Асфальтобетонная смесь


 


Владельцы патента RU 2460703:

Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Сибирский федеральный университет" (RU)

Изобретение относится к дорожно-строительным материалам, а именно к составам асфальтобетонной смеси на основе нефтяного вязкого битума и заполнителей, которые могут быть использованы при строительстве и ремонте автомобильных дорог, а также аэродромных покрытий. Технический результат: улучшение физико-механических свойств асфальтобетона на основе новых составов смесей. Асфальтобетонная смесь содержит битум, щебень, природный и дробленый песок и минеральный порошок, в качестве которого она содержит кеки - отходы производства цветных металлов и известняковую муку в соотношении от 1:2,3 до 1:1,5, при суммарном содержании оксидов железа и алюминия (Fе2О3+Аl2О3) не более 7%, при следующем соотношении компонентов, мас.%: нефтяной битум - 5,2-5,7, щебень - 19,0-23,5, отсев дробления - 47,2-52,1, песок природный - 17,9-19,0, минеральный порошок - 4,7-5,7. 7 табл.

 

Изобретение относится к дорожно-строительным материалам, а именно к составам асфальтобетонной смеси на основе нефтяного вязкого битума и заполнителей, которые могут быть использованы при строительстве и ремонте автомобильных дорог, а также аэродромных покрытий.

Известна асфальтобетонная смесь, содержащая песок, битум и минеральный порошок из частично измельченного до размера не свыше 1,25 мм бывшего в употреблении асфальтобетона при содержании его в смеси от 1 до 20 мас.% (Патент №2354623 С1, дата приоритета 28.08.2007, дата публикации 10.05.2009, авторы Лупанов А.П. и др. RU).

Недостатком известной смеси является ограниченная сырьевая база в связи с тем, что в ее составе используют минеральный порошок из бывшего в употреблении асфальтобетона, измельченного в специальном электромагнитном измельчителе с предварительным фрезерованием асфальтобетона дорожной фрезой и последующим дроблением и разделением асфальтобетонной крошки на фракции при помощи дробильно-сортировочной установки, что также свидетельствует о высокой энергоемкости процесса подготовки минерального порошка.

Известна также асфальтобетонная смесь, армированная древесными волокнами и содержащая щебень, песок, битум, активный минеральный порошок при следующем соотношении компонентов, мас.%: древесные волокна 0,3-0,7; битум марки БНД 60/90 5,7-6,9; щебень, фракции 5-15 мм 37,76-45,29; отсев крупной фракции щебня с размерами частиц 0,071-5 мм 49,0-37,14; активный минеральный порошок, фракция с размерами частиц 0,071-0,315 мм 6,64-9,97 (Патент №2262491 С2, дата приоритета 03.02.2003, дата публикации 10.08.2004, авторы Телюфанова О.П. и др. RU).

Недостатком известной смеси является низкая водостойкость асфальтобетона, ограничивающая срок службы дорожного покрытия с использованием этой асфальтобетонной смеси, что связано с наличием в ее составе древесных волокон.

В качестве прототипа принята асфальтобетонная смесь, содержащая щебень, песок, минеральный порошок и битум, рационально подобранные в соответствии с требованиями стандарта (ГОСТ 9128-97 «Смеси асфальтобетонные дорожные, аэродромные и асфальтобетон». - М.: МНТКС, 1998, прототип).

Недостатком прототипа следует признать низкий предел прочности и низкую водостойкость асфальтобетона на основе регламентированных стандартом смесей.

Задача, решаемая посредством предлагаемых составов асфальтобетонных смесей, состоит в расширении сырьевой базы путем использования техногенных отходов промышленного производства для получении асфальтобетона с улучшенными физико-механическими свойствами на основе новых составов смесей.

Технический результат, получаемый при реализации асфальтобетонных смесей предлагаемых составов, состоит в повышении предела прочности и водостойкости асфальтобетона.

Для достижения обеспечиваемого изобретением технического результата асфальтобетонная смесь, содержащая битум, щебень, природный и дробленый песок и минеральный порошок, согласно изобретению, в качестве минерального порошка содержит кеки - отходы производства цветных металлов и известняковую муку в соотношении от 1:2,3 до 1:1,5, при суммарном содержании оксидов железа и алюминия (Fe2O3+Аl2О3) не более 7%, при следующем соотношении компонентов, мас.%: нефтяной битум 5,2-5,7; щебень 19,0-23,5; отсев дробления 47,2-52,1; песок природный 17,9-19,0; минеральный порошок (кеки+известняковая мука) 4,7-5,7.

