Асфальтобетонная смесь

 

Изобретение относится к дорожно-строительным материалам и используется для устройства дорожных и аэродромных покрытий. Технический результат: создание асфальтобетонной смеси с улучшенными показателями набухания, степени расслоения, водостойкости и предела прочности на растяжение при расколе, направленное на повышение водо-, морозостойкости, что ведет к увеличению долговечности дорожных и аэродромных покрытий. Асфальтобетонная смесь включает битум, песок и стабилизирующую добавку – асбест, причем в качестве стабилизирующей добавки содержит хризотил-асбест фракции 2,8-5,0 мм четвертой группы марки А-4-30, в качестве песка – песок из отсевов дробления и дополнительно – щебень, причем битум и хризотил-асбест взяты в соотношении (7-13):1 при следующем соотношении компонентов, мас.%: песок из отсевов дробления 27-38; битум 5,2-7,0; хризотил-асбест фракции 2,8-5,0 мм четвертой группы марки А-4-30 0,4-1,0; щебень остальное. 1 табл.

Изобретение относится к дорожно-строительным материалам и может быть использовано для устройства дорожных и аэродромных покрытий.

Известна асфальтобетонная смесь, содержащая щебень, песок из отсевов дробления, битумное вяжущее и стабилизирующую добавку - целлюлозное волокно [Строительство дорожных и аэродромных покрытий из щебеночно-мастичных асфальтобетонных смесей. - М., 2003. - (Автомобильные дороги и мосты: Обзорная Информация/ИНФОРМАВТОДОР, вып. 2), с 4]. (Базовый оъект).

Асфальтобетонная смесь характеризуется высоким значением показателя набухания смеси, так как целлюлозные волокна, входящие в ее состав, обладают высокими гигроскопичными свойствами (способностью быстро насыщаться свободной водой), в результате чего набухание асфальтобетонной смеси достигает предельных значений, приводя к снижению прочности сцепления битума с поверхностью каменных материалов, и как следствие, к снижению водо-, морозостойкости и долговечности покрытия.

Наиболее близким аналогом является асфальтобетонная смесь, включающая песок, нефтяной битум, асбест хризотиловый 7-го сорта, диабазовую муку и воду (SU №833734 А, С 04 В 13/30, 30.05.1981).

Недостатком данной асфальтобетонной смеси является использование в ее составе асбеста хризотилового 7-ой группы, характеризующегося небольшой длиной волокон 1,0-1,5 мм, в результате чего прочностные показатели и показатели водостойскости смеси имеют низкие значения. Кроме того, качественное и количественное соотношение компонентов данного изобретения обеспечивает его использование только для защиты подземных строительных конструкций от воздействия кислых сред и не может быть применено для устройства дорожных и аэродромных покрытий.

Задачей изобретения является создание асфальтобетонной смеси с улучшенными показателями набухания, степени расслоения, водостойкости и предела прочности на растяжение при расколе, направленное на повышение водо-, морозостойкости, что ведет к увеличению долговечности дорожных и аэродромных покрытий.

Поставленная задача решается тем, что асфальтобетонная смесь, включающая битум, песок и стабилизирующую добавку - асбест, согласно изобретению, в качестве стабилизирующей добавки содержит хризотил-асбест фракции 2,8-5,0 мм четвертой группы марки А-4-30, в качестве песка - песок из отсевов дробления и дополнительно щебень, причем битум и хризотил-асбест взяты в соотношении (7-13):1 при следующем соотношении компонентов, маc.%:

Песок из отсевов дробления 27-38

Битум 5,2-7,0

Хризотил-асбест фракции 2,8-5,0 мм

Четвертой группы марки А-4-30 0,4-1,0

Щебень Остальное

Хризотил-асбест представляет собой неметаллическое минеральное сырье, относящееся к группе магнезиальных гидросиликатов (3MgO·2SiO₂·2H₂O) с волокнисто-трубчатой структурой. Молекулы хризотил-асбеста прочно связаны между собой лишь в одном направлении, боковая же связь с соседними молекулами крайне слаба. Этим свойством объясняется его высокая прочность на изгиб и растяжение вдоль оси волокон (на уровне стали) от 250 до 350 МПа. Хризотил-асбест обладает высокой термостойкостью до 700-800°С и электро-, тепло-, звукоизоляционными свойствами. Химически инертен, стоек к щелочам. Абсолютная плотность волокон хризотил-асбеста 2,57-2,66 г/мм; удельная поверхность по методу низкотемпературной абсорбции азота составляет 20-25 м²/г. При взаимодействии с водой в условиях атмосферных температур гидрофилен, гигроскопичность слабая. Обладая развитым тонковолокнистым строением, хризотил-асбест при нагревании до 70°С резко уменьшает водоудерживающую способность и теряет гигроскопическую воду. Хризотил-асбест относится к экологически чистым материалам, так как обладает низкой биологической агрессивностью воздействия на живые организмы и способен растворяться в кислотной среде.

Лучшими свойствами асфальтобетонная смесь обладает при использовании в ее составе хризотил-асбеста фракции 2,8-5,0 мм четвертой группы марки А-4-30. Хризотил-асбест 5-7 групп содержит много гали и пыли, которые ведут к увеличению показателя набухания и снижению показателей водостойкости асфальтобетонной смеси. Хризотил-асбест 0-3 групп имеет очень длинные волокна до 25 мм, которые плохо поддаются расщеплению поперек волокон, что приводит к неравномерной обволакиваемости вяжущего поверхности волокна и каменного материала.

