Асфальтобетонная смесь

 

Изобретение относится к области дорожно-строительных материалов. Технический результат: понижение расхода битума и повышение коэффициента сцепления шин колес транспортных средств с поверхностью дорожного покрытия. Асфальтобетонная смесь включает битум, минеральный наполнитель в виде фракций щебня 5-10 и 10-20 мм с кубической формой щебенок, песок с частицами кубической формы фракции 0,315-5 мм, в качестве минерального порошка – фракцию отсевов дробления щебня 0-0,315 мм и дополнительно – активированный минеральный порошок при следующих массовых соотношениях компонентов, мас.%: битум 3,94-4,13; фракции щебня с кубической формой щебенок 5-10 мм 21,3-32,0, фракции 10-20 мм 32,0-51,80; фракцию песка с частицами кубической формы 0,315-5,0 мм 13,5-29,7; фракцию отсевов дробления щебня 0-0,315 мм 0,86-1,96; активированный минеральный порошок 3,84-7,73. 6 табл.

Изобретение относится к области дорожно-строительных материалов может быть использовано для устройства дорожных и аэродромных покрытий.

Известна асфальтобетонная смесь, включающая битумное вяжущее, известь, минеральный порошок, щебень фракции 3-15 мм и песок при массовом соотношении компонентов, %: гудрон 5-5,5, известь гашеная 1-2, минеральный порошок 9,5-11, щебень 46-50, песок - остальное /1/.

Недостаток известного способа заключается в высоком расходе связующего (гудрона) и минерального порошка, что значительно повышает себестоимость получаемого асфальтобетона. Кроме этого, асфальтобетонное покрытие на основе этих материалов характеризуется низким коэффициентом сцепления шин машин с поверхностью и это увеличивает вероятность возникновения аварийных ситуаций на дорогах.

Известна асфальтобетонная смесь, содержащая, мас.%: битумное вяжущее (нефтяной гудрон - 8-9%), отработанный раствор травления напильников 0,8-1,9, минеральный наполнитель (гранитный отсев, фракция до 5 мм) остальное /2/.

Недостаток известного способа связан с высоким расходом нефтяного битума (гудрона) - до 9%. Кроме того, раствор от травления напильников содержит до 29% соляной кислоты и различные хлориды, что увеличивает вероятность образования кислых стоков из дорожного покрытия.

Предложена асфальтобетонная смесь, включающая битум БНД 90/130 (6,3-8,5 мас.%), минеральный наполнитель (известняковые высевки, фракции менее 5 мм 75,5-91,7 мас.%), активированный минеральный порошок 2-16 мас.% /3/.

Недостаток этого способа получения асфальтобетона заключается в высоком расходе битума (до 8,5 мас.%).

Известна асфальтобетонная смесь /4/, которая содержит, мас.%: битум 5-6, шлаковый минеральный порошок 3-7,5 и минеральный наполнитель (песок) 87,5-91.

Недостаток известной асфальтобетонной смеси также обусловлен высоким расходом битума (до 6%).

Предложена асфальтобетонная смесь /5/, принятая нами за прототип. Она включает битум, фракции щебня, мм: 5-10, 10-20 с кубической формой отдельных щебенок, песок фракции 0,315-5,0 мм и минеральный порошок фракции 0-0,315 мм.

Недостатки известной асфальтобетонной смеси заключаются в высоком расходе битума и низком коэффициенте сцепления шин колес автомобилей с дорожным покрытием. Это объясняется тем, что в прототипе /5/ используются фракции щебня с кубической формой отдельных щебенок и песок, не имеющий частиц кубической формы. Это не позволяет создать плотную упаковку щебня и минерального наполнителя (песка) при дорожном строительстве, в результате чего увеличивается расход битума на заполнение пустот.

Задачей предлагаемого технического решения является понижение расхода (битума) и повышение коэффициента сцепления шин колес транспортных средств с поверхностью дорожного покрытия.

