Битумно-минеральная смесь

 

Изобретение относится к производству дорожно-строительных материалов, а именно к составам смесей на основе органических вяжущих веществ, применяемых при строительстве и ремонте автомобильных дорог. Поставленный технический результат достигается тем, что в качестве модифицирующей добавки в асфальтобетонной смеси применяется органоминеральный шлам, являющийся продуктом очистки сточных вод предприятий автомобилестроения. Минеральная часть шлама содержит мельчайшие частицы абразива, карбонатов Ca и Mg (удельная поверхность -610 м²/кг), органическая часть представлена отработанными веретенным или тепловым маслами - углеводородами ароматического ряда, дисперсионная среда - вода. Соотношение минеральной, органической частей и воды 1:1:0,2. Соотношение компонентов асфальтобетонной смеси следующее, мас. %: битум 5,0-5,6, карбонатный минеральный порошок 14,46 - 5,06, песок 77,94, органоминеральный шлам 2 - 4. Технический результат: повышение трещиноустойчивости и водостойкости асфальтобетонной смеси на основе карбонатного минерального порошка с улучшенными качественными характеристиками, а также снижение себестоимости за счет сокращения расхода вяжущего и энергозатрат на приготовление. 1 табл.

Изобретение относится к производству дорожно-строительных материалов, а именно к составам смесей на основе органических вяжущих веществ, применяемых при строительстве и ремонте автомобильных дорог.

Известны способы активизации минеральных компонентов асфальтобетонной смеси путем обработки кварцевого песка эмульгированным талловым пеком (авт. св. СССР N 1574569, кл. C 04 B 26/26, 1990). В этом случае требуется усложнение технологии приготовления активной добавки в виде эмульсии и, следовательно, увеличится расход электроэнергии на изготовление 1 м³ асфальтобетона.

Известна асфальтобетонная смесь, в которой карбонатный минеральный порошок активирован силикатосодержащим отходом регенерации отработанных формовочных смесей металлургических заводов (авт. св. СССР N 1574570, кл. C 04 B 26/26, 1990). Регенерированные формовочные смеси металлургических отходов - твердые песчано-глинистые смеси, в которых глинистые частицы, как известно, способствуют снижению водоустойчивости асфальтобетонов.

Наиболее близкой по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемой битумно-минеральной смеси является асфальтобетонная смесь, в которой карбонатный минеральный порошок модифицирован шламом гальванического производства (патент РФ N 2012547, кл. C 04 B 26/26, 1994). Недостатком указанной асфальтобетонной смеси являются: повышенная битумоемкость, пониженные водо- и трещиноустойчивость, связанные с увеличением удельной поверхности минерального наполнителя и внесением водорастворимых соединений. Некоторое улучшение показателя коэффициента водостойкости связано с перерасходом органического вяжущего.

Техническим результатом изобретения является повышение трещиноустойчивости и водостойкости асфальтобетонной смеси на основе карбонатного наполнителя с улучшенными качественными характеристиками, а также снижение себестоимости за счет сокращения расхода вяжущего и энергозатрат на приготовление.

Поставленный технический результат достигается тем, что асфальтобетонная смесь готовится с использованием модифицированного карбонатного минерального порошка. Последний получают холодной обработкой молотой карбонатной породы органоминеральным шламом (ОМШ), который является продуктом очистки сточных вод предприятий автомобилестроения. Минеральная часть шлама содержит мельчайшие частицы абразива, карбонатов Ca и Mg (удельная поверхность - 610 м²/кг), органическая часть представлена отработанным веретенным или тепловым маслами - углеводородами ароматического ряда, дисперсионная среда - вода. Соотношение минеральной, органической частей и воды 1:1:0,2.

