Модификатор асфальтобетонной смеси

Изобретение относится к дорожно-строительным материалам и может быть использовано при устройстве покрытий автомобильных дорог, мостов, аэродромов во всех климатических зонах. Модификатор содержит следующие компоненты - вулканизированный каучук и композит модифицирующих компонентов, которые находятся между собой в соотношении по массе в %: метасиликат кальция игольчатой структуры - 24, смола эпоксидная - 2, нитрозоаминное соединение - 1, фенольная смола и/или канифоль - 4, вулканизированный каучук (резиновая крошка) - 69. Достигается улучшение качественных показателей асфальтобетонной смеси. 3 табл.

 

Изобретение относится к дорожно-строительным материалам и может быть использовано при устройстве покрытий автомобильных дорог, мостов, аэродромов во всех климатических зонах. Изобретение касается улучшения качественных показателей асфальтобетонной смеси путем введения в нее модификатора в качестве структурирующей добавки.

Известны асфальтобетонные смеси, содержащие песок, минеральный порошок, щебень, нефтяной битум и стабилизирующие или структурирующие добавки (ГОСТ 31015-2002, патент РФ №2196750).

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемому изобретению является асфальтобетонная смесь по патенту РФ 2196750, включающая песок, минеральный порошок, полимерную структурирующую добавку и нефтяной битум, отличающаяся тем, что содержит нефтяной вязкий битум, в качестве полимерной структурирующей добавки содержит резиновый термоэластопласт и дополнительно поверхностно-активную пластифицирующую добавку - талловый пек и отсев дробления щебня фракции 0-5 мм, при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Песок - 16,0-20,0

Минеральный порошок - 10,0-15,0

Резиновый термоэластопласт - 0,5-1,0

Нефтяной вязкий битум - 5,0-6,5

Талловый пек - 0,3-0,5

Отсев дробления щебня фракции 0-5 мм - 57,0-68,2.

Структурирующая добавка в патенте РФ №2196750 принята в качестве прототипа.

Недостатком известного решения является относительно невысокий показатель прочности асфальтобетонных смесей со структурирующей добавкой в виде резинового термоэластопласта и галлового пека при 50°C (1,31-1,65 МПа), характеризующий теплоустойчивость и сдвигоустойчивость смесей, что особенно важно для южных регионов страны. Также недостатком является нетехнологичность приготовления смесей из-за необходимости предварительно модифицировать битум таловым пеком.

Техническим результатом заявляемого изобретения является снижение температурной чувствительности и повышение усталостной долговечности при увеличении водостойкости, морозостойкости, устойчивости к воздействию водно-солевых растворов, прочности в водонасыщенном состоянии и при +50°C (табл.2), снижение вязкости и повышение пластичности при отрицательных температурах, а также возможность изготовления асфальтобетонной смеси с предлагаемым модификатором без изменения стандартной технологии производства асфальтобетонных смесей. Кроме того, техническим результатом является простота использования предлагаемого модификатора при изготовлении асфальтобетонных смесей, что, в конечном итоге, приводит к уменьшению себестоимости дорожного покрытия.

Сущность заявляемого изобретения состоит в том, что в отличие от известного решения в качестве структурирующей добавки асфальтобетонной смеси используется как эластифицирующая составляющая вулканизированный неполярный каучук в виде резиновой крошки (в основном из отработанных шин), а структурирование битумного вяжущего достигается композитом модифицирующих компонентов, в который входят:

- метасиликат кальция игольчатой структуры - упрочняющий и структурообразующий компонент;

- смола эпоксидная - сшивающий агент;

- нитрозоаминное соединение - гелеобразователь;

- фенольную смолу и/или канифоль - адгезив.

Содержание модифицирующих компонентов определено эмпирическим путем на основе существующих знаний по асфальтовому вяжущему в асфальтобетонах и химическому взаимодействию битума с минеральными компонентами асфальтобетонов и вулканизованной резины. Оптимизация количества компонентов проверялась на основе анализа опытных подборов составов асфальтобетонов по изменению их прочности, трещиностойкости, водостойкости и удобоукладываемости.

Соотношение компонентов заявляемого модификатора представлено в табл.1.

