Асфальтобетонная смесь

Изобретение относится к дорожно-строительным материалам и может быть использовано при устройстве покрытий автомобильных дорог, мостов, аэродромов во всех климатических зонах. Изобретение касается асфальтобетонной смеси, содержащей стандартные компоненты: отсев дробления щебня, песок, минеральный порошок и нефтяной битум. При этом она содержит дополнительные компоненты: вулканизированный каучук и композит модифицирующих компонентов, состоящий из метасиликата кальция игольчатой структуры, смолы эпоксидной, нитрозоаминного соединения, фенольной смолы и/или канифоли, которые находятся между собой в соотношении по массе в %: метасиликат кальция игольчатой структуры - 24%, смола эпоксидная - 2%, нитрозоаминное соединение - 1%, фенольная смола и/или канифоль - 4%, вулканизированный каучук (резиновая крошка) - 69%, при следующем соотношении: стандартные компоненты по массе в % - 98,5-99,5, дополнительные компоненты по массе в % 0,5-1,5. Технический результат - снижение температурной чувствительности и повышение усталостной долговечности при увеличении водостойкости, морозостойкости, устойчивости к воздействию водно-солевых растворов, снижение вязкости и повышение пластичности асфальтобетонной смеси при отрицательных температурах. 3 табл.

 

Изобретение относится к дорожно-строительным материалам и может быть использовано при устройстве покрытий автомобильных дорог, мостов, аэродромов во всех климатических зонах.

Известны асфальтобетонные смеси, содержащие песок, минеральный порошок, щебень, нефтяной битум и стабилизирующие или структурирующие добавки (ГОСТ 31015-2002, патент РФ №2196750).

Наиболее близкой по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемому изобретению является асфальтобетонная смесь по патенту РФ 2196750, включающая песок, минеральный порошок, полимерную структурирующую добавку и нефтяной битум, отличающаяся тем, что содержит нефтяной вязкий битум, в качестве полимерной структурирующей добавки содержит резиновый термоэластопласт и дополнительно поверхностно-активную, пластифицирующую добавку - талловый пек и отсев дробления щебня фракции 0-5 мм при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Песок	16,0-20,0
Минеральный порошок	10,0-15,0
Резиновый термоэластопласт	0,5-1,0
Нефтяной вязкий битум	5,0-6,5
Талловый пек	0,3-0,5
Отсев дробления щебня фракции 0-5 мм	57,0-68,2

Патент РФ №2196750 принят в качестве прототипа.

Недостатком известного решения является относительно невысокий показатель прочности асфальтобетонных смесей при 50°С (1,31-1,65 МПа), характеризующий теплоустойчивость и сдвигоустойчивость смесей, что особенно важно для южных регионов страны. Также недостатком является нетехнологичность приготовления смесей из-за необходимости предварительно модифицировать битум таловым пеком.

Техническим результатом заявляемого изобретения являются снижение температурной чувствительности и повышение усталостной долговечности, при увеличении водостойкости, морозостойкости, устойчивости к воздействию водно-солевых растворов, прочности в водонасыщенном состоянии и при +50°С (табл.2), снижение вязкости и повышение пластичности при отрицательных температурах, а также возможность изготовления асфальтобетонной смеси без изменения стандартной технологии производства асфальтобетонных смесей.

Сущность заявляемого изобретения состоит в том, что, в отличие от известного решения, в предлагаемой асфальтобетонной смеси, содержащей отсев дробления щебня, песок, минеральный порошок и нефтяной битум, в качестве эластифицирующей составляющей в смесь вводится вулканизированный неполярный каучук в виде резиновой крошки (в основном из отработанных шин), а структурирование битумного вяжущего достигается композитом модифицирующих компонентов, в который входят:

- метасиликат кальция игольчатой структуры - упрочняющий и структурообразующий компонент;

- смола эпоксидная - сшивающий агент;

- нитрозоаминное соединение - гелеобразователь;

- фенольная смола и/или канифоль - адгезив.

Содержание модифицирующих компонентов определено эмпирическим путем на основе существующих знаний по асфальтовому вяжущему в асфальтобетонах и химическому взаимодействию битума с минеральными компонентами асфальтобетонов и вулканизованной резины.

Содержание стандартных компонентов, а именно - отсева дробления щебня, песка, минерального порошка и нефтяного битума в предлагаемой асфальтобетонной смеси составляет в асфальтобетонах типа А, Б и В - 98,5-99 мас.%, в щебеночно-мастичных асфальтах - 99,5 мас.%. Соответственно содержание дополнительных компонентов, а именно вулканизированного каучука и композита модифицирующих компонентов, составляет в асфальтобетонах типа А, Б и В - 1,0-1,5 мас.%, в щебеночно-мастичных асфальтах - 0,5 мас.% к минеральной части ЩМА.

Указанные количества вулканизированного каучука и композита подлежат корректировке по результатам лабораторной оптимизации состава АБС, в зависимости от реальных условий применения (состава и качества используемого оборудования, качества сырья, требований к дорожному полотну, климатических воздействий и т.п.).

Соотношение стандартных компонентов асфальтобетонной смеси по массе определяется в зависимости от количественного содержания отсева дробления щебня, песка, минерального порошка, битума, аналогичных по содержанию соответственно типам асфальтобетонных смесей А, или Б, или В, а также ЩМА.

