Способ приготовления асфальтобетонной смеси

 

Изобретение относится к технологии изготовления дорожно-строительных материалов. Способ приготовления асфальтобетонной смеси заключается в перемешивании предварительно нагретых до 130-150^oС битума, минерального наполнителя, мелкого и крупного заполнителей, предварительно обработанных водным раствором модифицирующей добавки. Отличается тем, что в качестве модифицирующей добавки используют органоаминосилан, а заполнители после обработки высушивают при температуре 15-150^oС, нагревают до 130-150^oС затем смешивают с предварительно нагретыми битумом и минеральным наполнителем. В качестве модифицирующей добавки используют водорастворимые органоаминосиланы из группы: N-(2-аминоэтил)-3-аминопропил-триметоксисилан-NH₂CH₂CH₂NH(CH₂)₃Si(OCH₃)₃; γ-аминопропилтриэтоксисилан - NH₂CH₂CH₂ CH₂Si(OC₂H₅)₃; 1-аминогексаметилен-6-аминометилентриэтоксисилан - NH₂(CH₂)₆NHCH₂Si(OC₂H₅)₃. Мелкий и крупный заполнители асфальтобетона обрабатывают водными растворами модифицирующей добавки раздельно или совместно. Мелкий заполнитель обрабатывают водным раствором модифицирующей добавки концентрации 0,5-2,0 маc.%, а крупный заполнитель обрабатывают водным раствором модифицирующей добавки концентрации 0,5-1,0 маc.%. 3 з.п. ф-лы, 2 табл.

Изобретение относится к технологии изготовления дорожно-строительных материалов, а именно к способам приготовления асфальтобетонных смесей.

В технологии приготовления асфальтобетонных смесей известно использование модифицирующих добавок, например госсиполовой смолы, окисленного петролатума, кубовых остатков синтетических жирных кислот, для улучшения свойств асфальтобетона [Л.Б.Гезенцвей, Н.В.Горелышев, А.М.Богуславский, И.В. Королев. Дорожный асфальтобетон. Под ред. Л.Б.Гезенцвея. - М: Транспорт, 1985. - С.33].

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является приготовление асфальтобетонной смеси, включающей битум, модифицирующую добавку - алкиларилтриметиламмонийхлорид в количестве 0,05-0,1% и минеральный наполнитель [Авторское свидетельство СССР 876817; кл. Е 01 С 7/18, 1981]. Способ приготовления асфальтобетонной смеси заключается в перемешивании предварительно нагретого до 130-140^oС битума и минерального наполнителя, обработанного водным раствором модифицирующей добавки.

Недостатками указанного способа являются недостаточно высокая водостойкость и прочность асфальтобетона, связанные с недостаточно высокой адгезией битума к заполнителям, обусловленной чисто физической природой взаимодействия модифицирующей добавки с поверхностью минеральных компонентов.

Техническая задача - повышение эксплуатационных свойств асфальтобетона, особенно прочности и водостойкости, за счет повышения адгезии битума к неорганическим заполнителям.

Техническая задача решается следующим образом.

В способе приготовления асфальтобетонной смеси, заключающемся в перемешивании предварительно нагретых до 130-150^oС битума, минерального наполнителя и заполнителей, предварительно обработанных водным раствором модифицирующей добавки, в качестве модифицирующей добавки используют органоаминосилан, а заполнители после обработки высушивают при температуре 15-150^oС; при этом целесообразно в качестве модифицирующей добавки использовать водорастворимые органоаминосиланы из указанной ниже группы; обработка мелкого и крупного заполнителя асфальтобетона водными растворами модифицирующей добавки может производиться раздельно или совместно; при этом целесообразно обрабатывать мелкий заполнитель водным раствором модифицирующей добавки концентрации 0,5-2,0 мас.%, а крупный заполнитель - концентрации 0,5-1,0 мас.%.

Заполнители предварительно обрабатывают водным раствором модифицирующей добавки для повышения адгезии битума к поверхности минеральных заполнителей. В качестве модифицирующей добавки используют водорастворимые органоаминосиланы из группы: N-(2-aминоэтил)-3-aминопропилтриметоксисилан - NН₂СН₂СН₂NН(СН₂)₃Si(ОСН₃)₃; γ-аминопропилтриэтоксисилан - NH₂CH₂CH₂CH₂Si(OC₂H₅)₃; 1-аминогексаметилен-6-аминометилентриэтоксисилан - NН₂(СН₂)₆NHСН₂Si(ОС₂Н₅)₃.

Механизм модифицирования поверхности заполнителя заключается в гидролизе органоаминосиланов в водном растворе, химическом взаимодействии образующихся органоаминосиланолов с активными центрами поверхности заполнителя с образованием силоксановых связей, поликонденсации органоаминосиланолов на поверхности зерен заполнителя. В результате указанных процессов на поверхности зерен заполнителя формируются нерастворимые полиорганосилоксановые фрагменты сшитой структуры, химически связанные с поверхностью и имеющие ориентированные от поверхности органические радикалы, содержащие аминогруппы. Органические радикалы увеличивают сродство модифицированной минеральной поверхности к органическому связующему, а присутствие аминогрупп в составе органических радикалов увеличивает полярность поверхности заполнителя, в результате увеличивается адгезия битума к поверхности зерен заполнителя. Химический характер связи модифицирующей добавки с поверхностью заполнителя обеспечивает стабильность модифицирующего эффекта в процессе приготовления асфальтобетонной смеси и при эксплуатации асфальтобетона.

