Стабилизатор для щебеночно-мастичного асфальтобетона

Изобретение относится к получению стабилизаторов, используемых в щебечно-маститочных асфальтобетонных смесях (ЩМАС), предназначенных для дорожного и аэродромного строительства. Стабилизатор представляет собой гранулы волокон целлюлозы. Гранулы волокон целлюлозы содержат окисленный атактический полипропилен. Использование такого стабилизатора обеспечивает стабильность смеси при хранении и транспортировке. Обеспечивает более высокий уровень адгезионных свойств битума или битумного вяжущего с минеральными компонентами смеси при приготовлении щебечно-мастичного асфальта, повышает водостойкость без предварительной модификации битума. 1 табл.

 

Изобретение относится к стабилизаторам, используемым в щебеночно-мастичных асфальтобетонных смесях (ЩМАС), предназначенных для дорожного и аэродромного строительства

Основное назначение стабилизатора для щебеночно-мастичного асфальтобетона - удерживать битумное вяжущее не адсорбируемое поверхностью минерального заполнителя и предотвращать его расслоение и вытекание из ЩМА-смеси в процессах ее приготовления, хранения, транспортирования и укладки.

Известен полимерно-армирующий гранулированный стабилизатор для щебеночно-мастичного асфальтобетона, включающий битум, полиамидное волокно, полимерно-армирующую добавку из отхода гидроизоляции трубопроводов, а в качестве адгезива - поверхностно-активное вещество катионного типа (1). Существенным недостатком является использование большого количества дорогостоящих материалов и многоступенчатой технологии приготовления стабилизатора и ЩМА-смеси.

В большинстве составов в качестве стабилизирующих добавок для удержания дополнительного количества вяжущего в ЩМАС используются свободные или гранулированные волокна (целлюлозные, полимерные или иные), которые в необходимом количестве подаются в смесь при ее приготовлении. К их числу относятся импортные волокнистые добавки, например «TOPCEL» (фирмы CFF GmdH, Германия), состоящие из гранулированных волокон целлюлозы и связующего в виде органического материала (2). Недостатком таких импортных добавок является высокая стоимость и необходимость дополнительной технологической операции при приготовлении ЩМАС по введению в битум адгезионной добавки для улучшения сцепления вяжущего с поверхностью минерального материала.

Известна стабилизирующая добавка для щебеночно-мастичного асфальтобетона, включающая органическое вяжущее из группы деготь, битум или битумная эмульсия и структурообразователь пух подвальный и/или пух распыла. Данный состав может решить проблему утилизации отходов текстильной промышленности (создан на базе более дешевых компонентов), решает проблему транспортировки и прямого введения в щебеночно-мастичный асфальтобетон на месте его использования, но не решает проблему повышения водостойкости щебеночно-мастичного асфальтобетона (3).

Наиболее близкой по технической сущности и достигаемому результату является стабилизирующая добавка для щебеночно-мастичного асфальтобетона в виде гранул (4), включающая целлюлозное волокно или специальные гранулы на его основе. Допускается применять другие стабилизирующие добавки, включающие полимерные или другие волокна, которые должны соответствовать требованиям технической документации предприятия-изготовителя. В данном случае щебеночно-мастичная асфальтобетонная смесь состоит из рационально подобранной смеси минеральных материалов (щебня, песка из отсевов дробления и минерального порошка), стабилизирующих волокон и битумного вяжущего с полимерными добавками, взятых в определенных пропорциях и перемешанных в нагретом состоянии. Обоснование пригодности стабилизирующих добавок и оптимального их содержания в смеси устанавливают посредством проведения испытаний в соответствии с ГОСТ 31015-2002. Недостатком таких стабилизирующих добавок является то, что применение полимерных волокон значительно удорожает ЩМА, кроме того, они в основном обеспечивают только устойчивость ЩМА к расслоению для решения проблемы транспортировки и введения в смесь, но не решают проблемы модификации битумов для получения необходимых физико-механических характеристик в каждом конкретном случае. Для улучшения свойств ЩМА в процессе приготовления щебеночно-мастичной асфальтобетонной смеси приходится вводить дополнительные полимерные и адгезионные добавки.

Задачей изобретения является разработка стабилизатора для щебеночно-мастичного асфальтобетона, который помимо выполнения своей задачи - обеспечения стабильности смеси при хранении транспортировки и прямого введения в ЩМА на месте его использования, обеспечивает более высокий уровень адгезионных свойств битума или битумного вяжущего с минеральными компонентами смеси при приготовлении ЩМАС, повышает водостойкость ЩМА без предварительной модификации битума.