Для осуществления изобретения производят отбор и подготовку компонентов для их перемешивания в соответствии с требованиями стандартов:

- ГОСТ 9128-97 «Смеси асфальтобетонные дорожные, аэродромные и асфальтобетон». - М.: МНТКС, 1998;

- ГОСТ Р 52129-2003 «Порошок минеральный для асфальтобетонных и органоминеральных смесей». - М.: МНТКС, 2003;

- ГОСТ 12801-98 «Материалы на основе органических вяжущих для дорожного и аэродромного строительства». - М.: МНТКС, 1998.

Использование в качестве минерального порошка смеси кеков, являющихся отходами при производстве цветных металлов, и известняковой муки допустимо ГОСТами и обосновано следующими факторами.

Порошок кеков получают путем тонкого измельчения в мельницах просушенной пастообразной массы, образующейся в виде отходов при производстве цветных металлов. По классификации ГОСТа Р 52129-2003 его можно отнести к порошкам марки МП-2 - порошки из некарбонатных горных пород, твердых и порошкообразных отходов промышленного производства. Химический состав кеков, например, Красноярского завода цветных металлов приведен в табл.1.

Таблица 1
Химический состав кеков
Химический состав, мас.%
SiO2 Al2O3 2О3 CaO MgO SO3 N2O Сl
0,4-3,5 0,2-1,5 11,5-21,5 20,0-35,0 1,0-3,5 4,5-7,5 1,0-2,3 0,02-10,0

Из табл.1 видно, что кеки имеют сложный минералогический состав, но на свойства асфальтобетона оказывают влияние, в основном, оксиды железа и алюминия и свободная окись кальция. В соответствии с требованиями ГОСТа Р 52129-2003 к минеральному порошку для асфальтобетона предъявляются требования по суммарному содержанию оксида алюминия Аl2О3 и оксида железа Fе2О3, которое для активированных минеральных порошков должно быть не более 7% и для неактивированных 1,7%, а содержание свободной активной извести (CaO) должно быть не более 3%. Согласно табл.1, химический состав кеков не соответствует требованиям ГОСТа Р 52129-2003 по содержанию оксида железа Fе2О3 и оксида алюминия Аl2O3, а свободной CaO кеки не содержат.Зерновой состав кеков в сравнении с требованиями ГОСТа Р 52129-2003 для порошков марки МП-2 приведен в табл.2.

Таблица 2
Зерновой состав кеков
Размер сит, мм Частные остатки, г Частные остатки, % Полные остатки, % Прошло через сито, % Требования ГОСТа для МП-2
1,25 0 0 0 100 Не менее 95
0,63 0 0 0 100
0,315 3,44 6,88 6,88 93,12 От 80 до 95
0,16 7,68 15,36 22,24 77,76
0,071 8,04 16,08 38,32 61,68 Не менее 60
Дно 30,84 61.68 100 0
Сумма 50,00 100,00

Как видно из табл.2 по зерновому составу кеки отвечают требованиям ГОСТа Р 52129-2003.

Физико-механические свойства кеков в сравнении с требованиями ГОСТа Р 52129-2003 для порошков марки МП-2 приводятся в табл.3.

Таблица 3
Физико-механические свойства кеков
Наименование показателей Свойства Требования ГОСТа для МП-2
Истинная плотность, г/см3 2,42 -
Средняя плотность, г/см 1,19 -
Пористость, % 50,8 Не более 40
Набухание из смеси порошка с битумом, % 2,8 Не более 3,0
Водостойкость образцов из смеси порошка с битумом 0,65 Не менее 0,7
Показатель битумоемкости, г 107,6 Не более 80
Влажность, % по массе 0,61 Не более 2,5
Содержание водорастворимых соединений, % 8,37 Не более 6

Как видно из таблицы, кеки по пористости, водостойкости, показателю битумоемкости и содержанию водорастворимых соединений не отвечает требованиям ГОСТа. Однако возможность и необходимость их применения в асфальтобетоне связана с тем, что кеки имеют тонкий зерновой состав, соответствующий требованиям ГОСТа, являются отходами производства цветной металлургии, требующими утилизации, что связано с большими затратами, и, наконец, стоимость кеков намного меньше стоимости стандартных карбонатных минеральных порошков. Применение кеков в производстве предлагаемой асфальтобетонной смеси позволит расширить сырьевую базу и утилизировать кеки, сократить расходы на производство минерального порошка, являющегося дефицитным компонентом асфальтобетона.

Для корректировки химического состава и физико-механических свойств кеков предлагается их разбавлять известняковой мукой, выпускаемой Красноярским химико-металлургическим заводом по ТУ 574-004-00196533-2009.

Количество известняковой муки и кеков можно подсчитать по формуле:

, где

mисх. - суммарное процентное содержание в исходных кеках оксидов (Fе2O3+Аl2O3);

mконеч. - конечное процентное содержание оксидов (Fе2O3+Аl2O3) в смеси кеков с известняковой мукой;

mизв.муки - масса (кг, г) известняковой муки, которую необходимо добавить к кекам для получения требуемого содержания оксидов (Fе2O3+Аl2O3);

mкеков - масса (кг, г) исходных кеков.