Дополнительные компоненты - вулканизированный каучук и модифицирующие компоненты - находятся в соотношении, представленном в табл.1.

При изготовлении асфальтобетонной смеси вулканизированный каучук и композит модифицирующих компонентов вводятся в виде сухих или мокрых порошков (вместе, либо отдельно), причем каучук необходимо вводить в смесь во время или после ввода битума.

Предлагаемая асфальтобетонная смесь изготавливается известными способами в смесительных установках, оборудованных смесителями принудительного перемешивания периодического или непрерывного действия. Максимальная погрешность дозирования компонентов асфальтобетонной смеси по массе для каждого компонента минеральной части ±3% и ±1,5% для битума. Композит модифицирующих компонентов и вулканизированный каучук вводится непосредственно в смеситель, во время или следом за введением битума. Минимальное время перемешивания основной части асфальтобетонной смеси с данным композитом составляет 25 секунд. Время смешивания устанавливается в соответствии с техническими характеристиками имеющейся смесительной установки и при необходимости уточняется при опытном замесе.

Модифицирующие компоненты и вулканизированный каучук не требуют подогрева перед подачей в смеситель. Температура нагрева минеральных наполнителей должна быть в диапазоне 190-230°С. Температура асфальтобетонной смеси при выходе из смесителя должна находиться в диапазоне 170-200°С для асфальтобетонов типа Б и В, 190-220°С для ЩМА.

Предлагаемое решение позволяет получить качественно новый состав асфальтобетонной композиции, в которой каучук является химически и физически связанным с остальными компонентами всей композиции, без предварительной деградации путем нагревания в битуме при высоких температурах, а также заметно улучшить реологические и эксплуатационные характеристики асфальтобетонов:

- в части снижения температурной чувствительности и повышения усталостной долговечности, при увеличении водостойкости, морозостойкости, устойчивости к воздействию водно-солевых растворов, прочности в водонасыщенном состоянии и при +50°С (табл.2);

- в части снижения вязкости и повышения пластичности при отрицательных температурах (табл.3).

При этом сохраняются все известные преимущества резиноасфальтовых покрытий: увеличение срока службы, снижение келейности, снижение шума при движении автотранспорта, снижение тормозного пути, снижение толщины водной пленки и улучшение скатываемости воды, снижение всех видов трещинообразования и т.п.

В отличие от прототипа технология приготовления предлагаемой смеси не отличается от стандартной (отсутствует необходимость предварительной модификации битума), поэтому не потребуется изменения стандартной технологии производства асфальтобетонных смесей.

Табл.1
Функция (назначение)	Тип материала	Содержание в % по массе от общего состава композита модифицирующих компонентов с вулканизированным каучуком
упрочняющий и структурообразующий компонент	метасиликат кальция игольчатой структуры	24%
сшивающего агента	смола эпоксидная	2%
гелеобразователь	нитрозоаминное соединение	1%
адгезив	фенольная смола и/или канифоль	4%
эластифицирующий компонент	вулканизированный неполярный каучук в виде резиновой крошки	69%

Табл.2
Показатели	Предлагаемая композиция	Контрольная смесь, попадаемая под требования ГОСТ	Известная согласно патента RU 2196750
Усталостная долговечность при -18°С (количество циклов до разрушения)	8255	1042	-
Усталостная долговечность при +20°С (количество циклов до разрушения)	25284	18718	-
Предел прочности при сжатии при 20°С, МПа	5,1	3,9	4,37-5,87
Предел прочности при сжатии при 50°С, МПа	3,8	1,3	1,31-1,65
Коэффициент морозостойкости	0,78	0,68	-
Коэффициент устойчивости к воздействию водно-солевых растворов Кв-с	0,75	0,69	-
Водостойкость, Кв	0,97	0,85	0,85-0,99
Прочность при сжатии в водонасыщенном состоянии, 20°С, МПа	5,0	3,8	-
Водостойкость при длительном водонасыщении, Кдл	0,97	0,85	+14%

Табл.3
№№ п/п состава	Температура, °С	Нагрузка Q, кг	Вязкость, η, П	Степень пластичности, Р	Модуль упругости, Е (кг/с2)	Модуль упругости Е (МПа)
Известная смесь по ГОСТ (контрольная)	+20	2,553	2,17Е+1	0,370	24297,89	2429,79
-18	17,700	1,05Е+12	0,332	29472,40	2947,24
Предлагаемая	+20	2,050	1,22Е+11	0,384	22645,85	2264,60
	-18	14,55	5,42Е+11	0,351	27029,00	2702,90

Асфальтобетонная смесь, содержащая стандартные компоненты: отсев дробления щебня, песок, минеральный порошок и нефтяной битум, отличающаяся тем, что содержит дополнительные компоненты: вулканизированный каучук и композит модифицирующих компонентов, состоящий из метасиликата кальция игольчатой структуры, смолы эпоксидной, нитрозоаминного соединения, фенольной смолы и/или канифоли, которые находятся между собой в соотношении, мас.%:

метасиликат кальция игольчатой структуры	24%
смола эпоксидная	2%
нитрозоаминное соединение	1%
фенольная смола и/или канифоль	4%
вулканизированный каучук (резиновая крошка)	69%,

при следующем соотношении: стандартные компоненты, мас.% - 98,5-99,5, дополнительные компоненты, мас.% - 0,5-1,5.