Указанная задача решается за счет того, что асфальтобетонная смесь, включающая битум, минеральный наполнитель в виде фракций щебня 5-10 и 10-20 мм с кубической формой отдельных щебенок, песок фракции 0,315-5 мм, минеральный порошок фракции 0-0,315 мм, содержит щебень с кубической формой щебенок, песок с частицами кубической формы, в качестве минерального порошка - фракцию отсевов дробления щебня и дополнительно - активированный минеральный порошок при следующих массовых соотношениях компонентов, мас.%:

Битум 3,94-4,13

Фракции щебня с кубической формой

щебенок, мм

5-10 21,30-32,00

10-20 32,0-51,80

Фракцию песка с частицами кубической формы, мм

0,315-5,0 13,50-29,70

Фракцию отсевов дробления щебня, мм

0-0,315 0,86-1,96

Активированный минеральный порошок 3,84-7,73

В качестве связующего использовали битум марки БНД 60/90 в количестве 3,94-4,13 мас.%

В настоящее время при получении асфальтобетонных смесей обычно используют щебень с кубической формой отдельных щебенок /5/ и песок пластинчатой (лещадной), игловатой и остроугольной форм, что, с одной стороны, значительно увеличивает расход битума на производство асфальтобетона (вследствие его неплотной упаковки), а с другой - понижает коэффициент сцепления шин колес автомобилей с дорожным покрытием, поскольку поверхность контакта шин колес с поверхностью недостаточна из-за отсутствия на ней микро- и макрошероховатых слоев, обеспечивающих наиболее высокое сцепление шин колес с микротекстурой покрытия /6/.

Для увеличения коэффициента сцепления шин колес машин с поверхностью дорожного покрытия его обрабатывают специальными препаратами, например смесью песка с хлоридами щелочных и щелочноземельных металлов и фосфогипсом /7/ или порошком эмульсионного поливинилхлорида и воды /8/ и др., что значительно повышает затраты при эксплуатации дорожного покрытия.

Для уменьшения расхода битума при получении асфальтобетона, повышения коэффициента сцепления дорожного полотна с шинами колес автотранспорта и понижения расходов на эксплуатацию дороги и вероятности возникновения аварийных ситуаций на ней нами предлагается использовать в качестве минерального наполнителя в составе асфальтобетона фракции щебня 5-10 и 10-20 мм с кубической формой щебенок и песка 0,315-5,0 мм с частицами кубической формы.

Применение фракций щебня с кубической формой щебенок и песка с частицами кубической формы при определенных массовых соотношениях их фракций позволяет достигнуть более плотной упаковки (укладки) минеральных наполнителей дорожного покрытия и за счет этого понизить расход битума, увеличить макро- и микрошероховатость слоев износа дорожного покрытия и коэффициент сцепления шин колес с его поверхностью.

Качество получаемого асфальтобетона определяется массовым соотношением фракций щебня 5-10 и 10-20 мм с кубической формой щебенок и песка 0,315-5,0 мм с частицами кубической формы.

Уменьшение количества фракции песка 0,315-5,0 мм в смеси ниже 13,5 мас.% нежелательно, так как повышается расход битума на приготовление асфальтобетона. Увеличение количества фракции песка 0,315-5,0 мм в смеси выше 29,7 мас.% приводит к росту расхода битума и понижению коэффициента сцепления шин колес машин с поверхностью дорожного покрытия.

Понижение количества фракции щебня 5-10 мм в смеси ниже 21,3 мас.% уменьшает плотность укладки дорожного покрытия и увеличивает расход битума, а повышение количества этой фракции более 32,0 мас.% также приводит к росту расхода битума из-за менее плотной упаковки минерального наполнителя в асфальтобетоне. При уменьшении доли фракции щебня 10-20 мм в смеси ниже 32,0 мас.% повышается расход битума и понижается коэффициент сцепления шин колес машин с дорожным покрытием. При увеличении количества фракции щебня 10-20 мм с кубической формой щебенок в смеси выше 51,0 мас.% повышается расход битума при получении асфальтобетона.

В примерах по получению асфальтобетонных смесей использованы различные количества фракций щебня 5-10 и 10-20 мм с кубической формой щебенок и песка 0,315-5,0 мм с частицами кубической формы.

