Способ получения цветной пластобетонной смеси
Владельцы патента RU 2293719:
Общество с ограниченной ответственностью "СТРОЙИННОВАЦИЯ" (RU)
Изобретение относится к производству цветных пластбетонных композиций и может найти применение для устройства цветных покрытий в дорожном, промышленном и гражданском строительстве. Технический результат: повышение качества и упрощение технологии приготовления цветных пластбетонных смесей. Способ получения цветной пластбетонной смеси осуществляется путем перемешивания нагретых до 130-140°С минерального заполнителя, вяжущего, ПАВ с минеральным порошком, пигментом и водой, причем вяжущее используют совмещенное с ПАВ и пигментом, а пластбетонную смесь готовят в 2 стадии, причем на первой стадии в смеситель загружают нагретый минеральный заполнитель крупнее 0,14 мм, затем в работающий смеситель вводят часть нагретого указанного вяжущего в количестве 2,2-3,6 мас.% от массы минерального заполнителя, минерального порошка, пигмента и воды в пластбетонной смеси и перемешивают до равномерного покрытия вяжущим поверхности минерального заполнителя, на второй стадии в работающий смеситель для понижения температуры смеси до 85-95°С и эмульгирования вяжущего подают холодную воду в количестве 16-18 мас.%, минеральный порошок фракции менее 0,14 мм, пигмент в количестве 100% от массы пигмента, совмещенного с вяжущим, и нагретую оставшуюся часть указанного вяжущего в таком количестве, чтобы содержание указанного вяжущего в пластбетонной смеси составило 8,0-10,0 мас.% от массы минерального заполнителя, минерального порошка, пигмента и воды и перемешивают до получения однородной смеси. 1 н.п. ф-лы, 3 табл.
Изобретение относится к производству цветных пластбетонных композиций и может найти применение для устройства цветных покрытий в дорожном, промышленном и гражданском строительстве.
Известны цветные пластбетонные смеси, предназначенные для устройства цветных дорожных покрытий на автомагистралях, парковых дорожках, спортплощадках и других объектах [ТУ-400-24-110-76. Смеси цветные пластбетонные для дорожного строительства. Технические условия. - М.: Главмосинжстрой при Мосгорисполкоме. Техническое управление. - 1977. - 48 с.]. В состав известных цветных пластбетонных композиций входят следующие компоненты, мас.%:
| - минеральная крошка 5-7 мм или песок 2-5 мм | 50-30 |
| - песок 0,1-0,315 мм | 30-45 |
| - минеральный порошок менее 0,14 мм | 17-19 |
| - пигмент | 3-6 |
| - вяжущее | 8-10 |
В качестве вяжущего используют светлые нефтеполимерные, инденкумароновые или стиролинденовые смолы, пластифицированные экстрактом и деасфальтизатом, или экстрактом и петролатумом. Цветная пластбетонная смесь приготавливается при высоких температурах смешения компонентов (120-140°С). Недостатком известного способа является то, что приготовление смеси при высоких температурах вызывает окисление, старение и потемнение вяжущего. Для окрашивания потемневшего вяжущего расходуется большое количество пигмента. Из-за необходимости укладки и уплотнения цветной пластбетонной смеси в горячем состоянии время ее транспортирования, укладки, выравнивания и уплотнения из-за остывания ограничено, что обуславливает их низкую технологичность.
Наиболее близкими по составу и технологической сущности к предлагаемой являются холодные цветные пластбетоны, представляющие собой смесь вяжущих, поверхностно-активных веществ, заполнителей, пигментов и воды. [Дорожные пластбетоны. Под ред. Сюньи Г.К. - М.: Транспорт, 1976. - C.11-14].
Приготовление холодных цветных пластбетонных смесей осуществляют с предварительным приготовлением в лопастных мешалках известково-глинобитумных или известково-глинокумароновых эмульсий с последующим перемешиванием с кирпичной крошкой или песком и пигментом при следующем зерновом составе минерального заполнителя (таблица 1).
| Таблица 1 Размер отверстий сит, мм | ||||||
| 5 | 3 | 1,25 | 0,63 | 0,315 | 0,14 | 0,071 |
| Количество частиц, прошедших через сито, мас.% | ||||||
| 90-100 | 60-80 | 42-70 | 33-65 | 30-53 | 25-40 | 20-30 |
Недостатком известного способа является относительно низкое качество, вследствие низкой водостойкости и прочности из-за наличия глины в смеси, неоднородность и неяркость расцветок полученных покрытий вследствие наличия извести, которая выделяется на покрытии, и сложность технологии приготовления пластбетонные смеси, из-за необходимости приготовления эмульсии в отдельной установке.
