Асфальтобетонная смесь
Владельцы патента RU 2611801:
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Ивановский государственный химико-технологический университет" (ИГХТУ) (RU)
Изобретение относится к технологии получения дорожно-строительных материалов, а именно асфальтобетонных смесей при строительстве и ремонте автомобильных дорог, строительстве гидротехнических сооружений, в гражданском строительстве. Асфальтобетонная смесь, включающая битум, минеральный материал в виде карбонатной породы фракции 5-20 мм и отсев карбонатной породы фракции 0-10 мм, содержит минеральный порошок - смесь шлама установок химводоподготовки предприятий с отработанными формовочными смесями литейных производств в соотношении 0,1-0,5:1,0, адгезионную добавку в количестве 0,3-1,5% мас. от массы битума, получаемую взаимодействием фосфатидов растительных масел, полиэтиленполиамина, капролактама в расплаве парафина при 160-180°С в соотношении 1,0-1,3:0,8-1,0:0,2-0,4:1,0 с последующим расплавлением при 140-160°С смеси указанной адгезионной добавки и битума, гомогенизацией расплава в течение 1-2 мин, смешиванием с сухой смесью компонентов, разогретой до 130-150°С, при следующем содержании компонентов в асфальтобетонной смеси, мас. %: битум (от массы сухой смеси компонентов) 4,5-7,0, щебень карбонатной породы фракции 5-20 мм 30,0-50,0, минеральный порошок - смесь шлама установок химводоподготовки и отработанных формовочных смесей литейных производств в соотношении 0,1-0,5:1,0 1,0-10,0, отсевы карбонатной породы остальное. Технический результат - повышение плотности асфальтобетона, прочности при температуре +50°С, повышение адгезии битумного вяжущего к минеральным наполнителям и порошку, снижение степени водонасыщения асфальтобетонной смеси. 2 табл., 3 пр.
Изобретение относится к технологии получения дорожно-строительных материалов, а именно асфальтобетонных смесей при строительстве и ремонте автомобильных дорог, строительстве гидротехнических сооружений, в гражданском строительстве.
Известен способ получения асфальтобетонной смеси [патент №2192399 РФ, МПК С04В 26/26. Асфальтобетонная смесь / Дошлов О.И., Белинский Г.А., Гуцалюк Б.Н., Балог О.А., Кухарев Б.Ф., Дошлова А.О., Хорошилова В.А., заявитель и патентообладатель ОАО «Иркутскгипродорнии» - №2001103600/03; заявл. 09.02.2002; опубл. 10.11.2002].
Указанный состав асфальтобетонной смеси является наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату и выбран в качестве прототипа, согласно которому асфальтобетонная смесь содержит, мас. %:
| битум | 6,0-6,5 |
| гидролизный лигнин фракции 0-20 мм | 3,5-5,0 |
| щебень карбонатной породы фракции 5-20 мм | 30-35 |
| отсевы карбонатной породы | остальное |
Недостатком данной асфальтобетонной смеси являются недостаточные плотность и прочность при температуре +50°С, что отрицательно влияет на качество дорожного покрытия и, соответственно, уменьшает нормативный срок его эксплуатации, низкая адгезия битумного вяжущего к минеральным наполнителям и порошку, высокая степень водонасыщения асфальтобетонной смеси.
Техническим результатом изобретения является повышение плотности асфальтобетона, прочности при температуре +50°С, повышение адгезии битумного вяжущего к минеральным наполнителям и порошку, снижение степени водонасыщения асфальтобетонной смеси.
Указанный результат достигается тем, что асфальтобетонная смесь, включающая битум, минеральный материал карбонатной породы фракции 5-20 мм, отсев карбонатной породы фракции 0-10 мм, согласно изобретению содержит минеральный порошок - смесь шлама установок химводоподготовки предприятий с отработанными формовочными смесями литейных производств в соотношении 0,1-0,5:1,0, адгезионную добавку в количестве 0,3-1.5% мас. от массы битума, получаемую взаимодействием фосфатидов растительных масел, полиэтиленполиамина, капролактама в расплаве парафина при 160-180°С в соотношении 1,0-1,3:0,8-1,0:0,2-0,4:1,0 с последующим расплавлением при 140-160°С смеси указанной адгезионной добавки и битума, гомогенизацией расплава в течение 1-2 мин, смешиванием с сухой смесью, разогретой до 130-150°С при следующем содержании компонентов в асфальтобетонной смеси, мас. %:
| битум | 4,5-7,0 |
| (от массы сухой смеси компонентов) | |
| щебень карбонатной породы фракции 5-20 мм | 30,0-50,0 |
| минеральный порошок - смесь шлама установок | |
| химводоподготовки и отработанных формовочных | |
| смесей литейных производств в соотношении 0,1-0,5:1,0 | 1-10 |
| отсевы карбонатной породы | остальное |
В качестве карбонатной породы используют щебень карбонатных пород в соответствии с ГОСТ 8267-93 в зависимости от вида карбонатных пород, добываемых в данном регионе:
- доломитовый известняк,
- известняк,
- известковый доломит,
- доломит.
