Резинированная щебеночно-мастичная асфальтобетонная смесь


 


Владельцы патента RU 2415165:

Чернов Сергей Анатольевич (RU)
Черсков Роман Михайлович (RU)
Дьяков Константин Анатольевич (RU)
Саенко Сергей Сергеевич (RU)

Изобретение относится к строительству автомобильных дорог и может быть использовано для устройства слоев покрытий дорожных одежд во всех климатических зонах. Изобретение касается резинированной щебеночно-мастичной асфальтобетонной смеси для дорожного строительства, включающей дорожный битум, щебень, песок из отсевов дробления, минеральный порошок и стабилизирующую добавку, при этом в качестве минерального порошка смесь содержит резиновую крошку размером до 1 мм, а в качестве стабилизирующей добавки - вторичный линейный полиэтилен низкой плотности, при следующем соотношении компонентов, мас.%: щебень 60-84; дорожный битум 5,5-7,5; резиновая крошка 1,0-1,8; вторичный линейный полиэтилен низкой плотности 0,2-0,8; песок из отсевов дробления - остальное. Технический результат - улучшение физико-механических характеристик щебеночно-мастичных асфальтобетонных смесей. 4 табл.

 

Изобретение относится к строительству автомобильных дорог и аэродромов и может быть использовано при устройстве верхних слоев дорожных одежд.

Специфика структуры щебеночно-мастичного асфальтобетона (ЩМА) предусматривает в их составе повышенное содержание щебня, битума и минерального порошка, что позволяет создать материал, устойчивый к образованию трещин и деформаций сдвига. При этом в процессе производства щебеночно-мастичных асфальтобетонных смесей в них добавляют различные стабилизирующие добавки, основное назначение которых - удерживать битумное вяжущее, не адсорбируемое поверхностью минерального заполнителя, и предотвращать расслоение ЩМА смеси в процессе ее приготовления, хранения, транспортирования и укладки.

В большинстве составов в качестве стабилизирующих добавок в ЩМА смесях используются свободные или гранулированные волокна (целлюлозные, полимерные или иные), которые в необходимом количестве подаются в смесь при ее приготовлении. К их числу относятся специально выпускаемые для дорожного строительства импортные добавки на основе целлюлозных волокон, например «VIATOP», «ТОРСЕL», «ANTROCEL» и др. Недостатком таких добавок является высокая стоимость и необходимость дополнительной технологической операции при приготовлении ЩМА смесей по введению в битум адгезионной добавки для улучшения сцепления вяжущего с поверхностью минерального материала.

Таким образом, использование в составе ЩМА прочного щебня с улучшенной (кубовидной) формой зерен, повышенного содержания битума и минерального порошка, дорогих стабилизирующих, а также адгезионных добавок делает этот материал значительно дороже традиционных асфальтобетонов.

Известен ряд изобретений (пат. РФ 2312116, пат. РФ 2273615, пат. РФ 2274617), которые решают задачи повышения качества и снижения стоимости стабилизирующей добавки, не улучшая свойств ЩМА.

Основным направлением улучшения свойств ЩМА является введение в стабилизирующую добавку различных полимерных компонентов, однако это не решает проблемы снижения стоимости ЩМА.

Известен стабилизатор для ЩМА, включающий волокно целлюлозы и окисленный атактический полипропилен (пат. РФ 2348662). Данный состав обеспечивает стабильность ЩМА смеси при хранении, транспортировке и укладке, обеспечивает более высокий уровень адгезионных свойств битума или битумного вяжущего с минеральными компонентами смеси при ее приготовлении, повышает водостойкость ЩМА без предварительной модификации битума. Однако он не оказывает влияния на его прочностные характеристики.

Известен ЩМА с использованием в его составе добавки, включающей вяжущее, резиновую крошку, минеральное масло и полимер (пат. РФ 2222559). При этом в качестве вяжущего используют битумную эмульсию, в качестве полимера - полиакриламид и дополнительно в качестве структурообразователя - волокна целлюлозы и алюмосиликат. Однако в техническом решении изобретения приведен состав смеси и только одно из ее свойств - стекание, поэтому не ясен эффект, оказываемый добавкой на основные свойства ЩМА.

Известны стабилизирующие битумно-резиновые композиции для асфальтовых покрытий, в которых резина используется в виде мелкой крошки (пат. Японии 279573, пат. США 5683498) для улучшения эксплуатационных характеристик покрытия. Недостатком данных композиций является то, что ничем не закрепленная в смеси резиновая крошка неизбежно будет выделяться из покрытия в процессе эксплуатации.

