Способ регенерации асфальтобетона

 

Изобретение относится к дорожно-ремонтным работам и может быть использовано при ямочном ремонте верхних слоев дорожных покрытий. Сущность изобретения заключается в том, что производят смешение фрезерованного асфальтобетона с пластифицирующим компонентом - триэтаноламином и дополнительно вводят шлам химводоочистки ТЭЦ, при этом соотношение указанных компонентов следующее, мас.%: фрезерованный асфальтобетон 95,4-98,9; триэтаноламин 0,2-0,6; шлам химводоочистки ТЭЦ 1,0-4,0. Технический результат: использование старого асфальтобетона и отходов производств, повышение теплоустойчивости. 7 табл.

Изобретение относится к дорожно-ремонтным работам и может быть использовано при ямочном ремонте верхних слоев дорожных покрытий.

Известны способы восстановления старого асфальтобетона путем введения в его состав пластифицирующих добавок типа мазута, антраценового масла, госсиполовой смолы, моторной нефти, отхода производства канифольно-малеиновой смолы, экстракта селективной очистки масляных фракций нефти и т.п. (см. а.с. 894034, 1310361).

Наиболее близким техническим решением является способ регенерации асфальтобетона (см. патент РФ 20045513, С 04 В 26/26, 1993 г.) включающий дробление его и смешение с пластифицирующим компонентом - отходом производства конденсированной канифольно-малеиновой смолы (КМ) и дополнительным введением фосфогипса дигидрата, при этом компоненты берут в соотношении, мас. %: Дробленый асфальтобетон - 97,0-97,8 Указанный отход - 0,2-0,5 Фосфогипс - 2,0 - 2,5 Недостатком этого способа является проведение необходимой в данном случае предварительной операции по дроблению старого асфальтобетона. Кроме того, при использовании пластификатора - отхода производства конденсированной канифольно-малеиновой смолы - происходит значительное понижение температур размягчения вяжущего.

Сущность изобретения заключается в том, что смешение асфальтобетона с пластифицирующим компонентом производят, используя фрезерованный старый асфальтобетон, а в качестве пластифицирующего компонента используют триэталонамин, и дополнительно вводят шлам химводоочистки ТЭЦ, при этом компоненты берут в следующем соотношении, мас.%: Фрезерованный асфальтобетон - 95,4 - 98,8, Триэталонамин - 0,2 - 0,6, Шлам химводоочистки ТЭЦ - 1,0-4,0 Анализ известных технических решений показал, что способы регенерации старого асфальтобетона с добавлением фракций минерального материала, битума и пластифицирующих добавок известны, однако они требуют, как правило, предварительного дробления асфальтового лома в различных дробильных устройствах. Кроме того, смешение с пластифицирующими компонентами не обеспечивает асфальтобетону такие свойства, которые он проявляет в заявляемом решении при использовании добавки триэтаноламина и дополнительно шлама химводоочистки ТЭЦ.

Введение триэтаноламина в состав фрезерованного старого асфальтобетона способствует внешней пластификации асфальтенов и смол вяжущего, постаревшего в какой-то степени в условиях эксплуатации старого асфальтобетона. В процессе регенерации старого асфальтобетона в присутствии триэтаноламина значительно улучшаются деформативные характеристики вяжущего. Так, наличие триэтаноламина в битуме увеличивает его пенетрацию при 25^oC и 0^oC, повышает температуру размягчения по КИШ, значительно снижает температуру хрупкости, повышает интервал пластичности вяжущего от 62 до 71 (таблица 1), что положительно сказывается на пластифицирующих свойствах вяжущего и его теплоустойчивости при повышенных и отрицательных температурах. Органичное соединение триэтаноламина в единое целое с битумом обусловлено родством природы компонентов - вяжущего и поверхностно-активной пластифицирующей добавки.

Введение добавки триэтаноламина в состав асфальтобетонной смеси в сочетании со шламом химводоочистки ТЭЦ способствует усилению процессов структурообразования асфальтобетона повышая его теплоустойчивость и водостойкость, сопротивление сжатию при 50^oC (R_сж^{50 С}) достигает при этом 2,0 МПа, коэффициент водостойкости - 0,92-0,94, набухание - невысокое, в пределах нормы.

Положительный эффект применения триэтаноламина в сочетании со шламом химводоочистки достигается за счет того, что тонкодисперсный материал с высокоразвитой поверхностью содержит в своем составе активные компоненты основного характера (см. таблицу 2), способные вступать во взаимодействие с битумом (материалом кислого характера), образуя асфальтовое вяжущее.

Присутствие триэтаноламина пластифицирует старый битум и, обладая хорошими адгезионными свойствами, способствует лучшей прилипаемости вяжущего к минеральному материалу как основного, так кислого характера, что положительно сказывается на показателе водостойкости приготовляемого асфальтобетона.

Характеристика исходных материалов 1. Фрезерованный асфальтовый лом был отобран после холодного фрезерования покрытий городских автомобильных дорог г. Ростова-на- Дону, построенных 8-10 и более лет.