Целью настоящего изобретения является повышение качества и упрощение технологии приготовления цветных пластбетонных смесей. Поставленная цель достигается тем, что пластбетонную смесь готовят в 2 приема, причем на первой стадии в смеситель загружают нагретый минеральный заполнитель крупнее 0,14 мм, затем в работающий смеситель вводят часть нагретого до той же температуры вяжущего, совмещенное с ПАВ и пигментом, в количестве 2,2-3,6 мас.% от массы минерального заполнителя крупнее 0,14 мм и перемешивают до равномерного покрытия вяжущим поверхности заполнителя, на второй стадии в работающий смеситель подают воду, минеральный порошок фракции мельче 0,14 мм, часть пигмента и нагретую оставшуюся часть вяжущего, совмещенного с ПАВ и пигментом, и перемешивают до получения однородной смеси.
Причем на второй стадии в смеситель для понижения температуры смеси до 85-95°С и эмульгирования вяжущего подают воду в количестве 16-18 мас.%, минеральный порошок фракции менее 0,14 мм, пигмент в количестве 100 мас.% пигмента, содержащегося в вяжущем, и вяжущее с температурой 120-140°С, совмещенное с пигментом и ПАВ, в количестве 8,0-10,0 мас.%. Вяжущее совмещают с ПАВ и пигментом при перемешивании в смесителе при температуре 120-140°С в течение 20-40 мин.
Оптимальное содержание вяжущего в цветных пластбетонных смесях определяют по максимальной прочности образцов из смесей, приготовленных горячим способом, согласно известной методике [Пособие по приготовлению и применению битумных дорожных эмульсий (к СНиП 3.06.03-85). Москва, СоюздорНИИ. - 1989 г. - 56 с.]. Количество вяжущего, совмещенного с ПАВ и пигментом, вводимого на первой стадии приготовления асфальтобетонной смеси, составляет 2,2-3,6 мас.% от массы минерального заполнителя крупнее 0,14 мм. При введении вяжущего на первой стадии менее 2,2 мас.% поверхность заполнителя крупнее 0,14 мм не полностью покрыта вяжущим, что снижает показатели водостойкости композиции. При введении вяжущего на первой стадии в количестве более 3,6 мас.% от массы минерального заполнителя крупнее 0,14 мм, показатели водостойкости композиций снижаются, что связано с недостатком вяжущего, вводимого на второй стадии, для покрытия поверхности минерального порошка фракции менее 0,14 мм (таблица 2).
Введение в вяжущее катионных поверхностно-активных веществ КАДЭМ-ВТ - смесь алкиламидополиаминов и алкилимидозолинаминов (алкил 16-20) по ТУ 2482-009-04706205 или БП-ЗМ - катионактивную адгезионную присадку к битумам по ТУ 0257-0001-00151-822-93 в количестве соответственно 1,2 и 2,0 мас.% обеспечивает высокую адгезию к минеральным заполнителям кислой (гранит, кварцевый песок и др.) и основной природы (известняк, мрамор и др.), определенную по ГОСТ 11508-74, которая после испытаний на пассивное и активное сцепление соответствует контрольному образцу 1.