Соотношение компонентов асфальтобетонной смеси (мас. %) следующее: Битум - 5,0...5,6 Карбонатный минеральный порошок - 14,46...15,06 Песок - 77,94 Органоминеральный шлам - 2...4 Полученный эффект достигается следующим. Высокодисперсные минеральные частицы шлама, выступая в роли структурирующих и гранулометрических добавок, повышают теплоустойчивость и снижают пористость карбонатного порошка с 31% до 27. ..29%. Ароматические углеводороды масел способствуют химической пептизации асфальтенов в битуме, повышая его вязкость, однородность и адгезионные свойства. (Платонов А.П., Першин М.Н. Композиционные материалы на основе грунтов. - М.: Химия, 1987. - 142 с.). Кроме того, масла органоминерального шлама, являясь гидрофобизаторами и пластификаторами, способствуют снижению битумоемкости карбонатного минерального порошка с 60% до 47...49%, а значит, предопределяют снижение расхода вяжущего и повышение удобообрабатываемости (однородности) и удобоукладываемости (плотности), водостойкости асфальтобетона.

Предложенное техническое решение отличается от прототипа тем, что модификация карбонатного минерального порошка осуществляется холодной обработкой (влажным шламом) путем перемешивания в смесителе шнекового типа карбонатного минерального порошка с 2...5 % (мас.) ОМШ. Это позволяет упростить технологию приготовления асфальтобетонной смеси и снизить энергозатраты.

Модифицированные карбонатные минеральные порошки, испытанные согласно ГОСТ 12784-78, по своим свойствам отвечают нормам ГОСТ 16557-78. На подготовленных карбонатных минеральных порошках приготавливали асфальтобетонные смеси по обычной технологии. Битум по свойствам соответствовал марке БНД 60/90 и отвечал нормам ГОСТ 22245-76 на вязкие дорожные битумы.

Как видно из результатов таблицы, составы N 5 и N 6 не отвечают поставленному техническому результату, составы N 2, N 3, N 4 следует считать оптимальными и могут быть рекомендованы для строительства и ремонта автомобильных дорог.

Оптимальные составы имеют следующие преимущества: сокращается расход вяжущего на 8,2...18,1%; упрощается и удешевляется технология приготовления; повышаются водо- и трещиноустойчивость в 1,2...1,5 раза.

Проведенный заявителем анализ уровня техники, включающий поиск по патентным и научно-техническим источникам информации и выявление источников, содержащих сведения об аналогах заявляемого изобретения, позволил установить, что заявитель не обнаружил аналог, характеризующийся признаком тождественности (идентичными) всем существенным признакам заявляемого изобретения.

Определение перечня выявленных аналогов прототипа позволило выявить совокупность существенных по отношению к усматриваемому техническому результату отличительных признаков в заявляемой асфальтобетонной смеси, изложенных в форме изобретения.

Следовательно, заявляемое изобретение "асфальтобетонная смесь" соответствует критерию "новизна".

Для проверки соответствия заявляемого изобретения критерию "изобретательский уровень" заявитель провел дополнительный поиск известных решений, чтобы выявить признаки, совпадающие с отличительными признаками прототипа. Результаты поиска показали, что заявляемое изобретение явным образом не вытекает из известного уровня техники, определенного заявителем. Не выявлено влияние предусматриваемых существенными признаками заявляемого изобретения преобразований на достижение технического результата.

Следовательно, заявляемое техническое решение соответствует критерию " изобретательский уровень".

Критерий изобретения "промышленная применимость" подтверждается тем, что предлагаемая асфальтобетонная смесь с ее новым составом может быть успешно использована при устройстве автомобильных дорог и аэродромов.

Формула изобретения

Битумно-минеральная смесь, включающая карбонатный минеральный порошок, песок и органическое вяжущее - битум, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит модифицирующую добавку - органоминеральный шлам, являющийся продуктом очистки сточных вод предприятий автомобилестроения, минеральная часть шлама содержит мельчайшие частицы абразива, карбонатов Ca и Mg (удельная поверхность 610 м²/кг), органическая часть представлена отработанными веретенным или тепловым маслами - углеводородами ароматического ряда, дисперсионная среда - вода, соотношение минеральной, органической частей и воды 1 : 1 : 0,2, а соотношение компонентов асфальтобетонной смеси следующее, мас.%:
Битум - 5,0 - 5,6
Карбонатный минеральный порошок - 14,46 - 15,06
Песок - 77,94
Органоминеральный шлам - 2 - 4б

РИСУНКИ

Рисунок 1