Заявляемый модификатор может изготавливаться в виде сухой смеси и поставляться на предприятия, изготавливающие асфальтобетонную смесь в дозированной упаковке. При изготовлении асфальтобетонной смеси модификатор вводится в виде сухого или мокрого порошка.

Асфальтобетонная смесь изготавливается известными способами в смесительных установках, оборудованных смесителями принудительного перемешивания периодического или непрерывного действия. Модификатор вводится непосредственно в смеситель, во время или следом за введением битума. Минимальное время перемешивания основной части асфальтобетонной смеси с данным композитом составляет 25 секунд. Время смешивания устанавливается в соответствии с техническими характеристиками имеющейся смесительной установки и при необходимости уточняется при опытном замесе. Модификатор не требует подогрева перед подачей в смеситель.

Предлагаемый модификатор позволяет получить качественно новый состав асфальтобетонной композиции, в которой каучук является химически и физически связанным с остальными компонентами всей композиции, без предварительной деградации путем нагревания в битуме при высоких температурах, а также заметно улучшить реологические и эксплуатационные характеристики асфальтобетонов:

- в части снижения температурной чувствительности и повышения усталостной долговечности, при увеличении водостойкости, морозостойкости, устойчивости к воздействию водно-солевых растворов, прочности в водонасыщенном состоянии и при +50°C (табл.2);

- в части снижения вязкости и повышения пластичности при отрицательных температурах (табл.3).

При этом сохраняются все известные преимущества резино-асфальтовых покрытий, а именно увеличение срока службы, снижение колейности, снижение шума при движении автотранспорта, снижение тормозного пути, снижение толщины водной пленки и улучшение скатываемости воды, снижение всех видов трещинообразования и т.п.

В отличие от прототипа технология приготовления модификатора заключается в простом смешении компонентов в заявляемых пропорциях.

Табл.1
Функция (назначение)	Тип материала	Содержание в % по массе от общего состава модификатора
упрочняющий и структурообразующий компонент	метасиликат кальция игольчатой структуры	24
сшивающий агент	смола эпоксидная	2
гелеобразователь	нитрозоаминное соединение	1
адгезив	фенольная смола и/или канифоль	4
эластифицирующий компонент	вулканизированный неполярный каучук в виде резиновой крошки	69

Табл.2
Показатели	Предлагаемая композиция	Контрольная смесь, подпадающая под требования ГОСТ	Известная согласно патенту RU 2196750
Усталостная долговечность при -18°C (количество циклов до разрушения)	8255	1042	-
Усталостная долговечность при +20°C (количество циклов до разрушения)	25284	18718	-
Предел прочности при сжатии при 20°C, МПа	5,1	3,9	4,37-5,87
Предел прочности при сжатии при 50°C, МПа	3,8	1,3	1,31-1,65
Коэффициент морозостойкости	0,78	0,68	-
Коэффициент устойчивости к воздействию водно-солевых растворов Кв-с	0,75	0,69	-
Водостойкость, Кв	0,97	0,85	0,85-0,99
Прочность при сжатии в водонасыщенном состоянии, 20°C, МПа	5,0	3,8	-
Водостойкость при длительном водонасыщении, Кдл	0,97	0,85	+14%

Табл. 3
№№ п/п состава	Температура, °C	Нагрузка Q, кг	Вязкость, η пуаз	Степень пластичности, P	Модуль упругости, E (кг/с2)	Модуль упругости E (МПа)
Известная смесь по ГОСТ (контрольная)	+20	2,553	2,17Е+11	0,370	24297,89	2429,79
-18	17,700	1,05Е+12	0,332	29472,40	2947,24
Предлагаемая	+20	2,050	1,22Е+11	0,384	22645,85	2264,60
-18	14,55	5,42E+11	0,351	27029,00	2702,90

Модификатор асфальтобетонной смеси, содержащий вулканизированный каучук и композит модифицирующих компонентов, состоящий из метасиликата кальция игольчатой структуры, смолы эпоксидной, нитрозоаминного соединения, фенольной смолы и/или канифоли, которые находятся между собой в соотношении по массе, %:

метасиликат кальция игольчатой структуры	24
смола эпоксидная	2
нитрозоаминное соединение	1
фенольная смола и/или канифоль	4
вулканизированный каучук (резиновая крошка)	69