| Таблица 2 | |||||||||||||||
| Состав и свойства композиций | Примеры | ||||||||||||||
| 1 | 2 | 3 | |||||||||||||
| 1. Состав композиции, мас.% | |||||||||||||||
| - минеральный заполнитель фракции крупнее 0,14 мм | 63,2 | 59,0 | 55,0 | ||||||||||||
| - минеральный порошок фракции мельче 0,14 мм | 17,6 | 20,4 | 23,0 | ||||||||||||
| - пигмент красный железоокисный, введенный во вяжущее | 1,6 | 1,8 | 2,0 | ||||||||||||
| - то же, введенный в смесь на 2-й стадии | 1,6 | 1,8 | 2,0 | ||||||||||||
| - вода | 16,0 | 17,0 | 18,0 | ||||||||||||
| - вяжущее марки 60-90 по ТУ 400-24-110-76 + 1,2 мас.% КАДЭМ-ВТ с пигментом *) | 8,0 | 9,0 | 10,0 | ||||||||||||
| в т.ч. введенное в заполнитель крупнее 0,14 мм | 2,0 | 2,3 | 2,9 | 3,5 | 3,8 | 2,1 | 2,4 | 2,9 | 3,5 | 3,8 | 2,2 | 2,5 | 2,9 | 3,6 | 3,8 |
| 2. Свойства | |||||||||||||||
| - Прочность при сжатии, МПа при температуре | |||||||||||||||
| 50°С | 1,2 | 1,4 | 1,6 | 1,6 | 1,3 | 1,3 | 1,4 | 1,5 | 1,5 | 1,4 | 1,2 | 1,3 | 1,5 | 1,4 | 13,0 |
| 20°С | 3,8 | 4,0 | 4,2 | 4,4 | 4,0 | 4,1 | 4,2 | 4,6 | 4,5 | 4,0 | 3,8 | 4,5 | 4,9 | 4,5 | |
| 0°С | 10,1 | 11,0 | 11,2 | 14,0 | 11,6 | 11,2 | 12,0 | 12,2 | 13,0 | 13,0 | 12,0 | 13,0 | 13,0 | 14,0 | 13,0 |
| - Водонасыщение, мас.% | 2,8 | 2,6 | 2,4 | 2,2 | 2,4 | 3,0 | 2,6 | 2,2 | 2,2 | 2,2 | 2,8 | 2,4 | 2Д | 2,2 | 2,9 |
| - Коэффициент водостойкости кратковременной | 0,90 | 0,95 | 1,0 | 1,0 | 0,92 | 0,91 | 0,95 | 1,0 | 1,0 | 0,92 | 0,84 | 0,95 | 1,0 | 1,0 | 0,93 |
| - Коэффициент водостойкости длительной | 0,78 | 0,93 | 0,98 | 0,97 | 0,84 | 0,8 | 0,91 | 0,98 | 0,94 | 0,92 | 0,78 | 0,91 | 0,99 | 0,95 | 0,90 |
| *) Вяжущее с добавками вводится в количестве сверх 100% смеси минерального заполнителя фракции крупнее 0,14 мм, минерального порошка фракции мельче 0,14 мм, пигмента красного железоокисного, введенного во вяжущее, то же, введенного в смесь на 2-й стадии и воды |
Количество пигмента, введенного в вяжущее, определяют по достижению требуемой расцветки и составляет 15-25 мас.% пигмента красного железоокисного, 4-8 мас.% окиси хрома зеленого, 8-9 мас.% желтого светопрочного, 1-3 мас.% синего фталационинового. Количество пигмента, введенного в смесь на второй стадии приготовления смеси, определяют по достижению требуемой расцветки пластбетона и составляет 100 мас.% пигмента, содержащегося в вяжущем, введенном в смесь.
Составы и свойства цветных пластбетонных смесей, полученных по предлагаемому и известному способу, представлены в таблицах 2 и 3.