В таблице 3 представлен зерновой состав средних проб фрезерованного асфальтобетона, установленный путем экстрагирования его в аппарате Сокслета. Как следует из приведенных данных по зерновому составу и содержанию вяжущего средняя проба фрезерованного асфальтового лома в основном соответствует требованиям ГОСТ 9128-97 к смесям горячим плотным, типа В.

2. Триэтаноламин (ТЭА)
Триэтаноламин (ТЭА) технический 8211. Качество его соответствует ТУ 6-02-916-79. Физико-механические показатели представлены в таблице 4.

3. Шлам химводоочистки ТЭЦ
Шлам химводоочистки ТЭЦ использовался в качестве структурирующей добавки приготовляемой асфальтобетонной смеси с целью повышения его теплоустойчивости и водостойкости. Отобран шлам на ТЭЦ-2 г. Ростова-на-Дону на узле химводоочистки при умягчении речной воды гашеной известью и содой. Содержащиеся в воде гидрокарбонаты, сульфаты и хлориды кальция и магния переходят в нерастворимый осадок, состоящий в основном из карбоната кальция и гидроксида магния. В сутки в отвалы выбрасывается до 16 т шлама.

В таблице 2 приведен химический состав шлама, в таблице 5 зерновой состав.

Высушенный и растертый шлам представляет собой тонкодисперсную пыль желтого цвета с удельной поверхностью до 7500 см²/г, что обеспечивает большую адсорбционную способность шлама (остаток на сите 0,071-9,3%). Насыпная плотность шлама 0,76 г/см³ истинная - 2,61 г/см³.

Используемый шлам, являясь отходом химводоочистки ТЭЦ-2, обладает такими свойствами как стабильность свойств и состава, что связано со стабильным составом солей речной воды реки Дон. Каких-либо технических условий на используемый в заявке шлам не имеется. Многократные определения усредненных проб шлама, отобранных в течение 1997-1998 гг и в начале 1999 г (январь-февраль месяцы) подтвердили стабильность приведенного химического состава (таблица 2) и физико-механических показателей.

Пример. Для экспериментальной проверки заявляемого способа регенерации старого фрезерованного асфальтобетона путем смешения с пластифицирующим компонентом в сочетании с последующим введением структурирующей добавки были подготовлены 4 варианта образцов регенерируемого асфальтобетона, из которых 2 и 3 вариант является наиболее оптимальным (см. таблицы 6 и 7).

Испытания образцов из старого асфальтобетона (таблица 7) указывают на повышение показателей пределов прочности на сжатие при 20^oC и 50^oC и на снижение показателя водостойкости (смесь по этому показателю не удовлетворяет требованиям ГОСТ 9128-97). Отмеченные изменения показателей асфальтобетонной смеси свидетельствуют о наступлении процессов старения данного асфальтобетона.

В качестве старого использованного асфальтобетона был взят фрезерованный асфальтобетон, полученный холодным способом из покрытия, построенного 8 лет назад. В качестве пластификатора при регенерации использована активная добавка амминного характера - триэтаноламин, в качестве структурирующего компонента - шлам химводоочистки ТЭЦ-2 г.Ростова-на-Дону.

Регенерация старого асфальтобетона производилась в мешалке принудительного действия путем нагрева его до 150^oC. Затем в разогретую подвижную смесь подавался пластификатор (ТЭА) и перемешивался 20 с, после чего вводилась структурирующая добавка- шлам химводоочистки ТЭЦ. Перемешивание смеси производилось 30 с. Образцы из регенерированного материала формовали по ГОСТ 12801-84.

Результаты сравнительных испытаний приведены в таблице 7.

Из данных таблицы следует, что асфальтобетонная смесь, регенерированная минуя стадию дробления с использованием пластификатора (ТЭА) и структурирующего компонента - шлама химводоочистки ТЭЦ, удовлетворяет требованиям ГОСТ 9128-97 на асфальтобетонные смеси и обладает более высоким показателям теплоустойчивости - предел прочности при сжатии имеет значение 1,95 МПа.

Использование предлагаемого изобретения позволяет:
- повысить качество регенерированного асфальтобетона за счет повышения показателя "предела прочности про сжатии" при повышенных температурах (R_сж^{50 C}) на 20-25 % и, тем самым, повысить сдвигоустойчивость покрытий, что особенно важно для Южных регионов России;
- исключить дополнительную операцию по дроблению старого асфальтобетона;
- способствовать охране окружающей среды за счет использования отходов производства.

Формула изобретения

Способ регенерации асфальтобетона, включающий смешение его с пластифицирующим компонентом, отличающийся тем, что используется фрезерованный асфальтобетон, а в качестве пластифицирующего компонента используют триэтаноламин и дополнительно вводят шлам химводоочистки ТЭЦ, при этом компоненты берут в соотношении, мас.%:
Фрезерованный асфальтобетон - 95,4 - 98,8
Триэтаноламин - 0,2 - 0,6
Шлам химводоочистки ТЭЦ - 1,0 - 4,0т

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5, Рисунок 6