Асфальтобетонная смесь
Владельцы патента RU 2285679:
Ильинов Николай Николаевич (RU)
Полин Александр Алексеевич (RU)
Пустогаров Константин Иванович (RU)
Изобретение относится к дорожно-строительным материалам для покрытия автомобильных дорог. Технический результат: повышение эксплуатационного срока службы асфальтобетона и снижение его стоимости. Асфальтобетонная смесь, включающая битум, щебень и отсевы дробления щебня в виде хвостов сухой магнитной сепарации железосодержащих руд, минеральный порошок и стабилизирующую добавку в виде целлюлозного волокна, в качестве щебня и отсева дробления щебня из хвостов сухой магнитной сепарации железосодержащих руд содержит щебень и отсевы дробления щебня из хвостов сухой магнитной сепарации железосодержащих руд Курской магнитной аномалии Михайловского ГОКа с содержанием гематита 19-32% при следующем содержании компонентов, мас.%: битум (сверх 100%) - 5,8-7,5, щебень указанного вида - 60-80, отсев дробления щебня указанного вида - 8-32, минеральный порошок - 12-8, целлюлозное волокно (сверх 100% к минеральной части) - 0,3-0,5. 2 табл.
Изобретение относится к дорожно-строительным материалам для покрытия автомобильных дорог.
Известна асфальтобетонная смесь, включающая щебень, песок из отсевов дробления горных пород, минеральный порошок, стабилизирующую добавку в виде целлюлозного волокна и битум (см. Методические рекомендации по устройству верхних слоев дорожных покрытий из щебеночно-мастичного асфальтобетона, М., Государственный дорожный НИИ ФГУП "СОЮЗДОРНИИ", 2002 г., стр.7-8).
К причинам, препятствующим достижению требуемого технического результата, относится необходимость использования различных адгезионных добавок преимущественно катионного типа для обеспечения высокой адгезии битума к поверхности применяемого щебня и отсевам дробления.
Наиболее близкой, к заявляемому объекту по совокупности признаков является асфальтобетонная смесь, включающая битум, щебень и отсевы дробления щебня в виде хвостов сухой магнитной сепарации железосодержащих руд Курской магнитной аномалии (КМА) и минеральный порошок (см. патент РФ №2203238, кл. С 04 В 26/26, С 08 L 95/00) - принято за прототип.
К причинам, препятствующим достижению требуемого технического результата, относится невысокий эксплуатационный срок службы этого асфальтобетона и высокая стоимость его получения.
Невысокий эксплуатационный срок службы известного асфальтобетона обусловлен ускоренным старением его за счет старения окисленного битума, происходящего под влиянием окислов железа, в частности гематита, содержание которого в хвостах сухой магнитной сепарации руды составляет 39-60%. Окислы железа с наличием гематита в таком количестве снижают устойчивость асфальтобетонной смеси к термоокислительному старению при высоких температурах приготовления и укладки смеси, увеличивают остаточную пористость уплотненной смеси до предельной, вследствие чего повышается скорость диффузии кислорода в битуме. В результате старения битума происходит разрушение асфальтобетонного покрытия, шелушение, образование выбоин.
Высокая стоимость известной асфальтобетонной смеси обусловлена использованием в своем составе дорогостоящего минерального порошка в виде высокодисперсных отходов обогащения первой стадии мокрой магнитной сепарации железистых кварцитов, получение которых сопряжено с высокими производственными затратами: энергозатратами для сушки отходов, наличием дополнительного оборудования, трудоемкостью сортировки порошка.
Предлагаемым изобретением решается задача повышения эксплуатационного срока службы асфальтобетона и снижение его стоимости.
Для достижения указанного технического результата в известной асфальтобетонной смеси, включающей битум, щебень и отсевы дробления щебня в виде хвостов сухой магнитной сепарации железосодержащих руд, минеральный порошок и стабилизирующую добавку в виде целлюлозного волокна, в качестве щебня и отсевов дробления щебня из хвостов сухой магнитной сепарации и железосодержащих руд содержится щебень и отсевы дробления щебня из хвостов сухой магнитной сепарации железосодержащих руд Курской магнитной аномалии Михайловского ГОКа с содержанием гематита 19,0-32,0% при следующем содержании компонентов, мас.%:
| Битум (сверх 100%) | 5,8-7,5 |
| Щебень указанного вида, | |
| фракции 5-40 мм | 60-80 |
| Отсевы дробления щебня | |
| указанного вида, | |
| фракции 0-10 мм | 8-32 |
| Минеральный порошок | 12-8 |
| Целлюлозное волокно | |
| (сверх 100% к минеральной части) | 0,3-0,5 |
Благодаря наличию этих отличительных признаков повышается эксплуатационный срок службы покрытия, полученного из этой асфальтобетонной смеси, и снижается ее стоимость.
