Плотная вибролитая асфальтобетонная смесь

Изобретение относится к области дорожно-строительных материалов и может быть использовано для устройства покрытий дорог, тротуаров, мостового полотна, искусственных сооружений. Технический результат: улучшение свойств литой асфальтобетонной смеси за счет повышения ее сопротивления окислительному процессу старения вяжущего путем разработки смеси с более низкой температурой приготовления и укладки, повышения сопротивления колееобразованию за счет улучшения показателя вдавливания штампа и других эксплуатационных характеристик смеси, включая повышение теплоустойчивости смеси. Плотная вибролитая асфальтобетонная смесь включает минеральный материал - щебень и отсев дробления щебня, минеральный порошок, битумное вяжущее, содержащее битум БНД 60/90 с адгезионной добавкой КАДЭМ-ВТ. Дополнительно содержит резиновую крошку и резиновый термоэластопласт РТЭП при следующем соотношении компонентов, мас.%: дробленая резиновая крошка - 1,00-1,20, резиновый термоэластопласт РТЭП - 0,25-0,35, катионный реагент - адгезив КАДЭМ-ВТ - 0,35-0,50, битум БНД 60/90 - 7,80-8,20, минеральный порошок - 16,00-18,00, минеральный материал (щебень и отсев дробления щебня) - остальное. 6 табл.

 

Изобретение относится к области дорожно-строительных материалов и может быть использовано для устройства покрытий дорог, тротуаров, мостового полотна, искусственных сооружений.

Известна асфальтобетонная смесь для литого асфальта, предназначенная для текущего ремонта дорожных покрытий, в том числе ямочного, для заделки разрушений у люков колодцев и для устройства покрытий вдоль трамвайных путей (патент RU №2062762, МПК C04B 26/26, C04B 111/20, опубл. 27.06.1996). Однако эта смесь подобрана для работ на небольших площадях и непригодна для дорожных покрытий большой протяженности. Применение вязкого битума 40/60 в данной работе не обеспечивает требуемую трещиностойкость покрытия в зимний период.

Известен состав литой асфальтобетонной смеси для устройства покрытия проезжей части моста (патент RU 2341479 C1, C04B 26/26,опубл. 20.12.2008). Однако полученный состав включает значительные количества 10-16% полимерно-битумного вяжущего с использованием стирол-бутадиен-стирольного блок-сополимера «Кратон Д-1101СМ, требующего перед введением его в асфальтосмеситель предварительного совмещения на отдельной установке с битумом, доставки и хранения полученного полимерно-битумного вяжущего в особых условиях.

Наиболее близкой к заявляемому изобретению является смесь для литого асфальта ГОСТ Р 54401-2011 «Асфальтобетон дорожный литой горячий. Технические требования». Смесь содержит битум, минеральный наполнитель и минеральный порошок в соотношении, см. табл. 1. Рекомендуемое содержание битума для литых смесей II типа согласно требованиям ГОСТ Р 54401-2011 составляет 8,5-9,5%. Применяется для устройства покрытий автомобильных дорог, мостовых сооружений, тоннелей, аэродромов, городских улиц и площадей открытых и закрытых автостоянок, а также для производства ямочного ремонта. Указанная смесь предназначена для нового строительства, капитального строительства и ямочного ремонта, имеет максимальный размер зерен минерального материала 20, 15 и 10 мм и подразделяется на I, II и III типы. При производстве и укладке смеси имеют повышенную температуру 215-230°C, что способствует протеканию нежелательных окислительных процессов старения битумного вяжущего, понижая межремонтные сроки службы дорожного покрытия и его долговечность.

Задача настоящего изобретения - улучшение свойств литой асфальтобетонной смеси за счет повышения ее сопротивления окислительному процессу старения вяжущего путем разработки смеси с более низкой температурой приготовления и укладки, повышения сопротивления колееобразованию за счет улучшения показателя вдавливание штампа и других эксплуатационных характеристик смеси, включая повышение теплоустойчивости смеси.

Технической задачей, решаемой изобретением, является: создание покрытия сохраняющего высокие эксплуатационные характеристики в течение длительного периода, включая повышенную теплостойкость асфальтобетона, препятствующую образованию таких дефектов как колееобразование, а также снижение температуры смеси при производстве и укладке с сохранением ее подвижности.

