Композиция для ремонта асфальтобетонных покрытий
Владельцы патента RU 2352599:
Федеральное государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Сибирский федеральный университет" (RU)
Изобретение относится к дорожному строительству и может использоваться при выполнении ремонтных работ асфальтобетонных покрытий автомобильных дорог и аэродромов. Изобретение касается композиции для ремонта асфальтобетонного покрытия, включающей вяжущее, наполнитель, добавки и растворитель, в качестве вяжущего использованы минеральные компоненты: высококальциевая зола-унос ТЭЦ и портландцемент, в качестве наполнителя использован кварцевый песок, в качестве добавок использованы шлам алюминиевого производства, полимерные добавки Виннапас RE 524 Z и Бермоколл Е 230 и комплексная добавка эмульбит, а для затворения использована вода при следующем соотношении компонентов, мас.%: высококальциевая зола-унос ТЭЦ 30-35; портландцемент 3,5-4,0; кварцевый песок 30-35; шлам алюминиевого производства 3,5-4,0; Виннапас RE 524 Z 2.5-3.0; Бермоколл Е 230 0,1-0.2; эмульбит 0.5-1.0; вода остальное. Применение композиции на основе минерального вяжущего позволит расширить сезон дорожно-ремонтных работ, улучшить сцепление ремонтного материала с асфальтобетонным покрытием, повысить срок службы и качество ремонтируемого покрытия. 1 табл.
Изобретение относится к дорожному строительству и может использоваться при выполнении ремонтных работ асфальтобетонных покрытий автомобильных дорог и аэродромов.
Известен способ ремонта дорожного покрытия, включающий нанесение на поверхность поврежденного дорожного покрытия увлажненной минеральной смеси и битума, разогретого до 160-200°С, при этом компоненты подают по разным шлангам под давлением 7-10 атм для их смешения в сопло эжекционной торкретустановки, откуда полученную битумоминеральную смесь под давлением наносят на дорожное покрытие [RU, 2246572, С2, дата приоритета 09.06.2003, дата публикации 10.11.2003, автор Похожай Л.В.].
Недостатком известного способа является его дороговизна, обусловленная потребностью в специальном оборудовании и энергетическими затратами на разогрев битума.
Известна композиция на основе битума, в которой используется катионное поверхностно-активное вещество 1,5-3,0 мас.%; ускоритель формирования композиции 1,0-2,0 мас.%; остальное - жидкий битум.
В жидкий битум, разогретый до 80-100°С, вводят добавки, готовят битумную композицию и смешивают ее с холодными минеральными материалами [RU, 2152963, С2, дата приоритета 31.03.1998, дата публикации 20.07.2000, авторы Шейхет И.М. и др.].
Недостатком известной композиции является то, что приготовление битумной композиции требует специальных материалов, оборудования и энергетических затрат, а укладка смеси не гарантирует надежного сцепления с ремонтируемой поверхностью.
В качестве прототипа принят битумсодержащий материал, включающий битум, каучук, наполнитель, растворитель, оксиэтилированный алкилфенол в количестве 0,05-5,0 мас.% в расчете на получаемую смесь [RU, 2220171 С1, дата приоритета 30.04.2002, дата публикации 27.12.2003, авторы Косоренков Д.И. и др., прототип].
Недостатком прототипа является наличие в составе большого количества компонентов, полученных искусственным путем, а приготовление и укладка битумсодержащего материала требует энергетических и экономических затрат.
Задачей изобретения является разработка ремонтного состава, отвечающего требованиям стационарного приготовления с удлиненными сроками хранения, с приведением смеси в рабочее состояние на месте ремонта и обеспечивающего требуемую долговечность при эксплуатации.
Для решения поставленной задачи в композиции для ремонта асфальтобетонного покрытия, включающей вяжущее, наполнитель, добавки и растворитель, согласно изобретению, в качестве вяжущего использованы минеральные компоненты: высококальциевая зола-унос ТЭЦ и портландцемент, в качестве наполнителя использован кварцевый песок, в качестве добавок использованы шлам алюминиевого производства, полимерные добавки Виннапас RE 524 Z и Бермоколл Е 230 и комплексная добавка эмульбит, а для затворения использована вода при следующем соотношении компонентов, мас.%: высококальциевая зола-унос ТЭЦ-2 30-35; портландцемент 3,5-4,0; кварцевый песок 30-35; шлам алюминиевого производства 3,5-4,0; Виннапас RE 524 Z 2,5-3,0; Бермоколл Е 230 0,1-0,2; эмульбит 0,5-1,0; вода остальное.
Основным минеральным компонентом в ремонтном составе является высококальциевая зола-унос ТЭЦ-2, образующаяся в процессе сжигания бурых углей Канско-Ачинского угольного бассейна.
Благодаря химическому и минералогическому составу высококальциевая зола-унос может использоваться как самостоятельное низкомарочное вяжущее. Для повышения прочности композиции на основе высококальциевой золы дополнительно вводится портландцемент.
Для интенсификации структурообразования и твердения в начальные сроки в состав зольно-цементной композиции дополнительно вводится шлам техногенный - попутный продукт производства алюминия, который по химическому составу можно отнести к ускорителям твердения минеральных вяжущих.