Известен полимерно-армирующий гранулированный стабилизатор для ЩМА, включающий битум, полиамидное волокно, полимерно-армирующую добавку из отхода гидроизоляции трубопроводов, а в качестве адгезива - поверхностно-активное вещество катионного типа (пат. РФ 2272795). Существенным недостатком является использование большого количества дорогостоящих материалов и многоступенчатой технологии приготовления стабилизатора.

Наиболее близким аналогом предложенного изобретения по технической сущности и достигаемому результату являются ЩМА смеси для дорожного строительства по ГОСТ 31015-2002 «Смеси асфальтобетонные и асфальтобетон щебеночно-мастичные. Технические условия», включающие дорожный битум (5,5-7,5%), щебень (40-95%), песок из отсевов дробления (5-30%), минеральный порошок (10-20%) и стабилизирующую добавку (0,2-0,5%). В данном случае стабилизирующая добавка в основном обеспечивает только устойчивость смеси к расслоению.

Недостатками известных ЩМА смесей следует признать низкие значения предела прочности (при 20°С достаточно 2,0-2,5 МПа; при 50°C - 0,6-0,7 МПа) и коэффициента водостойкости при длительном водонасыщении (0,75-0,90), а также их высокую стоимость.

Технической задачей предлагаемого изобретения является получение устойчивых к расслоению резинированных щебеночно-мастичных асфальтобетонных (РЩМА) смесей с улучшенными физико-механическими свойствами и меньшей себестоимостью за счет использования вторичного сырья, а также уменьшение экологического ущерба за счет утилизации отходов: бывших в употреблении автомобильных шин и линейного полиэтилена низкой плотности.

Сущность изобретения заключается в том, что резинированная щебеночно-мастичная асфальтобетонная смесь для дорожного строительства, включающая дорожный битум, щебень, песок из отсевов дробления, минеральный порошок и стабилизирующую добавку, при этом в качестве минерального порошка смесь содержит резиновую крошку размером до 1 мм, а в качестве стабилизирующей добавки - вторичный линейный полиэтилен низкой плотности, при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Щебень 60-84
Дорожный битум 5,5-7,5
Резиновая крошка 1,0-1,8
Вторичный линейный
полиэтилен низкой плотности 0,2-0,8
Песок из отсевов дробления остальное

Введение мелкодисперсной резиновой крошки совместно с полиолефиновым компонентом (вторичный линейный полиэтилен низкой плотности) взамен минерального порошка способствует улучшению всего комплекса физико-механических свойств ЩМА смеси. Такой эффект связан с особенностью получаемой структуры: щебеночный каркас связан нетрадиционным асфальтовым вяжущим (минеральный порошок и битум), а резино-полимерно-битумным вяжущим, более устойчивым к образованию трещин и пластических деформаций. Кроме того, резиновая крошка выполняет здесь еще и роль стабилизатора, и предложенная ЩМА смесь получается дешевле, т.к. в ней используется вторичное сырье вместо минерального порошка и дорогих стабилизирующих добавок. Применение резиновой крошки - продукта переработки изношенных автомобильных шин, способствует их утилизации, что имеет большое экологическое и экономическое значение. Это связано, прежде всего, с тем, что изношенные шины являются источником длительного загрязнения окружающей среды. К тому же резина огнеопасна и не подвергается биологическому разложению, а куча резиновых покрышек представляет собой достаточно удобное место для проживания целых колоний грызунов и насекомых, многие из которых являются источником инфекционных заболеваний.

Переработка шин предпочтительна потому, что 80% мирового запаса шин созданы из синтетического каучука, который получают из нефти - невозобновляемого природного ресурса. Технология утилизации шин, а не их складирование, захоронение и сжигание имеет важное экономическое значение, так как в этом случае сохраняются природные запасы ценного сырья, улучшается экологическая обстановка и исключается утрата больших площадей земель под свалки резиновых отходов.

Характеристики исходных материалов

1. Щебень.

Щебень - неорганический зернистый сыпучий материал с зернами крупностью свыше 5 мм, получаемый дроблением горных пород, гравия и валунов, попутно добываемых вскрышных и вмещающих пород или некондиционных отходов горных предприятий по переработке руд (черных, цветных и редких металлов металлургической промышленности) и неметаллических ископаемых других отраслей промышленности и последующим рассевом продуктов дробления.

