Способ приготовления цементно-асфальтобетонной смеси и ее состав


 


Владельцы патента RU 2436888:

Общество с ограниченной ответственностью "Белдорстрой" (RU)

Изобретение относится к технологии приготовления цементно-асфальтобетонной смеси и ее составу и может быть использовано для дорожного строительства. В способе приготовления цементно-асфальтобетонной смеси в качестве минерального материала использован щебень и песок, а смешение осуществляется в две стадии: на первой стадии раздельно друг от друга приготовляют черный щебень и цементно-песчаный раствор, при этом черный щебень приготовляют посредством перемешивания щебня с битумной эмульсией, а цементно-песчаный раствор приготовляют посредством смешивания песка, портландцемента и воды, а на второй стадии смешивают приготовленные черный щебень с цементно-песчаным раствором и получают смесь при следующем соотношении компонентов, мас.%: щебень 40-72, песок 26-58, портландцемент 2-14, битумная эмульсия (сверх 100%) 1-5, водоцементное соотношение (без учета воды, присутствующей в битумной эмульсии) 0,2-0,5. Охарактеризован состав цементно-асфальтобетонной смеси. Технический результат: снижение количества комплексного вяжущего при улучшении физико-механических показателей получаемого материала: повышение водостойкости и длительной водостойкости, сопротивляемости попеременному замораживанию и оттаиванию, повышение модуля деформации и прочности. 2 н. и 1 з.п. ф-лы, 1 ил., 4 табл.

 

Область техники

Изобретение относится к технологии приготовления цементно-асфальтобетонной смеси и ее составу и может быть использовано для дорожного строительства.

Предшествующий уровень техники

Известен способ приготовления цементно-асфальтобетонной смеси (ближайший аналог - авторское свидетельство №193562, кл. E01C 7/18, публ. 13.03.1967. Бюл.7) и ее состав, включающий минеральный материал, битумную эмульсию, воду и портландцемент. В процессе приготовления цементно-асфальтобетонной смеси в заполнители вводят битумную эмульсию в количестве 7-11% свыше 100% общего веса сухих составляющих цементно-асфальтобетонной смеси, а затем в полученную смесь вводят портландцемент в количестве 7-15% от веса сухих составляющих цементно-асфальтобетонной смеси.

Недостатками известного способа приготовления и состава цементно-асфальтобетонной смеси являются: большое количество комплексного вяжущего - битумной эмульсии и портландцемента, что увеличивает себестоимость продукции; низкие физико-механические показатели, выраженные в недостаточной прочности покрытия из цементно-асфальтобетонной смеси.

Раскрытие изобретения

Задача изобретения направлена на обеспечение эффективного процесса получения цементно-асфальтобетонной смеси с повышенными физико-механическими свойствами.

Технический результат, получаемый при реализации разработанного способа и состава, заключается в снижении количества комплексного вяжущего; в улучшении физико-механических показателей цементно-асфальтобетонной смеси, в частности в повышении водостойкости и длительной водостойкости; в повышении сопротивляемости материала попеременному замораживанию и оттаиванию; в повышении модуля деформации и прочности.

Технический результат достигается тем, что в способе приготовления цементно-асфальтобетонной смеси, включающем смешение минерального материала с битумной эмульсией, портландцементом и водой, смешение осуществляется в две стадии: на первой стадии раздельно приготовляют черный щебень с использованием битумной эмульсии в количестве 1-5% свыше 100% от общего веса сухих составляющих, и цементно-песчаный раствор с применением портландцемента в количестве 2-14% от веса сухих составляющих и водой при водоцементном соотношении 0,2-0,5, а на второй стадии смешивают приготовленные черный щебень с цементно-песчанным раствором.