Сущность изобретения заключается в том, что плотная вибролитая асфальтобетонная смесь, включающая минеральный материал - щебень и отсев дробления щебня, минеральный порошок, битумное вяжущее, содержащее битум БНД 60/90 с адгезионной добавкой КАДЭМ-ВТ, дополнительно содержит резиновую крошку и резиновый термоэластопласт РТЭП при следующем соотношении компонентов, мас.%:

дробленая резиновая крошка 1,00-1,20
резиновый термоэластопласт РТЭП 0,25-0,35
катионный реагент - адгезив КАДЭМ-ВТ 0,35-0,50
битум БНД 60/90 7,80-8,20
минеральный порошок 16,00-18,00
минеральный материал
(щебень и отсев дробления щебня) остальное

Минеральный материал представлен: щебнем фракции 5-10 мм, отсевом дробления фракции 0-5 мм и минеральным порошком. С использованием этих материалов подобран и испытан состав асфальтобетонной дорожной литой горячей смеси (II типа в соответствии с техническими требованиями ГОСТ Р 54401-2011), предназначенной для нового строительства и капитального ремонта, ямочного ремонта и тротуаров. Подобранный состав смеси представлен в таблице 1.

Минеральный порошок является одним из важнейших структурирующих компонентов асфальтобетонных смесей. Основное его назначение как наполнителя битума состоит в том, чтобы переводить объемный битум в пленочное состояние, тем самым повышая его прочность и вязкость. Вместе с битумом минеральный порошок образует структурированную дисперсную систему, которая и выполняет роль связующего материала в асфальтобетоне.

При подборе состава смеси в разработанном составе было сокращено содержание минерального порошка на 5-8%, которое восполнялось введенной дисперсной резиновой крошкой. Вводимые резиносодержащие добавки РТЭП и резиновая крошка создают в литой асфальтобетонной смеси развитую систему «центров эластичности», способствующею существенному улучшению его структурно-механических свойств.

Сочетание известнякового минерального порошка с дробленой резиновой крошкой и термоэластопластом РТЭП оказывает на битум еще более резко выраженное структурирующее воздействие. Набухшие частицы резиновой крошки в битумных маслах образуют дисперсные эластичные центры, связанные полимерно битумным вяжущим. Использование такой композиции позволяет за счет РТЭП значительно увеличить теплостойкость литой смеси при повышенных температурах, а резиновая крошка - улучшить его деформативность при низких температурах.

Для повышения адгезионных свойств разрабатываемой литой асфальтобетонной смеси использовалась поверхностно-активная добавка - катионный реагент КАДЭМ-ВТ.

Применение разработанного состава резино-полимерной асфальтобетонной смеси в сочетании с резиновой крошкой, резиновым термоэластопластом РТЭП и поверхностно-активной добавкой (адгезивом) КАДЭМ - ВТ обеспечивает смеси свойства, которые она проявляет в заявляемом решении, а именно смесь приобретает пониженную температуру приготовления и укладки. Время выдерживания ее (дозревания) в бункере-накопителе сокращается до 1 часа, что снижает старение, улучшая эксплуатационные свойства смеси. При использовании других модифицирующих добавок, например комплексного модификатора асфальтобетона КМА, смесь дозревает 1,5-2 часа.

Полученный состав смеси позволяет делать ее более плотной, с более высокими показателями свойств, используя виброуплотнение, с образованием так называемой литой асфальтобетонной смеси.

Повышение сопротивления асфальтобетонного слоя окислительному старению смеси способствует образование более толстых пленок вяжущего за счет наличия резиновой крошки и РТЭП. Толстые пленки резинобитумного вяжущего с набухшими резиновыми частицами свободно размещаются в межкаркасных пустотах смесей при их уплотнении. Использование резиносодержащего термоэластопласта РТЭП, содержащего в своем составе полиолефиновую добавку, стабилизирует частицы резины в смеси. Смесь приобретает пониженное водонасыщение, повышается показатель прочности при 50°C, сдвигоустойчивость и сцепление при сдвиге при температуре 50°C. Асфальтобетонное покрытие становится более износостойким и снижается образование отраженных трещин.

Разработанная вибролитая резинополимерная асфальтобетонная смесь позволяет использовать ее в дорожном и аэродромном строительстве для устройства покрытий дорог, тротуаров, мостового полотна, искусственных сооружений.

Приготовляемая вибролитая смесь имеет пониженное водонасыщение 0,20-0,34%, повышенные показатели предела прочности при сжатии 50°C - 1,30-1,45 МПа, а также значительно медленнее стареет. Глубина вдавливания штампа соответствует значениям.2,0-2,9 мм (согласно требованиям ГОСТ Р 54401-2012 для литых смесей II типа она должна находиться в пределах 1,0 до 3,5 мм) см. табл.1. Смесь имеет пониженную температуру приготовления и укладки в пределах 190-200°C, и выдерживается (дозревает) в бункере накопителе в течение не более 1 часа, что снижает ее старение, улучшается пожаро- и экологическая безопасность. Кроме того, в смеси сокращается расход дефицитного минерального порошка, а также расширяется номенклатура дорожных литых асфальтобетонных смесей. При этом полученные значения показателей свойств разработанной литой асфальтобетонной смеси превышают требования ГОСТ Р 54401-2011 ко II типу литых смесей.