Согласно изобретению используют щебень известняковый Ковровского карьера Владимирской области, соответствующий ГОСТ 8267-93, фракцией 5-20 мм, марки по прочности М600-800, а в качестве отсева используют отсев дробления указанного щебня фракцией 0-10 мм.
Составы асфальтобетонной смеси показаны в табл. 1.
Изобретение осуществляют следующим образом.
Пример 1
Для приготовления навески минеральных компонентов в количестве 5000 г смешивают предварительно прогретые в сушильном шкафу при температуре 130°С до полного удаления влаги компоненты смеси в следующих количествах, г:
| щебень карбонатной породы фракции 5-20 мм | 2500 |
| (5000×50/100=2500) | |
| минеральный порошок-смесь шлама установок | |
| химводоподготовки и отработанных формовочных | |
| смесей литейных производств в соотношении 0,1:1,0 | 500 |
| (5000×10/100=500) | |
| отсев карбонатной породы фракции 0-10 мм | 2000 |
| (5000×40/100=2000) |
В качестве щебня карбонатной породы используют известняковый щебень (ГОСТ 8267-93) Ковровского карьера Владимирской обл. фракцией 5-20 мм марки по прочности М600. В качестве отсева используют отсев дробления указанного щебня фракцией 0-10 мм.
Смешивание компонентов производят в течение 2-3 мин ручным способом или посредством лабораторного смесителя.
Для приготовления необходимых количеств битума и адгезионной добавки берут навеску битума в количестве 225 г (4,5% мас. от массы сухой смеси) и в нее добавляют адгезионную добавку в количестве 0,3% мас. от массы битума (225×0,3/100=0,675 г), получаемую взаимодействием фосфатидов растительных масел, полиэтиленполиамина, капролактама в расплаве парафина при соотношении компонентов 1,0:0,8:0,2:1,0 при 160°С с последующим смешиванием указанных количеств битума и адгезионной добавки, расплавлением при температуре 140°С, затем гомогенизируют расплав в течение 1-2 мин и добавляют при интенсивном перемешивании в приготовленную разогретую до 130°С сухую смесь согласно вышеуказанному составу компонентов. Общий вес асфальтобетонной смеси: 5000 г (сухая смесь)+225 г (битум)+0,675 г (адгез. добавка)=5225,675 г.
Пример 2
Для приготовления навески минеральных компонентов в количестве 5000 г смешивают предварительно прогретые в сушильном шкафу при температуре 140°С до полного удаления влаги компоненты смеси в следующих количествах, г:
| щебень карбонатной породы фракции 5-20 мм | 2000 |
| (5000×40/100=2000) | |
| минеральный порошок-смесь шлама установок | |
| химводоподготовки и отработанных формовочных | |
| смесей литейных производств в соотношении 0,3:1,0 | 250 |
| (5000×5/100=250) | |
| отсев карбонатной породы фракции 0-10 мм | 2750 |
| (5000×55/100=2750) |
В качестве щебня карбонатной породы используют известняковый щебень (ГОСТ 8267-93) Ковровского карьера Владимирской обл. фракцией 5-20 мм марки по прочности М700. В качестве отсева используют отсев дробления указанного щебня фракцией 0-10 мм.
Смешивание компонентов производят в течение 2-3 мин ручным способом или посредством лабораторного смесителя.