Также технический результат достигается тем, что в составе цементно-асфальтобетонной смеси, включающей минеральный материал, битумную эмульсию, воду и портландцемент, в качестве минерального материала используют щебень и песок при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Щебень 40-72
Песок 26-58
Портландцемент 2-14
Битумная эмульсия (сверх 100%) 1-5
Водоцементное соотношение (без учета воды,
присутствующей в битумной эмульсии) 0,2-0,5

В составе цементно-асфальтобетонной смеси в качестве минерального материала может быть использован асфальтогранулят при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Асфальтогранулят 30-100
Щебень и песок 0-70

В составе цементно-асфальтобетонной смеси может быть использован щебень фракции 5-20 мм и песок.

Сущность технического решения, а именно способа приготовления цементно-асфальтобетонной смеси поясняется технологической схемой.

Материал, полученный из цементно-асфальтобетонной смеси, представляет собой скелет из мелких частиц минерального материала (песка), соединенных цементным вяжущим, и непрерывного кластера из битумного связующего на поверхности частиц крупного минерального заполнителя (щебня). Структурообразование в нем протекает в трех направлениях:

а) образование связей при уплотнении между частицами крупного заполнителя благодаря адсорбирующимся на них битумным слоям (после распада эмульсии);

б) образование структурных связей в цементно-песчаном растворе, который заполняет пространство между крупным заполнителем и создает объемный скелет, что повышает прочность материала, которая в меньшей мере (по сравнению с ближайшим аналогом) зависит от температуры;

в) образование структурных связей на поверхности крупного заполнителя, имеющего битумную пленку (после распада эмульсии), с цементно-песчаным раствором.

На технологической схеме представлен предлагаемый способ приготовления цементно-асфальтобетоной смеси.

В качестве минерального материала использован щебень и песок. Из технологической схемы видно, что на первой стадии раздельно друг от друга приготовляются черный щебень и цементно-песчаный раствор. Черный щебень приготовляется следующим образом: щебень из расходного бункера дозируется и поступает в первую смесительную установку, куда подается битумная эмульсия в количестве 1-5% свыше 100% от общего веса всех сухих составляющих - указанные компоненты перемешиваются. Цементно-песчанный раствор приготовляется следующим образом: песок из расходного бункера дозируется и поступает во вторую смесительную установку, куда подается портландцемент в количестве 2-14% от веса сухих составляющих и вода при водоцементном соотношении 0,2-0,5 без учета воды, присутствующей в битумной эмульсии, - указанные компоненты перемешиваются. На второй стадии предлагаемого способа приготовленный черный щебень вводится во вторую смесительную установку и перемешивается до однородной массы с приготовленным цементно-песчанным раствором. Необходимо предусмотреть, чтобы производительность второй смесительной установки была примерно в 2 раза выше, чем производительность первой смесительной установки, так как в ней происходит смешение большего количества материала (и черного щебня, и цементно-песчанного раствора). После этого приготовленная цементно-асфальтобетонная смесь должна быть доставлена на объект строительства, распределена и уплотнена. При этом все эти операции должны быть выполнены до начала момента схватывания портландцемента по ГОСТ 31108-2003.

Состав цементно-асфальтобетонной смеси, приготавливаемой вышеописанным способом, включает в себя минеральный материал, битумную эмульсию, воду и портландцемент, при этом в качестве минерального материала используют щебень и песок при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Щебень 40-72
Песок 26-58
Портландцемент 2-14
Битумная эмульсия (сверх 100%) 1-5
Водоцементное соотношение (без учета
воды, присутствующей в битумной эмульсии) 0,2-0,5

С целью утилизации ранее использованного дорожного покрытия в качестве минерального материала может быть использован асфальтогранулят, щебень и песок при следующем соотношении, мас.%:

Асфальтогранулят 30-100
Щебень и песок 0-70

Асфальтогранулят - вторичное сырье, получаемое при переработке ранее использованного дорожного покрытия.

Для получения цементно-асфальтобетонной смеси, используемой в качестве верхних слоев дорожного покрытия, желательно использовать щебень фракции 5-20 мм и песок.