Анализ известных технологических решений показал, что использование вибролитых асфальтобетонных смесей известно. Однако подобные смеси имеют достаточно высокую температуру приготовления и укладки соответственно 215 и 230°C, требуют более длительного выдерживании (дозревания) в бункере накопителе - 1,5-2,0 часа [1], что способствует ее более быстрому старению и потере эксплуатационных свойств, необходим большой расход дефицитного минерального порошка.

Использование модифицирующих компонентов разработанной литой смеси: резиновой крошки, резинового термоэластопласта, адгезионной добавки КАДЭМ-ВТ в сочетании с минеральными материалами в составе асфальтобетонов также известно. Однако они используются в асфальтобетонных смесях в других композициях исключая друг друга, в сочетании с другими добавками и в других типах смесей. Следует также отметить очень узкий спектр литых асфальтобетонных смесей, известных для использования в дорожном строительстве. Разработанный состав литой асфальтобетонный позволяет получать более плотные смеси, используя асфальтоукладчики с виброуплотняющим эффектом или применяя каток 10-тонный (1-2 прохода по одному следу).

Введение резиновой крошки (дробленая резина из изношенных шин) в состав разогретой минеральной смеси позволяет осуществлять значительную экономию дорогостоящих полимерных материалов и значительно удешевлять модификацию вяжущего.

Характеристика исходных материалов

1. Нефтяной битум БНД 60/90. Физико-механические показатели используемого в работе битума приведены в табл. 2.

2. Резиновая крошка представляет собой дробленую резину из изношенных шин и покрышек, а также отход производства других резинотехнических изделий. Это вторичный перерабатываемый полимер, скопившийся в больших количествах отходов. Диаметр частиц используемой в работе крошки составляет в основном не более 0,63 мм.

3. Резиновый термоэластопласт РТЭП - гранулированная добавка сферовидной формы с диаметром частиц 3-4 мм, разработанная в ДорТрансНИИ РГСУ. Добавка содержит полиолефиновый компонент, резиновую крошку размером зерен до 0,63 мм, битум и антиоксиданты. Такая композиция характеризуется наличием значительного количества ненасыщенных связей, свойственных резинополимерным соединениям. За счет потенциала этих связей происходит активное взаимодействие модификатора РТЭП с битумными частицами, главным образом асфальтенами ароматических соединений, изменяющими коллоидную структуру вяжущего. Физико-механические показатели РТЭП приведены в табл. 4.

4. Катионный реагент - адгезив КАДЭМ-ВТ изготавливается в соответствии с техническими условиями ТУ 2482-009-04706205-03. Реагент представляет собой смесь алкиламидополиаминов и алкилимидазолинполиаминов, получаемых на основе кислот C16-C20 растительного или животного происхождения. Это однородная масса от светло- до темно-коричневого цвета с характерным запахом аммиака, нерастворим в воде, хорошо растворяется в ароматических углеводородах, дизельном топливе, нефтепродуктах. Физико-механические показатели добавки представлены в табл. 3 в сравнении с требованиями к выпускаемому продукту.

5. Минеральный порошок использовался в работе неактивированный карбонатный. В табл. 5 представлены его физико-механические показатели. Минеральный порошок удовлетворяет требованиям ГОСТ Р 52129-2003.

6. Минеральный материал представлен фракциями гранитного щебня, полученными в процессе дробления щебня ОАО «Павловскгранит». Использовались фракции щебня: 5-10 мм и отсев дробления щебня фракции 0-5 мм. Используемый щебень имеет марку по прочности 1200, истираемость, И-1, истинную плотность 2,72 г/см3. В табл. 1 приведены зерновые составы фракций щебня и отсева дробления, а также зерновой состав подобранной литой смеси.

Пример. Для экспериментальной проверки заявляемого состава были приготовлены 5 вариантов составов смесей ингредиентов. При приготовлении смесей использовались вышеописанные материалы.