При производстве ремонтных работ важным фактором является обеспечение прочности стыка и надежности сцепления ремонтируемого покрытия и ремонтного материала. Для выполнения этих требований в ремонтную композицию вводят полимерную добавку в виде дисперсионного порошка Виннапас RE 524 Z. После затворения композиции водой дисперсионный порошок полностью редиспергируется, образуя частицы полимерной дисперсии, которые распределяются среди частиц цемента и наполнителя, и после высыхания воды образует пленку мембранной структуры. Пленка полимера проявляет хорошую адгезию к затвердевшему камню и обеспечивает присоединение друг к другу ремонтного и ремонтируемого материалов.
Дополнительное введение в состав ремонтной композиции органической добавки Бермоколл Е 230 - водорастворимого эфира целлюлозы приводит к повышению водоудерживающей способности композиции, улучшает ее консистенцию и стабильность (однородность) состава, повышает удобоукладываемость смеси, а также предохраняет ее от расслоения.
Введение в состав композиции комплексной добавки эмульбит, состоящей из воды, пластификатора и битумной эмульсии, позволяет обеспечить требуемую долговечность при эксплуатации ремонтного состава, а именно повысить марку состава по морозостойкости, увеличить воздухововлечение, снизить водонасыщение и создать систему замкнутых пор за счет кольматации открытых пор. Кроме повышения эксплутационных свойств, введение добавки эмульбит приближает свойства разработанной органо-минеральной композиции к свойствам асфальтобетона.
Сырьевыми материалами для предлагаемого состава являлись: высококальциевая зола сухого отбора Красноярской ТЭЦ-2, цемент Красноярского цементного завода, шлам Красноярского алюминиевого завода, полимерная добавка Виннапас RE 524 Z, водоудерживающая добавка Бермоколл Е 230, комплексная добавка эмульбит.
В качестве заполнителя в ремонтном составе использовали кварцевый песок с модулем крупности Мкр=1,68 при содержании в нем глинистых частиц менее 0,1%.
Композицию для ремонта асфальтобетонного покрытия по настоящему изобретению получают следующим способом. Готовую сухую смесь, состоящую из вяжущего, наполнителя и полимерных добавок, доставляют на ремонтируемый участок асфальтобетонного покрытия дорожного полотна. Одновременно с основным составом на место проведения ремонтных работ доставляется добавка эмульбит, приготовленная в стационарных условиях. Эмульбит получают при смешивании битумной эмульсии 55%-ной концентрации с раствором пластификатора в соотношении, обеспечивающем содержание компонентов в 1 л добавки - битума - 50%, пластификатора - 3%, воды - 47%. Приготовление растворной смеси для заливки трещин производят непосредственно на месте проведения работ. Смешивание компонентов выполняют на стационарной установке, при этом 1 кг сухой смеси затворяется 0,3 л воды, в которой растворен эмульбит в требуемом количестве. Готовый раствор заливают в открытые трещины с шириной раскрытия более 3 мм. Открытие движения по ремонтируемому полотну возможно через 10-15 минут после укладки. Работы можно выполнять при температуре воздуха выше 2°С.
Разработанный ремонтный состав является более экономичным и экологичным, чем известные составы на органических вяжущих. Состав и свойства разработанной композиции приведены в таблице.
Техническим результатом изобретения является применения смеси, позволяющей расширить сезон дорожно-ремонтных работ, улучшить сцепление ремонтного материала с ремонтируемым асфальтобетонным покрытием, повысить срок службы и качество ремонтируемого покрытия, исключить зависимость ремонтных работ от их местоположения по трассе автомобильной дороги.
| Состав и свойства композиции для ремонта асфальтобетонных покрытий | ||||||||||||||
| Расход материала на 1 кг ремонтной смеси, % | Свойства композиции | |||||||||||||
| зола | цемент | песок | шлам | Виннапас | Бермоколл | эмульбит | остальное вода | Прочность при сжатии, Rсж, МПа | Прочность при изгибе, Rизг, МПа | Трещиностойкость, Rизг/Rсж | Адгезия к основанию, МПа | Водопоглощение, % | Коэффициент водостойкости | Морозостойкость, циклов |
| 30,0 | 3,5 | 35,0 | 3,5 | 2,5 | 0,1 | 0,5 | 5,23 | 1,89 | 0,36 | 1,0 | 7,8 | 0,81 | 150 | |
| 33,0 | 3,7 | 30,0 | 3,7 | 2,7 | 0,15 | 0,7 | 5,75 | 2,17 | 0,37 | 1,1 | 7,0 | 0,83 | 150 | |
| 35,0 | 4,0 | 33,0 | 4,0 | 3,0 | 0,2 | 1,0 | 6,42 | 2,46 | 0,38 | 1,2 | 6,5 | 0,89 | 150 |
Композиция для ремонта асфальтобетонного покрытия, включающая вяжущее, наполнитель, добавки и растворитель, отличающаяся тем, что в качестве вяжущего использованы минеральные компоненты: высококальциевая зола-унос ТЭЦ и портландцемент, в качестве наполнителя использован кварцевый песок, в качестве добавок использованы шлам алюминиевого производства, полимерные добавки Виннапас RE 524 Z и Бермоколл Е 230 и комплексная добавка эмульбит, а для затворения использована вода при следующем соотношении компонентов, мас.%:
| Высококальциевая зола-унос ТЭЦ | 30-35 |
| Портландцемент | 3,5-4,0 |
| Кварцевый песок | 30-35 |
| Шлам алюминиевого производства | 3,5-4,0 |
| Виннапас RE 524 Z | 2,5-3,0 |
| Бермоколл Е 230 | 0,1-0,2 |
| Эмульбит | 0,5-1,0 |
| Вода | Остальное |