Для приготовления РЩМА смесей использовался щебень гранитный производства ОАО "Павловскгранит" Воронежской области. Основные свойства щебня представлены в таблице 1.

Таблица 1
Основные свойства щебня ОАО "Павловскгранит"
Порода Марка по дробимости Марка по истираемости Марка по морозостойкости Содержание зерен пластинчатой и игловатой формы, % по массе Содержанее дробленных зерен, % по массе
Гранит 1200 И1 F50 Не более 15 Не менее 85

2. Песок из отсевов дробления гранитного щебня.

Песок - осадочная горная порода, а также искусственный материал, состоящий из зерен горных пород. Очень часто состоит из почти чистого минерала кварца (вещество - диоксид кремния).

Для приготовления РЩМА смесей использовался песок из отсевов дробления гранитного щебня: марка по прочности - 1000, содержание глинистых частиц, определяемых методом набухания, - не более 0,5%.

3. Дорожный битум.

Битумы (от лат.bitumen - горная смола) - твердые или смолоподобные продукты, представляющие собой смесь углеводородов и их азотистых, кислородистых, сернистых и металлосодержащих производных. Битумы не растворимы в воде, полностью или частично растворимы в бензоле, хлороформе, сероуглероде и др. органических растворителях, плотностью 0,95-1,50 г/см3.

Для приготовления РЩМА смесей использовался нефтяной дорожный битум марки БНД 60/90. Основные свойства битума представлены в таблице 2.

Таблица 2
Физико-механические показатели битума БНД 60/90
Глубина проникания иглы, 0,1 мм Температура размягчения по кольцу и шару, °C Растяжимость, см Температура хрупкости, °C Температура вспышки, °C Изменение температуры размягчения после прогрева, °C
при +25°C при 0°C при +25°C при 0°C
75 23 43 >100 5,0 -17 235 3

4. Вторичный линейный полиэтилен низкой плотности (ЛПЭНП-В) изготавливается из бывшей в эксплуатации стрейч-пленки путем ее дробления, отмывки от посторонних примесей и регранулирования. Его физико-химические показатели приведены в таблице 3.

Таблица 3
Физико-механические показатели вторичного линейного полиэтилена низкой плотности (ЛПЭНП-В)
Плотность, кг/м3 при 23°C при 20°C 918-923
920-925
Показатель текучести расплава при 190°C и нагрузке 2,16 кг, г/10 мин 1,5-2,4
Разброс показателя текучести расплава в пределах партии, %, не более ±10
Количество включений, шт., не более 20
Отношение показателя текучести расплава ПТР21,6/ПТР2,16 20-35
Предел текучести при растяжении, МПа, не менее 10
Прочность при разрыве, МПа, не менее 28
Относительное удлинение при разрыве, %, не менее 700

5. Резиновая крошка.

Резиновая крошка - продукт переработки изношенных автомобильных шин.

Использовалась резиновая крошка с размером частиц до 1 мм, изготовленная в соответствии с ТУ 38-108035-97.

Пример. Для экспериментальной проверки заявленных составов были приготовлены 5 вариантов смесей. Образцы изготавливались следующим образом: в предварительно нагретые до 190°C минеральные материалы (щебень и песок из отсевов дробления) вводились гранулы вторичного полиэтилена. Смесь перемешивалась в лабораторной мешалке в течение 1 минуты. Затем в нее подавались битум и резиновая крошка, и смесь дополнительно перемешивалась в течение 2 минут. После этого из нее готовились цилиндрические образцы диаметром 71,4 мм по ГОСТ 12801-98. Готовились традиционные смеси по ГОСТ 31015-2002 с добавкой Viatop на битуме БНД 60/90 и разработанные резинированные смеси с различным процентным содержанием резиновой крошки от 0,8 до 2,0 с шагом 0,2% и вторичного линейного полиэтилена низкой плотности от 0,1 до 1,1 с шагом 0,2% при их суммарном содержании 1,9-2,1% от массы минерального материала. Из проведенных сравнительных испытаний и анализа полученных результатов установили, что асфальтобетонные смеси предлагаемых составов обладают более лучшими физико-механическими свойствами по сравнению со смесями прототипа.

Наилучшие показатели предлагаемой асфальтобетонной смеси наблюдались при введении резиновой крошки в пределах от 1,0 до 1,8% от массы минерального материала и вторичного линейного полиэтилена низкой плотности в пределах от 0,2 до 0,8%.

Исследуемые составы смесей и результаты испытаний асфальтобетонов приведены в таблице 4.