Образцы изготавливались следующим образом: минеральный материал с резиновой крошкой и резиновым термоэластопластом перемешивались при температуры 190-200°C в течение 15-20 сек. Затем в смесь вводился нагретый до 150-160°C нефтяной битум БНД 60/90, предварительно модифицированный адгезионной добавкой КАДЭМ-ВТ. Окончательное перемешивание материала проводилось при температуре 185-195°C в течение 30-35 сек, после чего приготовленная смесь оставлялась дозревать в течение 1 часа при температуре 180-190°C и виброуплотнялась на вибростоле в течение 5 сек с частотой колебаний 35 Гц.

Из полученной смеси готовились образцы горячего асфальтобетона в соответствии с требованиями стандарта ГОСТ Р 5 4400-2011 «Асфальтобетон дорожный литой горячий Методы испытаний». Максимальная степень уплотнения смеси достигалась за счет эффекта ее вибрирования в течение 3-5 сек.

Для определения физико-механических свойств изготавливались образцы-кубы путем заполнения форм с послойным штыкованием смеси (в три приема) при температуре не выше 190-200°C после чего она подвергалась вибрированию в течение 3-5 секунд. Изготовленный образец-куб выдерживался в форме до достижения им комнатной температуры. К испытанию образца приступали не ранее чем через 3 часа после достижения им комнатной температуры.

Определение пористости минерального остова, остаточной пористости, водонасыщения, прочности на растяжение при расколе при температуре 0°C производилось по ГОСТ 12801 на образцах цилиндрической формы. Определение глубины вдавливания штампа осуществлялось в соответствии с EN 12697-20-2003.

Составы приготовляемых смесей представлены в табл. 6. В таблицу сведены и результаты их физико-механических показателей сравнительных испытаний. Из данных таблицы следует, что предложенный комплексный модификатор из резинового термоэластопласта РТЭП, резиновой крошки и адгезионного компонента КАДЭМ-ВТ позволил получить литые асфальтобетонные смеси с более высокими показателями прочности на сжатие при температуре 50°C, достигающее значений 1,30-1,45 МПа, что обеспечивает повышение теплоустойчивости смеси. Водонасыщение понизилось на 20-40%. Температуру производства и укладки полимерных смесей смеси удалось снизить до 185-195°C (на 10-16% менее допустимой ГОСТ 54401-2011), что замедляет процессы их старения и обеспечивает энергосбережение. Глубина вдавливания штампа составляет 2,0-2,9 мм. Адгезия вяжущего к минеральным материалам по пятибалльной системе достигла 4-5 баллов по сравнению с исходным битумом, у которого этот показатель равен 2 баллам. Повешение отмеченных свойств полученной асфальтобетонной смеси с использованием разработанного комплексного модификатора позволяет судить о повышении сроков эксплуатации покрытий в 1,3-1,5 раза и более.

Плотная вибролитая асфальтобетонная смесь, содержащая минеральный материал, минеральный порошок, битумное вяжущее, включающее битум БНД 60/90 с адгезионной добавкой КАДЭМ-ВТ, отличающаяся тем, что дополнительно содержит в составе смеси резиновую крошку и резиновый термоэластопласт РТЭП при следующем соотношении компонентов, мас.%:

дробленая резиновая крошка 1,00-1,20
резиновый термоэластопласт РТЭП 0,25-0,35
катионный реагент - адгезив КАДЭМ-ВТ 0,35-0,50
битум БНД 60/90 7,80-8,20
минеральный порошок 16,00-18,00
минеральный материал
(щебень и отсев дробления щебня) остальное



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к способу получения асфальтовой смеси, предназначенной для последующего промежуточного хранения и последующей укладки в виде дорожного покрытия или подобного применения.

Изобретение относится к асфальту и асфальто-минеральным композициям, приемлемым для дорожных покрытий или нанесения покрытий на поверхность сооружений. Асфальто-минеральная композиция содержит 100 мас.ч.
Изобретение относится способу получения сшитых битумно-сополимерных композиций, обладающему уменьшенным выделением сероводорода. Способ включает приведение в контакт, по меньшей мере, одного битума или смеси битумов с, по меньшей мере, одним сополимером на основе звеньев сопряженного диена и ароматических моновинильных углеводородных звеньев и, по меньшей мере, одним сшивающим агентом при температурах от 100°C до 230°C и при перемешивании.

Изобретение относится к адгезионным добавкам для битумных композиций. Адгезионная добавка на основе малеинизированного таллового масла содержит связанный малеиновый ангидрид в количестве 10-30 мас.%.
Изобретение относится к области дорожных строительных материалов, в частности к переработке отходов ремонта мягких кровель с получением битумного вяжущего, и может быть использовано при приготовлении асфальтобетонных смесей.

