее вещество

 

Изобретение относится к области строительных материалов и может быть использовано при устройстве и ремонте асфальтовых покрытий автомобильных дорог и аэродромов, а также для гидроизоляции дорожно-транспортных, гидротехнических и других инженерных сооружений. Минерало-органическое вяжущее вещество, содержащее известняковый минеральный порошок и битум, содержит известняковый минеральный порошок следующего зернового состава, мас.%: менее 1,25 мм 100, менее 0,315 мм 100, менее 0,071 73,5, с пористостью не более 29% по объему и содержанием глинистых примесей - полуторных окислов А1₂О₃+Fe₂O₃ не более 0,5%, а битум любых модификаций при следующем соотношении компонентов, в мас.ч: известняковый минеральный порошок 2-4, битум любых модификаций 1. Технический результат: высокие физико-механические свойства асфальтобетона на описываемом минерало-органическом вяжущем. Получение экологически чистого вяжущего вещества. 4 ил., 1 табл.

Изобретение относится к области строительных материалов и может быть использовано при устройстве и ремонте асфальтовых покрытий автомобильных дорог и аэродромов, а также для гидроизоляции дорожно-транспортных, гидротехнических и других инженерных сооружений.

Проблемам вяжущего в асфальтах и гидроизоляции посвящено много научных разработок. В них качество асфальтов исследуется в зависимости от качества битумов или в зависимости от структуры минеральных составляющих и их природы.

До настоящего времени в большинстве научных изысканий основная роль вяжущего вещества в асфальтобетонных смесях придается битуму, поэтому практически все качественные характеристики и свойства асфальтобетонных смесей предопределены свойствами и качеством битума. Для повышения качества асфальтовых смесей применяются полимерно-битумные вяжущие (ПБВ), изготовленные на основе модифицированных битумов. А для улучшения сцепления ПБВ с каменными материалами используются поверхностно-активные вещества (ПАВы) - Дорос, Амдор, КАП и другие. Применение ПБВ несколько уменьшает трещинообразование, особенно при отрицательных температурах, и повышает модуль упругости при высоких температурах. Снижает хрупкость, уменьшает колееобразование.

Недостатками этого метода являются повышенные требования к качеству битума, высокая стоимость поверхностно-активных веществ, особенно импортных, а также высокая точность их дозировки (см. В. Степанов. Об опыте производства полимерно-битумных вяжущих (ПБВ), ж. "Автомобильные дороги" 5/2000, О. Иванов и др. Качество - залог успеха, ж. "Автомобильные дороги", 6/2000).

Еще одно направление поиска решений получения высококачественных асфальтобетонов - это технология производства асфальтобетонов, способы их приготовления. Суть большинства способов приготовления асфальтов сводится к раздельной (двойной) технологии перемешивания составляющих, когда часть минеральных материалов с пористыми зернами предварительно обрабатывают битумом. Такая технология позволяет снизить пористость до минимума, способствует повышению водостойкости асфальтобетона (см. Н.В. Медведев, статья "Опыт использования гранулированного асфальтовяжущего в Мордовии", О.А. Салль, кандидат технических наук, статья "К проблеме повышения долговечности асфальтобетонных покрытий". Труды СОЮЗДОРНИИ, Москва, 1989 г. "Способ приготовления асфальтобетонной смеси" пат. РФ 2056387, МПК С 04 В 26/26, опубл. 20.03.96.

Известно асфальтовязущее вещество, содержащее известняковые пылевидные отходы 82,8-83.2, битум 16,5-17,0 и поверхностно-активное вещество "Бикор" 0,2-0,3. При этом зерновой состав известняковых пылевидных отходов следующий, мас.%: Мельче 1,2 - 100 Мельче 0,315 - 98 Мельче 0,071 - 96,3, пористость 32% по объему (см. патент РФ 2123987, МПК С 04 В 26/02, опубл. 27.12.1998).

Данное асфальтовяжущее вещество является наиболее близким аналогом к предлагаемому минерало-органическому вяжущему веществу по виду составляющих его компонентов, по технологии его приготовления, а также по назначению.

Существенными недостатками аналога являются повышенные требования к качеству битума, высокая стоимость поверхностно-активной добавки "Бикор" и сложности по точной его дозировке.