Для экспериментальной проверки способа приготовления цементно-асфальтобетонной смеси и ее состава были подготовлены пять составов цементно-асфальтобетонной смеси (см. таблицу №1); сравнение проводили с ранее указанным ближайшим аналогом (см. авторское свидетельство №193562), состав которого взяли в пределах, указанных в его описании, при этом в качестве заполнителя или минерального зернистого материала, указанного в ближайшем аналоге, была взята смесь щебня и песка.

Таблица 1
Наименование компонента Количество, % по массе
Ближайший аналог Состав 1 Состав 2 Состав 3 Состав 4 Состав 5
1 2 3 4 5 6 7
Щебень фракции 5-20 мм 67 40 48 48 48 72
Песок 58 41,5 38 38 26
Минеральный порошок 18 0 0 0 0 0
Портландцемент 15 2 10,5 14 14 2
Битумная эмульсия, сверх 100% 11 1 2,5 1 5 5
Водоцементное соотношение (без учета воды, присутствующей в битумной эмульсии) 0,0 0,5 0,35 0,5 0,2 0,2

Физико-механические свойства определяли на цилиндрических образцах диаметром 71 мм, получаемых уплотнением смеси в стальной форме под давлением 40 МПа, и на образцах-балочках размером 100×100×400 мм. Формы и методика изготовления образцов соответствуют ГОСТ 12801-98. Изготовленные образцы выдерживались 26 суток в камере воздушно-влажного хранения, а затем 2 суток в воде - с погружением образцов в воду на 1/3 высоты в первые сутки и полным погружением во вторые сутки. После этого образцы испытывали на сжатие при различных температурах и на растяжение при изгибе по методикам ГОСТ 12801-98. Коэффициент водостойкости и длительной водостойкости цементно-асфальтобетона определяли на образцах после твердения в течение 28 суток в нормальных для цементобетона условиях по методике ГОСТ 12801-98.

Сравнительные физико-механические свойства материалов, полученных в результате испытаний, представлены в таблице 2.

Таблица 2
Показатели Ближайший аналог Состав 1 Состав 2 Состав 3 Состав 4 Состав 5
1 2 3 4 5 6 7
Предел прочности при сжатии, t=0°C, t=20°C, t=50°C, МПа:
R0сж 12,31 3,7 13,62 14,5 12,7 9,8
R20сж 5,65 3,15 10,94 12,9 9,1 3,5
R50сж 1,52 2,91 8,23 9,72 7,6 2,63
Предел прочности на растяжении при изгибе R20, МПа 1,24 2,35 3,81 3,84 2,95 2,29
Средняя плотность, кг/м3 2430 2340 2390 2410 2420 2390
Модуль деформации, МПа 290 340 960 1150 790 320
Коэффициент водостойкости 0,91 0,92 0,97 0,98 0,95 0,94
Коэффициент длительной водостойкости 0,78 1,01 1,03 1,04 1,01 0,95
Уменьшение прочности при попеременном замораживании и оттаивании за 50 циклов, % 14,51 12,23 8,34 7,85 9,15 12,1

С целью утилизации ранее использованного дорожного покрытия в состав цементно-асфальтобетонной смеси в качестве минерального материала может быть дополнительно введен асфальтогранулят. Полученные составы смесей отражены в таблице 3, а физико-механические свойства, полученные в результате испытаний этих материалов, представлены в таблице 4.