Из результатов, приведенных в таблице 4, видно, что образцы из предлагаемого состава характеризуются повышенными показателями предела прочности при 20 и 50°C, сцепления при сдвиге и коэффициента длительной водостойкости.

Таким образом, полученные данные свидетельствуют о том, что предложенный РЩМА характеризуется повышенной по сравнению с прототипом деформационной устойчивостью, трещиностойкостью и водостойкостью.

Кроме того, разработанный состав обеспечивает утилизацию изношенных автомобильных шин, что в современном мире, где число автомобилей неуклонно растет, приобретает большое экологическое и экономическое значение.

Предложенный РЩМА за счет применения вторичного сырья вместо минерального порошка и дорогих стабилизирующих добавок значительно дешевле аналогов.

Резинированная щебеночно-мастичная асфальтобетонная смесь для дорожного строительства, включающая дорожный битум, щебень, песок из отсевов дробления, минеральный порошок и стабилизирующую добавку, отличающаяся тем, что в качестве минерального порошка смесь содержит резиновую крошку размером до 1 мм, а в качестве стабилизирующей добавки - вторичный линейный полиэтилен низкой плотности при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Щебень 60-84
Дорожный битум 5,5-7,5
Резиновая крошка 1,0-1,8
Вторичный линейный
полиэтилен низкой плотности 0,2-0,8
Песок из отсевов дробления Остальное


 

Похожие патенты:
Изобретение относится к дорожному строительству и может быть использовано при производстве рулонного кровельного материала. .
Изобретение относится к области получения битумных композиций, содержащих полимерные добавки и предназначенных для использования в дорожном строительстве. .
Изобретение относится к битумным эмульсиям, используемым в создании дорожных покрытий. .

Изобретение относится к производству дорожных строительных материалов, а именно к вяжущим составам на основе органических вяжущих, которые могут быть использованы при строительстве и ремонте автомобильных дорог и аэродромных покрытий.

Изобретение относится к адгезионным добавкам для битумных битумно-полимерных композиций. .

Изобретение относится к области строительства, а конкретнее к производству строительных материалов, таких как битумно-полимерные кровельные горячие мастики, аналогичные мастикам по ГОСТ 2889-80, покровные композиции для рулонных кровельных наплавляемых материалов по ГОСТ 30547-97.

Изобретение относится к области получения битумполимерных материалов, в частности к способу получения битумполимерных материалов из битума и/или нефтяных остатков и полиэтилена.

Изобретение относится к способу приготовления битумной основы, имеющей определенные признаки продутого битума, с помощью органической добавки вместо продувки с применением газа, такого как воздух или озон

Изобретение относится к области дорожно-строительных материалов и может быть использовано для получения вяжущего материала для цветных пластобетонов

Изобретение относится к композициям высокомолекулярных соединений, а именно битуминозных материалов, применяемых в резинотехнической промышленности в качестве мягчителя (пластификатора) для резиновых смесей
Изобретение относится к угольной промышленности, в частности к получению связующего для брикетирования бурых углей
Изобретение относится к асфальтобетонной смеси для применения в составе дорожного покрытия

Изобретение относится к вяжущим материалам для производства асфальтобетонных смесей различного типа, широко применяемых для дорожного строительства

Изобретение относится к способу получения композиции модифицированного асфальтового связующего, который включает: перемешивание асфальтового связующего, ненасыщенного полимера и пентасульфида фосфора до получения модифицированной асфальтовой композиции, в котором количество полимера составляет от около 0,5 до около 10 массовых частей на 100 массовых частей асфальтового связующего, количество пентасульфида фосфора составляет от около 0,001 до около 10 массовых частей на 100 массовых частей асфальтового связующего, при подборе вышеуказанных количеств, обеспечивающих упругое восстановление композиции модифицированного асфальтового связующего больше чем 72,5% при 25°С, при этом ненасыщенный полимер и пентасульфид фосфора добавляют непосредственно к асфальтовому связующему без предварительного смешения ненасыщенного полимера и пентасульфида фосфора
Изобретение относится к угольной промышленности, в частности к получению связующего для брикетирования бурых углей

Изобретение относится к области дорожно-строительных материалов и может быть использовано в качестве мастики для ремонта дорожных и аэродромных покрытий
Изобретение относится к нефтехимии, в частности к переработке нефтяного сырья термическим крекингом с получением преимущественно дорожного битума, а также фракции светлых нефтепродуктов
Наверх