| Таблица 3 | ||||||
| Состав и свойства композиций | Примеры | |||||
| 2 | 2а | 2б | 2в | 2г | 5 прототип | |
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 |
| 1. Состав композиции, мас.% | ||||||
| - Минеральный заполнитель гранит фракция крупнее 0,14 мм | 59,0 | 59,0 | 58,3 | 58,5 | 58,1 | - |
| - Минеральный порошок фракция мельче 0,14 мм | 20,4 | 20,4 | 23,5 | 22,7 | 24,5 | - |
| - Кирпич дробленый размером 0-5 мм | - | - | - | - | - | 84 |
| - Пигменты: красный железоокисный, введенный в вяжущее | 1,8 | 1,8 | - | - | - | - |
| - то же, введенный в смесь на 2-й стадии | 1,8 | 1,8 | - | - | - | - |
| - окись хрома, введенная в вяжущее | - | - | 0,6 | - | - | - |
| - то же, введенная в смесь на 2-й стадии | - | - | 0,6 | - | - | - |
| - желтый светопрочный, введенный в вяжущее | - | - | - | 0,9 | - | - |
| - то же, введенный в смесь на 2-й стадии | - | - | - | 0,9 | - | - |
| - синий фталациониновый, введенный в вяжущее | - | - | - | - | 0,2 | - |
| - то же, введенный в смесь на 2-й стадии | - | - | - | - | 0,2 | - |
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 |
| - Известь | - | - | - | - | - | 1,6 |
| - Глина | - | - | - | - | - | 1,3 |
| - Вода в смеситель | 17 | 17 | 17 | 17 | 17 | 6,7*) |
| - Вяжущее марки 60-90 по ТУ 400-24-110-76 + 1,2 мас.% КАДЭМ-ВТ | 9 | - | 9 | 9 | 9 | 6,4 |
| - то же + 2,0 мас.% БП-3 | - | 9 | - | - | - | - |
| - в т.ч. совместно с пигментом в заполнителе крупнее 0,14 мм | 2,9 | 2,9 | 2,9 | 2,9 | 2,9 | - |
| 2. Свойства | ||||||
| - Прочность при сжатии, МПа при температуре 50°С | 13 | 13 | 1,4 | 1,3 | 1,5 | 0,9 |
| 20°С | 4,6 | 4,5 | 4,3 | 4,8 | 4,6 | 3,8 |
| 0°С | 12,2 | 12,6 | 10,0 | 11,8 | 10,2 | 10,2 |
| - Водонасыщение, мас.% | 2,2 | 2,0 | 2,6 | 2,4 | 2,7 | 2,8 |
| - Набухание, % | 0,1 | 0,1 | 0 | 0 | 0 | 2,6 |
| Коэффициент водостойкости кратковременной | 1,0 | 1,0 | 1,0 | 1,0 | 1,0 | 0,73 |
| - Коэффициент водостойкости длительной | 0,98 | 0,96 | 0,95 | 0,96 | 0,95 | 0,52 |
| *) Вода подается в отдельный смеситель |
Как следует из данных таблицы 2 и 3 композиции, полученные по предлагаемому техническому решению, имеют гораздо более высокие показатели прочности и водостойкости, они более однородны и ярче по цвету, по сравнению с прототипом. Технология производства цветной пласт-бетонной смеси осуществляется по более простой технологии, поскольку смесь готовится в одном смесителе и отпадает необходимость, приготовления эмульсии вяжущего на отдельных эмульсионных установках.
Изобретение соответствует критерию промышленной применимости, поскольку осуществляется с использованием известных материалов и технологий, а также средств производства.
1. Способ получения цветной пластобетонной смеси путем перемешивания нагретых до 130-140°С минерального заполнителя, вяжущего, ПАВ с минеральным порошком, пигментом и водой, отличающийся тем, что используют вяжущее, совмещенное с ПАВ и пигментом, а пластобетонную смесь готовят в 2 стадии, причем на первой стадии в смеситель загружают нагретый минеральный заполнитель крупнее 0,14 мм, затем в работающий смеситель вводят часть нагретого указанного вяжущего в количестве 2,2-3,6 мас.% от массы минерального заполнителя, минерального порошка, пигмента и воды в пластобетонной смеси и перемешивают до равномерного покрытия вяжущим поверхности минерального заполнителя, на второй стадии в работающий смеситель для понижения температуры смеси до 85-95°С и эмульгирования вяжущего подают холодную воду в количестве 16-18 мас.%, минеральный порошок фракции менее 0,14 мм, пигмент в количестве 100% от массы пигмента, совмещенного с вяжущим, и нагретую оставшуюся часть указанного вяжущего в таком количестве, чтобы содержание указанного вяжущего в пластобетонной смеси составило 8,0-10,0 мас.% от массы минерального заполнителя, минерального порошка, пигмента и воды, и перемешивают до получения однородной смеси.
2. Способ получения цветной пластбетонной смеси по п.1, отличающийся тем, что вяжущее совмещают с ПАВ и пигментом при перемешивании в обогреваемом смесителе при температуре 120-140°С в течение 20-30 мин при следующем соотношении компонентов, мас.%:
| Вяжущее | 84-97,8 |
| Пигмент | 1,0-14,0 |
| ПАВ | 1,2-2,0 |