Задача решается тем, что стабилизатор для щебеночно-мастичного асфальтобетона, включающий волокна целлюлозы, отличается тем, что гранулы волокон целлюлозы содержат окисленный атактический полипропилен при следующем соотношении, мас.%:

Волокно целлюлозы	70-95
Окисленный атактический полипропилен	5-30

Введение окисленного атактического полипропилена (ОАПП) решает проблему гранулирования целлюлозных волокон, а также улучшения адгезионных свойств вяжущего битума с минеральными добавками при приготовлении щебеночно-мастичного асфальтобетона, так как при введении гранул целлюлозы, содержащих ОАПП, в смесь минеральных компонентов, последний распределяется по поверхности зерен минеральной части и обеспечивает хорошие условия для адгезионного контакта битума с поверхностью минеральной части ЩМАС.

Анализ известных технических решений показал, что стабилизаторы из волокон для ЩМА известны, однако эти стабилизаторы смесей ЩМА не имеют такие свойства, которые они проявляют в заявляемом решении, а именно повышение коэффициента водостойкости при длительном водонасыщении, хорошую адгезию вяжущего к минеральным материалам. Достигается это за счет использования полимерной добавки ОАПП в процессе гранулирования стабилизатора. При введении такого гранулированного стабилизатора в ЩМА он модифицирует вяжущее, распределяясь в нем по всему объему, обеспечивая повышение адгезионных свойств ЩМА и, как следствие этого, повышает водостойкость смеси при длительном водонасыщении.

Характеристика исходных материалов

Волокно целлюлозное - фибрилированная целлюлоза (содержание волокон длиной от 0.2 до 2 мм) (ТУ 5711-011-49549625-2005)

Окисленный атактический полипропилен (ТУ 2211-002-02069318-04)

Для экспериментальной проверки заявляемого состава были приготовлены шесть вариантов составов стабилизатора для ЩМА. В качестве используемых материалов применялись вышеописанные компоненты (волокна целлюлозы, ОАПП). С использованием стабилизаторов приготовлены составы ЩМАС. За основную характеристику оценки эффективности действия стабилизатора принят показатель - коэффициент водостойкости при длительном водонасыщении по ГОСТ 31015-2002 ЩМА, приготовленного с использованием стабилизатора.

Пример. В реактор, снабженный мешалкой, загружают 95% целлюлозного волокна. Затем при перемешивании добавляют 5% окисленного атактического полимера. Массу перемешивают до получения однородного состава, выгружают из реактора и последующим прессованием получают гранулы стабилизатора для ЩМА.

Далее также с помощью оборудования автоматического дозирования готовая добавка в виде гранул добавлялась в пределах 0.4 до 0.5% от массы минеральной части в асфальтобетонный смеситель для приготовления щебеночно-мастичного асфальтобетона.

В таблице приведены составы стабилизатора для щебеночно-мастичного асфальтобетона и физико-механическая характеристика смеси.

N п/п	Состав стабилизатора, мас.%	Водостойкость ЩМА при длительном водонасыщении
Волокна целлюлозы	ОАПП
	100	0	0.8
1	95	5	0.89
2	90	10	0.92
3	85	15	0.95
4	80	20	1.00
5	75	25	0.88
6	70	30	0.82

Нормируемый показатель водостойкости при длительном водопоглощении - не ниже, чем у щебеночно-мастичного асфальтобетона с полимерными добавками.

Промышленная применимость

Заявляемое изобретение реализуется с применением промышленно выпускаемых компонентов и с использованием известных строительных технологий. Опытно-промышленные испытания выполнены в ЗАО «Автодорстрой» г.Сургут и подтвердили повышенную эффективность этого состава. Изготовлено около 5 тонн стабилизатора и на его основе уложено около 24000 м² дорожного покрытия.

Источники информации

1. Патент России №2272795, МПК С04В 26/26. Полимерно-армирующий гранулированный стабилизатор для щебеночно-мастичного асфальтобетона/ Илиополов С.К. и др. - №2004124279/03; опубл. 27.03.2006, Бюл. №9.

2. Добавки стабилизирующие «TEXNOCEL» и «TOPCEL» для смесей щебеночно-мастичных асфальтовых. Технические условия ТУ 5711-0011-38956563-2003, Томский Центр стандартизации, зарегистрирован 03.02.2003 №079/001972.

3. Патент России №2273615, МПК С04В 26/26. Стабилизирующая добавка для щебеночно-мастичного асфальтобетона/ Джаназян Э.С. и др. - №2004117759; опубл. 04.10.2006, Бюл. №10.

4. ГОСТ 31015-2002. Смеси асфальтобетонные и асфальтобетон щебеночно-мастичный. Технические условия (прототип).

Стабилизатор для щебеночно-мастичного асфальтобетона, включающий в себя волокна целлюлозы, отличающийся тем, что гранулы волокон целлюлозы содержат окисленный атактический полипропилен при следующем соотношении, мас.%:

Волокна целлюлозы	70-95
Окисленный атактический полипропилен	5-30