Обработка заполнителей заключается в нанесении водного раствора модифицирующей добавки на поверхность зерен заполнителей путем распыления, разбрызгивания, облива или любым другим способом до полного увлажнения поверхности.

Полное увлажнение поверхности и заданная концентрация раствора модифицирующей добавки обеспечивают необходимую концентрацию органических радикалов, содержащих аминогруппы, на поверхности зерен заполнителей.

После обработки водным раствором модифицирующей добавки минеральные заполнители высушивают при температуре 15-150^oС для протекания химических реакций и удаления физической воды.

Температурный диапазон сушки заполнителя после обработки раствором модифицирующей добавки (15-150^oС) связан с тем, что при температуре ниже 15^oС испарение воды замедляется и процесс сушки значительно удлиняется, а при температуре выше 150^oС возможна термодеструкция органоаминосиланов.

Обработанные модифицирующей добавкой и высушенные заполнители нагревают до температуры 130-150^oС и смешивают с предварительно разогретыми до температуры 130-150^oС битумом и минеральным наполнителем. Минеральный наполнитель - это тонкодисперсный порошок, получаемый помолом известняка, доломита, мела, асбеста, доменных шлаков и др. Предложенный способ приготовления асфальтобетонной смеси позволяет повысить прочность и водостойкость асфальтобетона и улучшить другие эксплуатационные свойства Достижение технической задачи можно проиллюстрировать следующими данными.

Для приготовления асфальтобетона использована водорастворимая модифицирующая добавка N-(2-аминоэтил)-3-аминопропилтриметоксисилан. Водными растворами добавки с концентрацией растворов 0,3; 0,5; 1,0; 2,0 и 2,5 мас.% обработаны раздельно песок и щебень. В качестве щебня использованы отсевы дробленого мрамора, гранита и диабаза с максимальной крупностью зерен 10 мм. Обработка заключалась в опрыскивании заполнителей при их перемешивании до полного увлажнения поверхности. Заполнители высушивали при температуре 100^oС. Нагретые до температуры 130^oС битум БНД 90/130, известняковый наполнитель и заполнители смешивали в следующем соотношении, мас.%: битум 7; наполнитель 11; песок 33; щебень 56. Результаты испытаний асфальтобетона представлены в табл.1.

Из табл. 1 видно, что обработка указанной модифицирующей добавкой песка приводит к росту асфальтобетона на всех видах необработанного щебня. При концентрации раствора указанной модифицирующей добавки ниже 0,5% и выше 2,0% прирост прочности незначителен. Оптимальная концентрация раствора модифицирующей добавки для обработки песка 0,5-2,0%.

Обработка указанной модифицирующей добавкой щебня не дает заметного прироста прочности при концентрации ее раствора ниже 0,5% и выше 1,0%. При одновременном использовании обработанных указанной модифицирующей добавкой песка и щебня эффект прироста прочности асфальтобетона выше, чем при обработке только одного из заполнителей.

Данные по улучшению эксплуатационных свойств асфальтобетона, приготовленного по предлагаемому способу, в сравнении с прототипом представлены в табл.2.

Аналогичные результаты получены с другими указанными в описании к формуле изобретения модифицирующими добавками.

Асфальтобетон, приготовленный по предлагаемому способу, имеет более высокие значения прочности и водостойкости и лучшие показатели других эксплуатационных свойств, чем приготовленный по известному способу.

Формула изобретения

1. Способ приготовления асфальтобетонной смеси, заключающийся в перемешивании битума, минерального наполнителя и модифицирующей добавки, отличающийся тем, что в качестве модифицирующей добавки смесь содержит водорастворимый органоаминосилан и дополнительно заполнители, состоящие из мелкого заполнителя - песка и крупного - щебня, при этом заполнители предварительно обрабатывают водным раствором модифицирующей добавки, после обработки высушивают при температуре 15-150^oС, нагревают до 130-150^oС и смешивают с предварительно нагретыми до 130-150^oС битумом и минеральным наполнителем.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что в качестве модифицирующей добавки используют водорастворимые органоаминосиланы из группы: N-(2-аминоэтил)-3-аминопропилтриметоксисилан - NH₂СН₂СН₂NН(СН₂)₃Si(ОСН₃)₃; γ-аминопропилтриэтоксисилан - NH₂CH₂CH₂CH₂Si(OC₂H₅)₃; 1-аминогексаметилен-6-аминометилентриэтоксисилан - NH₂(CH₂)₆NHCH₂Si(OC₂H₅)₃.

3. Способ по п. 1 или 2, отличающийся тем, что мелкий и крупный заполнители асфальтобетона обрабатывают водными растворами модифицирующей добавки раздельно или совместно.

4. Способ по пп. 1, 2 или 3, отличающийся тем, что мелкий заполнитель обрабатывают водным раствором модифицирующей добавки концентрации 0,5-2,0 мас. %, а крупный заполнитель обрабатывают водным раствором модифицирующей добавки концентрации 0,5-1,0 мас. %.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2