Суть изобретения заключается в том, что в соотношении с битумом (7-13):1 стабилизирующая добавка хризотил-асбест фракции 2,8-5,0 мм предотвращает отслоение и отекание повышенного содержания битумного вяжущего, по сравнению с традиционными смесями и из-за своей низкой гигроскопичности способствует снижению показателя набухания смеси и повышению водо-, морозостойкости и долговечности покрытия. В результате заявляемого соотношения в асфальтобетонной смеси происходит химическая сорбция вяжущего (битума) на поверхности волокна (благодаря своей высокой поверхностной площади), что способствует высокому удержанию химически и механически большого количества вяжущего.

В качестве исходных материалов используют хризотил-асбест фракции 2,8-5,0 мм марки А-4-30 Асбестовского месторождения; щебень фракции 5-20 мм Саткинского месторождения; песок из отсевов дробления Саткинского месторождения до 5 мм; битум БНД 90/130 Омского нефтеперерабатывающего завода.

Эффективность предлагаемого состава исследовали в лабораторных условиях путем определения свойств асфальтобетонных смесей по ГОСТ 12801. Для сопоставительного анализа готовились составы по прототипу и предлагаемому решению с рабочим и запредельным содержанием компонентов.

Пример приготовления асфальтобетонной смеси при следующем соотношении компонентов: щебень 2680 г и песок из отсевов дробления 1320 г в металлической чашке помещают в сушильный шкаф, где их нагревают и просушивают при температуре 170°С в течение 15 минут. Затем перемешивают планетарной перемешивающей машиной А-200 “HOBART”, с подогревом смесителя, при температуре 155°С в течение 15 секунд. Далее добавляют в смесь просушенных минеральных материалов хризотил-асбест 28 г и снова перемешивают при температуре 155°С в течение 20 секунд. Затем добавляют в перемешивающую машину 252 г битума БНД 90/130, предварительно нагретого до температуры 155°С, и перемешивают готовую смесь с битумом при температуре 155°С в течение 40 секунд. Все другие составы готовят аналогично.

Готовые смеси используют для определения физико-механических показателей смеси. Результаты исследований приведены в таблице.

Анализ результатов лабораторных исследований показал, что в опытах 2-5 предлагаемый состав имеет лучшие показатели набухания и степени расслоения по сравнению с прототипом, то есть набухание уменьшается в 4 раза, показатель степени расслоения уменьшается до трех раз.

Свои положительные свойства смесь проявляет при содержании хризотил-асбеста не менее 0,4%, так как снижение концентрации не обеспечивает достаточную степень расслоения и показателей водостойкости (состав 1). Содержание хризотил-асбеста выше 1,0% приводит к снижению показателей водостойкости смеси (состав 6). Содержание битума, необходимое для получения смеси с заданными показателями, должно быть не менее 5,2% и не более 7,0%. Содержание песка из отсевов дробления должно быть не ниже 27%, так как смесь будет иметь низкие показатели остаточной пористости и водостойкости, а его повышение выше 38% не обеспечивает требуемую прочность смеси при температуре 50°С, что приводит к образованию сдвиговых деформаций асфальтобетонных покрытий.

В производственных условиях асфальтобетонную смесь готовят на стационарной асфальтосмесительной установке. Для приготовления 1 т смеси (состав 3) требуется 630 кг щебня, 300 кг песка из отсевов дробления, которые после просушки и нагрева их до температуры 140-160°С подаются в мешалку асфальтосмесительной установки. Дополнительной технологической операцией является подача хризотил-асбеста в количестве 6 кг в мешалку асфальтосмесительной установки. Подача хризотил-асбеста возможна через емкость минерального порошка, весовой дозатор в мешалку асфальтосмесительной установки; или через смотровой люк, расположенный непосредственно на мешалке, пакетами, вес которых рассчитывается по потребности на один замес; или через специальное устройство, которое представляет собой бункер приема хризотил-асбеста, дозатор, систему подачи. В мешалке асфальтосмесительной установки происходит “сухое” перемешивание минеральных компонентов в течение 10 с. Затем в мешалку добавляют 64 кг битума, нагретого до температуры 130-150°С, и производят “мокрое” перемешивание в течение 60 с. Готовую смесь в горячем состоянии укладывают в покрытие дорог и аэродромов.

Предлагаемая асфальтобетонная смесь за счет улучшения показателей набухания и степени расслоения является более долговечной, что позволяет повысить транспортно-эксплуатационные качества дорожных и аэродромных покрытий. Кроме того, применение хризотил-асбеста по сравнению с целлюлозой в асфальтобетонной смеси снижает в пять раз стоимость последней.

Формула изобретения

Асфальтобетонная смесь, включающая битум, песок и стабилизирующую добавку – асбест, отличающаяся тем, что она содержит в качестве стабилизирующей добавки хризотил-асбест фракции 2,8-5,0 мм четвертой группы марки А-4-30, в качестве песка – песок из отсевов дробления и дополнительно – щебень, причем битум и хризотил-асбест взяты в соотношении (7-13):1 при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Песок из отсевов дробления 27-38

Битум 5,2-7,0

Хризотил-асбест фракции 2,8-5,0 мм

четвертой группы марки А-4-30 0,4-1,0

Щебень Остальное