Повышение эксплуатационного срока службы асфальтобетона обеспечивается за счет оптимального количества гематита, содержащегося в щебне и отсевах дробления щебня из хвостов сухой магнитной сепарации железосодержащих руд Михайловского ГОКа. Наличие такого количества гематита обеспечивает высокую адгезию битума к щебню и отсевам дробления щебня, не снижает устойчивости асфальтобетонной смеси к термоокислительному старению ее при высоких температурах приготовления и укладки смеси и одновременно способствует снижению скорости старения асфальтобетона за счет малой величины остаточной пористости его и малой величины водонасыщения, что обеспечивает водонепроницаемость и высокие показатели водо- и морозостойкости верхних слоев дорожных покрытий.
Кроме того, предлагаемая асфальтобетонная смесь имеет более низкую стоимость по сравнению с известной за счет более дешевых неактивированных минеральных порошков.
Хвосты сухой магнитной сепарации железосодержащих руд КМА Михайловского ГОКа, из которых получен щебень и отсев дробления щебня для предлагаемой асфальтобетонной смеси, являются непригодными для дальнейшего применения в металлургической промышленности и имеют следующий состав, %:
Fe общ. - 22,0-28; Fe mqt 4-5; FeO 4-5;
Fe2О3 19-32; SiO2 50-60; Al2О3 0,1-1,0;
MqO 0,1-1,5; CaO 1,0-2,1
Щебень и отсевы дробления щебня из хвостов сухой магнитной сепарации железосодержащих руд имеют следующие показатели качества:
- марка по пределу прочности на сжатие - 1200;
- марка по истираемости - И1;
- насыпная плотность - 1,75 кг/дм3;
- значение удельной эффективной активности естественных радионуклидов - до 370 Бк/кг;
- содержание зерен пластинчатой и игловатой формы - не более 35%;
- содержание пылевидных и глинистых частиц - не более 2%.
Щебень может быть следующего фракционного состава: 5-10 мм; 5-15 мм; 10-20 мм; 5-40 мм, а отсевы дробления щебня - 0-5 мм, 0-10 мм.
Асфальтобетонную смесь готовят следующим образом.
Подготовленные минеральные материалы - щебень и отсев дробления щебня из хвостов сухой магнитной сепарации железосодержащих руд, содержащих 19-32% гематита, нагревают в сушилке до t=165-200°С, после чего подают в смеситель и смешивают с холодным минеральным порошком, например неактивированным известняком и стабилизирующей добавкой, например Antrocel в виде гранул. Затем в смеситель вводят битум, предварительно разогретый до рабочей температуры (Т=130-150°С), и производят перемешивание смеси до равномерного распределения всех компонентов, включая волокно, и до полного обволакивания дискретных зерен минерального материала битумом.
Из щебня и отсева дробления щебня, полученных из хвостов сухой магнитной сепарации руд с содержанием гематита 19-32%, было приготовлено три состава предлагаемой асфальтобетонной смеси.
Содержание компонентов составов дано в таблице 1.
| Компоненты асфальтобетонной смеси | Содержание компонентов, % по массе в составах | ||
| 1 | 2 | 3 | |
| Щебень из хвостов сухой магнитной сепарации железосодержащих руд Михайловского ГОКа смеси фракций от 5 до 40 мм с содержанием гематита 19-32% | 60 | 70 | 80 |
| Отсев дробления щебня из хвостов сухой магнитной сепарации железосодержащих руд Михайловского ГОКа фракции 0-10 мм с содержанием гематита 19-32% | 32 | 20 | 8 |
| Содержание гематита в хвостах сухой магнитной сепарации железосодержащих руд Михайловского ГОКа | 32 | 25 | 19 |
| Минеральный порошок ОАО "Гурово-Бетон" | 8 | 10 | 12 |
| Битум БНД 90/130 ОАО "Сызранский НПЗ" (сверх 100%) | 5,8 | 6,5 | 7,5 |
| Целлюлозное волокно "Antrocel" (сверх 100% к минеральной части) | 0,3 | 0,4 | 0,5 |
Результаты испытаний асфальтобетонов, приготовленных по трем составам предлагаемой асфальтобетонной смеси, содержатся в таблице 2, где приведены средние значения показателей физико-механических свойств асфальтобетона по каждому составу.