Таблица 3
Наименование компонента Количество, % по массе
Состав 1 Состав 2 Состав 3 Состав 4 Состав 5 Состав 6
1 2 3 4 5 6 7
Щебень фракции 5-20 мм 39,2 0,0 35,0 0,0 36,2 0,0
Песок 29,4 0,0 25 0,0 26,5 0,0
Асфальтогранулят фракции 0-20 мм 29,4 98,0 26 86 26,8 89,5
Портландцемент 2,0 2,0 14 14 10,5 10,5
Битумная эмульсия, сверх 100% 1,0 5,0 1,0 5,0 2,5 2,5
Водоцементное соотношение (без учета воды, присутствующей в битумной эмульсии) 0,5 0,2 0,5 0,2 0,35 0,35
Таблица 4
Показатели Состав 1 Состав 2 Состав 3 Состав 4 Состав 5 Состав 6
1 2 3 4 5 6 7
Предел прочности при сжатии, t=0°C, t=20°C, t=50°C, МПа:
R0сж 3,5 3,4 12,22 11,85 12,4 12,2
R20сж 3,1 3,0 9,84 7,19 8,71 8,4
R50сж 2,72 2,61 7,13 4,72 7,26 6,86
Предел прочности на растяжении при изгибе R20, МПа 2,31 2,25 3,65 3,21 2,73 2,52
Средняя плотность, кг/м3 2320 2330 2370 2380 2410 2400
Модуль деформации, МПа 320 330 930 1150 760 750
Коэффициент водостойкости 0,91 0,92 0,95 0,98 0,94 0,93
Коэффициент длительной водостойкости 1,01 0,97 1,03 1,01 1,01 1,01
Уменьшение прочности при попеременном замораживании и оттаивании за 50 циклов, % 13,15 13,23 8,74 8,85 9,76 10,05

Использование предложенного состава и способа приготовления цементно-асфальтобетонной смеси обеспечивает по сравнению с существующими способами и составами, в частности с ближайшим аналогом, следующие преимущества: уменьшено количество комплексного вяжущего; повысились водостойкость и длительная водостойкость, сопротивляемость материала попеременному замораживанию и оттаиванию; увеличились модуль деформации, прочность на растяжение при изгибе и прочность материала при высоких эксплуатационных температурах, в частности при температуре 50°C прочность образцов цементно-асфальтобетона по сравнению с ближайшим аналогом возросла до 2,61-9,72 МПа. Модуль деформации полученного дорожного покрытия занимает промежуточное значение между асфальтобетоном и цементобетоном. Его деформативность выше деформативности цементобетона более чем в 10 раз, поэтому толщины слоев заявленного дорожного покрытия могут значительно уменьшиться, что снизит материалоемкость и финансовые затраты.

Предлагаемый способ приготовления цементно-асфальтобетонной смеси и ее состав являются простыми по исполнению, технологичными, позволяют утилизировать ранее использованное дорожное покрытие и получить дорожное покрытие повышенной прочности и долговечности со значительным экономическим эффектом.

1. Способ приготовления цементно-асфальтобетонной смеси, включающий смешение минерального материала с битумной эмульсией, портландцементом и водой, отличающийся тем, что в качестве минерального материала использован щебень и песок, а смешение осуществляется в две стадии: на первой стадии раздельно друг от друга приготовляют черный щебень и цементно-песчаный раствор, при этом черный щебень приготовляют посредством перемешивания щебня с битумной эмульсией, а цементно-песчаный раствор приготовляют посредством смешивания песка, портландцемента и воды, а на второй стадии смешивают приготовленные черный щебень с цементно-песчаным раствором и получают смесь при следующем соотношении компонентов, мас.%:

щебень 40-72
песок 26-58
портландцемент 2-14
битумная эмульсия (сверх 100%) 1-5
водоцементное соотношение (без учета
0,2-0,5 воды, присутствующей в битумной эмульсии)

2. Состав цементно-асфальтобетонной смеси, приготавливаемый двухстадийным способом и включающий щебень, песок, битумную эмульсию, воду и портландцемент, при следующем соотношении компонентов, мас.%:

щебень 40-72
песок 26-58
портландцемент 2-14
битумная эмульсия (сверх 100%) 1-5
водоцементное соотношение (без учета
0,2-0,5 воды, присутствующей в битумной эмульсии)

3. Состав цементно-асфальтобетонной смеси по п.2, отличающийся тем, что используют щебень фракции 5-20 мм и песок.