Для приготовления необходимого количеств битума и адгезионной добавки берут навеску битума в количестве 300 г (6,0% мас. от массы сухой смеси) и в нее добавляют адгезионную добавку - 3,0 г (1,0% мас. от массы битума), получаемую взаимодействием фосфатидов растительных масел, полиэтиленполиамина, капролактама в расплаве парафина при соотношении компонентов 1,2:0,9:0,3:1,0 при 170°С с последующим смешиванием указанных количеств битума и адгезионной добавки, расплавлением при температуре 150°С, затем гомогенизируют расплав в течение 1-2 мин и добавляют при интенсивном перемешивании в приготовленную разогретую до 140°С сухую смесь согласно вышеуказанному составу компонентов. Общий вес асфальтобетонной смеси:
5000 г (сухая смесь)+300 г (битум)+3,0 г (адгез. добавка)=5300,3 г
Пример 3
Для приготовления навески минеральных компонентов в количестве 5000 г смешивают предварительно прогретые в сушильном шкафу при температуре 150°С до полного удаления влаги компоненты смеси в следующих количествах, г:
| щебень карбонатной породы фракции 5-20 мм | 1500 |
| (5000×30/100=1500) | |
| минеральный порошок-смесь шлама установок | |
| химводоподготовки и отработанных формовочных | |
| смесей литейных производств в соотношении 0,5:1,0 | 50 |
| (5000×1/100=50) | |
| отсев карбонатной породы фракции 0-10 мм | 3450 |
| (5000×69/100=3450) |
В качестве щебня карбонатной породы используют известняковый щебень (ГОСТ 8267-93) Ковровского карьера Владимирской обл. фракцией 5-20 мм марки по прочности M800. В качестве отсева используют отсев дробления указанного щебня фракцией 0-10 мм.
Смешивание компонентов производят в течение 2-3 мин ручным способом или посредством лабораторного смесителя.
Для приготовления необходимого количества битума берут навеску в количестве 350 г (7,0% мас. от массы сухой смеси) и в нее добавляют адгезионную добавку - 5,25 г (1,5% мас. от массы битума), получаемую взаимодействием фосфатидов растительных масел, полиэтиленполиамина, капролактама в расплаве парафина при соотношении компонентов 1,3:1,0:0,4:1,0, при 180°С, затем смесь битума с адгезионной добавкой расплавляют при температуре 160°С, гомогенизируют расплав в течение 1-2 мин и добавляют при интенсивном перемешивании в приготовленную разогретую до 150°С сухую смесь согласно вышеуказанному составу компонентов. Общий вес асфальтобетонной смеси:
5000 г (сухая смесь)+350 г (битум)+5,25 г (адгез. добавка)=5355, 25 г
Результаты испытаний по примерам 1-3 и по прототипу приведены в таблице 2.
Испытания прочности материала на сжатие проводили согласно ГОСТ 9128-2013.
Из представленной таблицы видно, что полученная асфальтобетонная смесь по приведенным качественным показателям превосходит прототип во всех примерах 1-3.
Существенным преимуществом настоящего изобретения по сравнению с прототипом является возможность использования в качестве сырья для асфальтобетонной смеси техногенных отходов промышленных предприятий, которыми являются шламы установок химводоподготовки промышленных предприятий, отработанные и подлежащие утилизации формовочные смеси литейных производств. Их использование значительно сокращает затраты на изготовление асфальтобетона и позволяет улучшить экологическую ситуацию в промышленных зонах, сократить площади полигонов хранения техногенных отходов.
Применение ранее неизвестной адгезионной добавки, получаемой взаимодействием фосфатидов растительных масел, полиэтиленполиамина, капролактама в расплаве парафина позволяет достичь высокой степени адгезии битумного вяжущего к минеральным наполнителям и порошку, увеличить плотность и гидрофобность получаемого асфальтобетона, что значительно повышает его качество. В совокупности указанные факторы предопределяют увеличение срока эксплуатации асфальтобетонного покрытия, повышение его прочности при температуре +50°С, что особенно актуально в весенне-летний период, когда нагрузки на дорожное полотно достигают максимальных значений.
Асфальтобетонная смесь, включающая битум, минеральный материал в виде карбонатной породы фракции 5-20 мм и отсев карбонатной породы фракции 0-10 мм, отличающаяся тем, что содержит минеральный порошок - смесь шлама установок химводоподготовки предприятий с отработанными формовочными смесями литейных производств в соотношении 0,1-0,5:1,0, адгезионную добавку в количестве 0,3-1,5% мас. от массы битума, получаемую взаимодействием фосфатидов растительных масел, полиэтиленполиамина, капролактама в расплаве парафина при 160-180°С в соотношении 1,0-1,3:0,8-1,0:0,2-0,4:1,0 с последующим расплавлением при 140-160°С смеси указанной адгезионной добавки и битума, гомогенизацией расплава в течение 1-2 мин, смешиванием с сухой смесью компонентов, разогретой до 130-150°С, при следующем содержании компонентов в асфальтобетонной смеси, мас. %:
| битум (от массы сухой смеси компонентов) | 4,5-7,0 |
| щебень карбонатной породы фракции 5-20 мм | 30,0-50,0 |
| минеральный порошок - смесь шлама установок | |
| химводоподготовки и отработанных формовочных смесей | |
| литейных производств в соотношении 0,1-0,5:1,0 | 1,0-10,0 |
| отсевы карбонатной породы | остальное |