| Наименование показателей | Требования ГОСТ 31015-2002 | Показатели физико-механических свойств в составах | |||
| 1 | 2 | 3 | прототип | ||
| Средняя плотность, г/см3 | - | 2,63 | 2,65 | 2,67 | 2,33-2,92 |
| Остаточная пористость, % | от 1,5 до 4,5 | 1,5 | 1,6 | 1,9 | 3,5-4,1 |
| Водонасыщение, % по объему | от 1,5 до 4,0 | 1,57 | 1,62 | 1,92 | 1,4-2,5 |
| Прочность при сжатии, не менее | |||||
| при 20°С | 2,2 | 3,9 | 3,9 | 3,8 | 4,3-4,5 |
| при 50°С | 0,65 | 1,4 | 1,3 | 1,1 | 1,4-2,0 |
| Сцепление при сдвиге при температуре 50°С, МПа, не менее | 0,18 | 0,22 | 0,20 | 0,19 | - |
| Водостойкость при | 0,85 | 0,96 | 0,92 | 0,88 | 1,0-1,2 |
| длительном водонасыщении, не менее |
Как видно из таблицы 2, асфальтобетоны, полученные из предлагаемой асфальтобетонной смеси, имеют показатели водонасыщения (1,57-1,92) и остаточную пористость (1,5-1,9), величины которых находятся близко к минимально допустимым, согласно требованиям ГОСТ 31015-2002, за счет чего обеспечиваются водонепроницаемость и высокие показатели водо- и морозостойкости, что повышает срок службы асфальтобетона.
При увеличении количества содержания гематита более 32% в хвостах сухой магнитной сепарации руды увеличивается остаточная пористость, что способствует повышению интенсивности влияния окислов железа на старение битума при термическом воздействии на битум в процессе приготовления асфальтобетонных смесей. При уменьшении количества содержания гематита менее 19% происходит недопустимое увеличение содержания минерального порошка в асфальтобетоне, что приводит к повышению остаточной пористости и снижению трещиностойкости асфальтобетона, за счет чего также снижается срок службы асфальтобетона.
Таким образом, предлагаемая асфальтобетонная смесь имеет более высокий срок службы, чем известная, за счет оптимального содержания гематита в щебне и отсевах дробления щебня из хвостов сухой магнитной сепарации железосодержащих руд Михайловского ГОКа. Наличие такого содержания гематита обеспечивает высокую адгезию битума к щебню и отсевам дробления щебня из хвостов сухой магнитной сепарации руд и одновременно способствует устойчивости к старению асфальтобетона при его эксплуатации из-за малой величины остаточной пористости и малой величины водонасыщения уплотненной смеси.
Кроме того, предлагаемая асфальтобетонная смесь имеет более низкую стоимость, по сравнению с известной, за счет использования различных не активированных минеральных порошков.
Предлагаемое изобретение может быть использовано для приготовления щебеночно-мастичных и других видов асфальтобетонных смесей.
Асфальтобетонная смесь, включающая битум, щебень и отсевы дробления щебня в виде хвостов сухой магнитной сепарации железосодержащих руд, минеральный порошок и стабилизирующую добавку в виде целлюлозного волокна, отличающаяся тем, что в качестве щебня и отсева дробления щебня из хвостов сухой магнитной сепарации железосодержащих руд, она содержит щебень и отсевы дробления щебня из хвостов сухой магнитной сепарации железосодержащих руд Курской магнитной аномалии Михайловского ГОКа с содержанием гематита 19-32% при следующем содержании компонентов, мас.%:
| Битум (сверх 100%) | 5,8-7,5 |
| Щебень указанного вида | 60-80 |
| Отсев дробления щебня указанного вида | 8-32 |
| Минеральный порошок | 12-8 |
| Целлюлозное волокно (сверх 100% | |
| к минеральной части) | 0,3-0,5 |