Щебень фракций 5-10 и 10-20 мм с кубической формой щебенок и песок фракции 0,315-5,0 мм с частицами кубической формы приготовлены из материалов Березовского карьера ОАО "Табро" и Нижне-Тагильского карьероуправления "Валегин бор" на дробильной установке центробежного типа дробления и проведено их обеспыливание.

Зерновой состав щебня фракций 5-10 и 10-20 мм с кубической формой щебенок и песка фракции 0,315-5,0 мм с частицами кубической формой приведены в таблицах 1-3. Фракцию щебня 0-0,315 мм, получающуюся в процессе дробления и отсева, используют в смеси в количестве 0,86-1,96 мас.% с целью получения более плотного асфальтобетона и некоторого уменьшения расхода битума. Зерновой состав фракции отсевов от дробления щебня 0-0,315 мм приведен в таблице 4.

В качестве активированного минерального порошка применяют молотые активированные известняки Богдановичского месторождения. Свердловской области. Характеристика активированного минерального порошка приведена в таблице 5. Его расход в смеси составляет 3,84-7,73 мас.% Добавка активного минерального порошка повышает адгезию битума к минеральному наполнителю, плотность и упорядоченность упаковки асфальтобетонного покрытия.

На указанных выше минеральных наполнителях приготавливают пять асфальтобетонных смесей, состав и свойства которых приведены в таблице 6. Из таблицы 6 видно, что по физико-химическим свойствам асфальтобетоны предлагаемого состава отвечают требованиям ТУ 218 РСФСР 601-88 на асфальтобетонные покрытия типа ВП, СП и МП, а по показателям сцепления шин колес машин с дорожным покрытием превосходят величину показателя сцепления в аналоге /4/ и в ТУ 218 РСФСР 601-88 для марок СП и МП. Затраты на производство асфальтобетона по предлагаемому способу значительно ниже, по сравнению с прототипом и аналогами /1-5/, вследствие уменьшения расхода связующего. Кроме того, повышение показателя сцепления шин колес с поверхностью покрытия снижает вероятность возникновения аварийных ситуаций на дорогах.

Литература

1. Авт. свид. СССР №885391, Е 01 С 7/18, опублик. 30.11.1981.

2. Авт. свид. СССР №1551693, опублик. 23.03.1990.

3. Авт. свид. СССР №1248966, С 04 В 26/26, С 04 В 18/12, БИ №29, 1986.

4. Авт. свид. СССР №1204601. С 04 В 26/26, 18/14, С 08 L 95/00, БИ №2, 1986.

5. Рыбьев И.А. Асфальтовые бетоны, М.: Высшая школа, 1969, 398 с., с.13-17.

6. Панина Л.Г. Теоретические аспекты шероховатости покрытий. Сб. научн. трудов НПС Росдорнии. М., 1992, вып.5, с.50-56.

7. Авт. свид. СССР №1498780, М.кл.⁴ С 09 К 3/18, БИ №29, 1989.

8. Авт. свид. СССР №779490, Е 01 С 7/32, БИ №42, С.157.

Формула изобретения

Асфальтобетонная смесь, включающая битум, минеральный наполнитель в виде фракций щебня 5-10 и 10-20 мм с кубической формой отдельных щебенок, песок фракции 0,315-5 мм, минеральный порошок фракции 0-0,315 мм, отличающаяся тем, что она содержит щебень с кубической формой щебенок, песок с частицами кубической формы, в качестве минерального порошка – фракцию отсевов дробления щебня и дополнительно – активированный минеральный порошок при следующих массовых соотношениях компонентов, мас.%:

Битум 3,94-4,13

Фракции щебня с кубической формой щебенок, мм:

5-10 21,3-32,0

10-20 32,0-51,8

Фракцию песка с частицами кубической формы, мм:

0,315-5,0 13,5-29,7

Фракцию отсевов дробления щебня, мм:

0-0,315 0,86-1,96

Активированный минеральный порошок 3,84-7,73

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5, Рисунок 6, Рисунок 7