 

Похожие патенты:
Изобретение относится к области дорожного строительства и может быть использовано при строительстве и ремонте дорожных покрытий. .
Изобретение относится к дорожно-ремонтным работам и может быть использовано при усилении дорожных одежд нежесткого типа. .

Изобретение относится к области строительства и может быть использовано при строительстве дорожных одежд автомобильных дорог, аэродромов и тротуаров. .

Изобретение относится к дорожно-ремонтным работам и может быть использовано для регенерации асфальтобетона при ремонте дорожных одежд автомобильных и городских дорог, тротуаров, площадок и др.

Изобретение относится к устройству асфальтобетонных покрытий при ремонте и капитальном ремонте (реконструкции) цементобетонных покрытий автомобильных дорог, взлетно-посадочных полос аэродромов, покрытий мостов, а также может быть использовано при новом строительстве автомобильных дорог высоких категорий.

Изобретение относится к области строительства, а именно к способу устройства дорожного покрытия. .

Изобретение относится к созданию способов упрочнения и гидроизоляции мощеных поверхностей, таких как дороги и автомобильные стоянки, а более конкретно, к созданию способа ремонта мощеной поверхности с трещинами, который предусматривает использование упрочняющего мата.
Изобретение относится к дорожно-ремонтным работам и может быть использовано при усилении дорожных одежд нежесткого типа с одновременным выравниванием. .
Изобретение относится к дорожно-ремонтным работам и может быть использовано при повторном применении старого асфальтобетона. .
Изобретение относится к дорожно-ремонтным работам и может быть использовано при повторном применении старого асфальтобетона

Изобретение относится к дорожно-строительной отрасли, а именно к способу теплой регенерации асфальтобетонов

Изобретение относится к асфальтовой композиции для дорожного покрытия поверхностей дороги

Изобретение относится к области строительства и может применяться при строительстве дорожных одежд автомобильных дорог, автостоянок, аэродромов, мостовых переходов и тротуаров. Технический результат: повышение морозостойкости, сдвигоустойчивости, снижение плотности, теплопроводности и битумоемкости дорожного покрытия. Дорожная одежда включает основание - дренирующий слой, слой щебня из слабопрочного известняка, гравия и слой крупнозернистого асфальтобетона, на котором размещено покрытие из асфальтобетона с расположенным на нем слоем поверхностной обработки из черного щебня-клинца крупностью до 10 мм. В качестве асфальтобетонной смеси покрытия используют битумоминеральную композицию толщиной 50 мм при следующем соотношении компонентов, мас.%: дорожный нефтяной битум - 10,0-11,0; керамзитовый гравий фракции 20-5 мм - 12,0-14,0; дробленый керамзитовый песок фракции 5-0,16 мм - 64,5-66,5; известняковый минеральный порошок фракции менее 0,16 мм - остальное. 2 табл., 1 ил.

Изобретение относится к области строительства и может быть использовано при строительстве верхних слоев дорожных одежд автомобильных дорог, шоссе, на переездах мостов. Профиль асфальтобетонного полотна дороги, характеризующийся тем, что он выполнен из асфальтобетона, содержащего микрошарики диаметром до 250 мкм из эгириновой оксидной керамики и цементированный карбид с размером, не превышающим 500 мкм, в количестве каждого из них до 25% от общей массы асфальтобетона, с геометрической его формой, имеющей по каждой линии основного движения колес транспортного средства выступ трапециевидного профиля с высотой над основным полотном до 5 мм, углом наклона боковых линий трапеции к ее основанию менее 20° при ширине верхней линии трапеции, составляющей три средних ширины шины легкового автомобиля. Технический результат - повышение износостойкости. 2 ил.