Изобретение относится к органической химии, а именно к синтезу 1-(22-aлкилимидaзoлинил-1l)-2-[(22-aлкилимидaзoлинил-1l)пoли(этилeн-N-алканоиламидо)]этана, обладающего способностью повышать адгезию битумов к минеральным материалам, которые могут быть использованы в промышленном и дорожном строительстве при устройстве автомобильных дорог, аэродромов, кровель, гидроизоляционных покрытий и т.п.

Изобретение касается композиции пека, пригодной для транспортирования, содержащей углеводородный материал, кипящий выше 538°C, включающей не больше чем 30 вес.% вакуумного газойля, 1-20 вес.% органического остатка, не растворимого в толуоле, и имеющей концентрацию водорода не больше чем 7,3 вес.% в расчете на беззольную основу, которая демонстрирует начальную температуру процесса размягчения, по меньшей мере 66°C.
Изобретение относится к созданию защитных и гидроизоляционных материалов на основе битумов. Способ получения модифицированной битумно-латексной эмульсионной композиции включает смешение водно-битумной эмульсии, полученной из водной фазы, приготовленной добавлением в водный раствор щелочи эмульгатора на основе аддукта - продукта взаимодействия кислот растительных масел с ди-, три-полиолами нормального и/или изостроения в присутствии натриевых солей алкилбензолсульфокислот и битума.

Изобретение относится к материалам, используемым в дорожном, аэродромном и гражданском строительстве, а именно к полимерно-битумным вяжущим для строительной отрасли, и способам их получения.
Изобретение относится к материалам защиты от подземной и атмосферной коррозии наружной поверхности магистральных трубопроводов, труб и трубных систем, в частности к полимерсодержащим композициям, предназначенным для использования в качестве грунтовочных покрытий в конструкции с изоляционным ленточным и другим материалом.

Изобретение относится к дорожному строительству, а именно к технологии приготовления асфальтобетонных смесей для устройства верхнего и нижнего слоев покрытий автомобильных дорог.

Изобретение относится к области дорожно-строительных материалов и может быть использовано для устройства оснований и нижних слоев покрытий автомобильных дорог и аэродромов во всех климатических зонах.
Изобретение относится к области дорожных строительных материалов, в частности к переработке отходов ремонта мягких кровель с получением битумного вяжущего, и может быть использовано при приготовлении асфальтобетонных смесей.

Изобретение относится к органической химии, а именно к синтезу 1-(22-aлкилимидaзoлинил-1l)-2-[(22-aлкилимидaзoлинил-1l)пoли(этилeн-N-алканоиламидо)]этана, обладающего способностью повышать адгезию битумов к минеральным материалам, которые могут быть использованы в промышленном и дорожном строительстве при устройстве автомобильных дорог, аэродромов, кровель, гидроизоляционных покрытий и т.п.
Изобретение относится к дорожному строительству, а именно к технологии приготовления щебеночно-мастичных асфальтобетонных смесей для устройства верхнего слоя покрытия автомобильных дорог.
Изобретение относится к дорожно-строительным материалам, в частности к полимерасфальтобетонной смеси. .
Изобретение относится к области производства строительных материалов и касается составов дегтебетонных смесей, которые могут быть использованы для устройства и ремонта дорог, тротуаров.
Изобретение относится к области дорожно-строительных материалов и может быть использовано для устройства покрытий автомобильных дорог, городских улиц и площадей, дорог промышленных предприятий во всех климатических зонах.

Изобретение относится к способам получения органического связующего материала, используемого в брикетном производстве, строительстве, в частности при строительстве дорог, при возведении зданий и сооружений.

Изобретение относится к области дорожно-строительных материалов и может быть использовано для строительства, ремонта и капитального ремонта дорожных асфальтобетонных покрытий, а также для устройства и ремонта слоев проезжей части мостов и путепроводов.
Изобретение относится к промышленности дорожно-строительных материалов, а именно к составам смесей для изготовления асфальтобетона, который может быть использован при устройстве оснований и покрытий автомобильных дорог, аэродромов, мостов. Асфальтобетонная смесь включает в качестве минерального материала известняковый щебень фракции 0-5 мм, в качестве связующего - нефтяной вязкий битум марки БНД 90/130, а в качестве модификатора - механоактивированный бурый уголь. Соотношение компонентов следующее, мас.%: известняковый щебень фракции 0-5 мм - 93; битум - 6,3; механоактивированный бурый уголь - 0,7. Использование указанного модификатора позволяет увеличить адгезионную способность системы «щебень - связующее», что позволяет получать асфальтобетон с высокими значениями механических характеристик, а также упростить технологический процесс приготовления смеси и сократить его продолжительность. 3 табл., 4 пр.
Наверх