Задачей изобретения является улучшение физико-механических свойств вяжущего вещества, структурное преобразование битума любой модификации и, как следствие, экологическая чистота материала.

Поставленная задача решается тем, что минерало-органическое вяжущее вещество, содержащее известняковый минеральный порошок и битум, содержит известняковый минеральный порошок следующего зернового состава, мас.%: Менее 1,25 мм - 100 Менее 0,315 мм - 100 Менее 0,071 мм - 73,5 с пористостью не более 29% по объему и содержанием глинистых примесей - полуторных окислов Аl₂О₃+Fе₂О₃ не более 0,5%, а битум любых модификаций при следующем соотношении компонентов в массовых частях: Известняковый минеральный порошок - 2-4
Битум любых модификаций - 1
Предлагаемое вяжущее вещество отличается от подобных аналогов тем, что только известняковый минеральный порошок и только с данными характеристиками зернового и химического состава в смеси с битумом позволяет добиться главной характеристики вяжущего, отвечающей за долговечность асфальтобетона и гидроизоляции, - это сцепление (адгезия). Полученное вяжущее обладает требуемой искомой клеящей способностью, а заполнение межзернового пространства этим вяжущим в асфальтобетоне сокращает пористость до минимума к увеличению прочности, а также к экологической чистоте асфальтобетона. После укладки асфальта испарения, вредные для здоровья человека, приближаются к нулю. В процессе приготовления минерало-органичесокго вяжущего часть компонентов битума адсорбируется на поверхности минерального порошка, что приводит к существенной перестройке структуры битума, а следовательно, к значительному изменению его свойств.

Наилучшего сцепления можно достичь при содержании окислов в химическом составе неорганических компонентов менее 0,5%.

Эти выводы визуально подтверждены отличным состоянием асфальтового покрытия нового моста через реку Амур у г. Хабаровска. Асфальтовое покрытие на самом мосту выполнено с применением минерало-органического вяжущего на основе известнякового минерального порошка, а покрытие на подходах к нему выполнялось без этого вяжущего. По истечении годичного цикла эксплуатации отличия в состоянии покрытий поразительны. Участок асфальтового покрытия на мосту (с применением минерало-органического вяжущего) не имеет никаких видимых дефектов, в то время, как на подходах к мосту уже в первую же весну проявились деформации асфальта: поперечные трещины, сдвижки.

Эффект от присутствия в асфальтобетоне минерало-органического вяжущего виден на прилагаемых фотографиях (см. фиг. 1-4). Эти участки покрытий находятся под постоянным контролем и испытания будут проводиться систематически по окончании каждого осенне-зимнего и весенне-летнего сезонов.

Образуемое минерало-органическое вяжущее имеет преимущества перед всеми известными аналогами:
структурирует битум,
возрастает адгезия к каменным материалам от 60 до 80 кПа,
увеличивается показатель теплостойкости,
возрастает температура размягчения,
повышается устойчивость к расслоению,
повышается трещиностойкость,
экологическая чистота.

В результате применения минерало-органического вяжущего вещества существенно улучшились физико-механические характеристики асфальтобетона, что позволяет выпускать высокоплотные многощебенистые смеси 1 марки с повышенной сдвигоустойчивостью, трещиностойкостью и долговечностью без поверхностно-активных добавок (см. таблицу).

Предлагаемое минерало-органическое вяжущее вещество (МОВВ) является экологически чистым и, что самое главное, легко может изготавливаться на нефтеперегонных заводах. Минеральный порошок в предлагаемом МОВВ находится во взвешенном состоянии (не выпадает в осадок), оно просто в изготовлении и транспортировке.

Формула изобретения

Минерало-органическое вяжущее вещество, содержащее известняковый минеральный порошок и битум, отличающееся тем, что оно содержит известняковый минеральный порошок следующего зернового состава, мас.%:
Менее 1,25 мм - 100
Менее 0,315 мм - 100
Менее 0,071 мм - 73,5
с пористостью не более 29% по объему и содержанием глинистых примесей (полуторных окислов А1₂О₃+Fe₂О₃) не более 0,5%, а битум любых модификаций при следующем соотношении компонентов, мас.ч:
Известняковый минеральный порошок - 2-4
Битум любых модификаций - 1с

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5