Изобретение относится к области дорожного строительства, в частности к способам устранения местных углублений на асфальтобетонном покрытии автомобильных дорог. Способ устранения местных углублений на асфальтобетонном покрытии автомобильных дорог включает зачистку углубления, размещение в нем гранулированной асфальтобетонной смеси из битума и наполнителя и формирование местного покрытия. Стенки и дно предварительно зачищенного местного углубления смачивают горючей жидкостью и размещают на дне углубления плоский сгораемый элемент и над зачищенным местным углублением располагают опорный элемент в виде листового сетчатого материала, например, из термостойкого полимерного волокна и минерального волокна, обеспечивая его фиксацию на дорожном покрытии, по крайней мере, с двух противоположных сторон контура местного углубления механическим поджатием, и затем на опорный элемент укладывают гранулированную асфальтобетонную смесь из битума и крупнодисперсного минерального наполнителя слоем, необходимым для заделки углубления, а перед формированием из нее уплотнением покрытия над местным углублением производят сжигание плоского сгораемого элемента в нем путем обеспечения его возгорания от поджога горючей жидкости на поверхностях углубления и подачи воздуха под опорный элемент путем нагнетания его насосом. Технический результат: упрощение технологии, снижение трудоемкости, увеличение срока службы покрытия. 2 ил.
Изобретение относится к области дорожного строительства и ремонта дорог и может быть использовано для устройства слоев износа и ремонта покрытий. Предложен способ производства слоя износа, включающий приготовление композиции, имеющей в своем составе щебеночно-песчаную смесь, цемент, органическое вяжущее, регулятор скорости распада, воду, и укладку, в котором в качестве органического вяжущего используют эмульсию битумную катионную и в смесь дополнительно вводят армирующий компонент - стекловолокно с длиной нити 12-16 мм, укладку дорожного покрытия осуществляют непосредственно после приготовления композиции, через 15-60 минут после окончания укладки по отремонтированному участку открывается движение, и дальнейшее формирование уложенного слоя износа проходит под воздействием транспортной нагрузки. Технический результат: повышение износостойкости дорожного покрытия.

Изобретение относится к области дорожного строительства, а именно к способам устранения местных углублений на асфальтобетонном покрытии автомобильных дорог. Технический результат - упрощение реализации способа, снижение материалоемкости и трудоемкости. Способ устранения местных углублений на асфальтобетонном покрытии автомобильных дорог включает зачистку углубления, размещение в нем гранулированной асфальтобетонной смеси из битума и наполнителя и формирование местного покрытия. При этом стенки и дно предварительно зачищенного местного углубления смачивают горючей жидкостью и размещают на дне сгораемый элемент из гофрированного листового материала, например картона, располагая после на нем, подобно покрывалу, опорный элемент из листового сетчатого материала, например полимерного волокна или стеклоткани, и затем на опорный элемент укладывают гранулированную асфальтобетонную смесь из битума и крупнодисперсного минерального наполнителя слоем, необходимым для заделки углубления, а перед формированием из нее уплотнением покрытия на месте углубления производят сжигание гофрированного сгораемого элемента в нем путем обеспечения его возгорания от поджога горючей жидкости на поверхностях углубления и подаче воздуха под опорный элемент путем нагнетания его насосом. 1 ил.
Изобретение относится к области дорожного строительства, в частности к способам устранения местных углублений на асфальтобетонном покрытии автомобильных дорог. Технический результат - обеспечение возможность приготовления асфальтобетонной смеси круглогодично и пластифицирования ее слоя непосредственно после укладки на дорожном полотне без применения энергоемкого оборудования, а также снижение материалоемкости и трудоемкости. Способ устранения местных углублений на асфальтобетонном покрытии автомобильных дорог включает зачистку углубления, укладку слоя гранулированной асфальтобетонной смеси, обеспечение пластифицирования битума в ней и последующее уплотнение слоя из асфальтобетонной смеси. Слой дорожного покрытия формируют однослойно или при необходимости послойно путем укладки на дно углубления слоя или очередного подслоя над ним из гранулированной асфальтобетонной смеси с добавлением к ней частиц из сгораемого вещества, например торфа, в количестве, необходимом для пластифицирования битума в ней и обеспечения сгорания частиц в нем с последующим его или их уплотнением в целом.
Наверх