Известняковая мука по классификации ГОСТа Р 52129-2003 относится к марке МП-1 - порошки, неактивированные и активированные из осадочных (карбонатных) горных пород. В таблице №4 приводится зерновой состав известняковой муки в сравнении с требованиями ГОСТа Р 52129-2003 для порошков марки МП-1.

Таблица 4
Зерновой состав известняковой муки
Размер сит, мм Частные остатки, г Частные остатки, % Полные остатки, % Прошло через сито, % Требования ГОСТ для МП-1
1,25 0 0 0 100 Не менее 100
0,63 0 0 0 100
0,315 0,01 0,01 0,01 99,99 Не менее 90
0,16 5,81 5,81 5,82 94,18
0,071 14,78 14,78 20,60 79,40 От 70 до 80
Дно 79,40 79,40 100,00 0
Сумма 100 100

Как видно из табл.4, известняковая мука по зерновому составу отвечает требованиям ГОСТа Р 52129-2003. Физико-механические свойства известняковой муки в сравнении с требованиями ГОСТа для порошков марки МП-1 приводятся в табл.5.

Таблица 5
Физико-механические свойства известняковой муки
Наименование показателя Значение Требования ГОСТ для МП-1
Пористость, % 33,21 Не более 35
Набухание образцов из смеси порошка с битумом, %
0,92 Не более 2,5
Влажность, % по массе 0,24 Не более 1,0
Истинная плотность, г/см3 2,65 -
Средняя плотность, г/см3 1,77 -
Битумоемкость, г 65 -

Как видно из табл.5, по всем физико-механическим свойствам известняковая мука отвечает требованиям ГОСТа Р 52129-2003.

В примерах использовался минеральный порошок, состоящий из кеков и известняковой муки, двух составов (мас.%):

состав №1 состав №2
кеки 30 40
известняковая мука 70 60

Составы минерального порошка подсчитаны на основании данных по химическому анализу кеков с учетом суммарного содержания в них оксидов железа и оксида алюминия (Fе2O3+Аl2О3) по формуле (1).

Преимущества предлагаемых асфальтобетонных смесей с применением в качестве минерального порошка кеков и известняковой муки показаны на составах мелкозернистых смесей, которые по своим гранулометрическим составам удовлетворяют требованиям ГОСТ 9128-97, предъявляемым к смесям типа «Б» марки II.

На полученном минеральном порошке готовили четыре состава асфальтобетонной смеси (табл.6). Асфальтобетонная смесь была приготовлена на Красноярском асфальтобетонном заводе ДСУ-2 (дорожно-строительного управления) «Красавтодорстроя».

Таблица 6
Составы асфальтобетонной смеси
Компоненты Содержание составов, мас.%
1 2 3 4
Битум 5,2 5,7 5,2 5,7
Щебень 19,0 23,5 19,0 23,5
Отсев дробления 52,1 47,2 52,1 47,2
Песок природный 19,0 17,9 19,0 17,9
Минеральный порошок состава №1 4,7 5,7
Минеральный порошок состава №2 4,7 5,7

Приготовленная асфальтобетонная смесь была уложена на территории этого же асфальтобетонного завода и испытана в лаборатории ДСУ-2. Качество асфальтобетона определялось по ГОСТовским методикам (ГОСТ 12801-98 «Материалы на основе органических вяжущих для дорожного и аэродромного строительства», МНТКС, Москва, 1998) и сравнивалось со свойствами асфальтобетона по ГОСТ 9128-97 для III-й дорожно-климатической зоны.

Свойства указанных составов приведены в табл.7.

Таблица 7
Свойства асфальтобетонных смесей
Показатели Предлагаемые составы ГОСТ 9128-97
1 2 3 4
Средняя плотность асфальтобетона, г/см3 Не нормир.
2,59 2,59 2,37 2,38
Предел прочности при сжатии, МПа, при:
20°С 4,44 4,77 2,67 2,74 Не менее 2,2
50°С 1,74 1,10 1,16 1,13 Не менее 1,0
0°С 8,52 8,37 5,09 4,90 Не более 12
Коэффициент водостойкости 1,03 0,98 1,07 1,12 Не менее 0,85
Коэффициент водостойкости
при длительном 0,83 0,78 0,89 0,88 Не менее 0,75
водонасыщении
Водонасыщение, % объема 2,83 2,28 2,47 2,21 1,5-4,0

Как видно из табл.7, по пределу прочности при 20, 50, 0°С и водостойкости предлагаемые составы асфальтобетона имеют лучшие показатели, чем известные составы (по прототипу).

Асфальтобетонная смесь, содержащая битум, щебень, природный и дробленый песок и минеральный порошок, отличающаяся тем, что в качестве минерального порошка содержит кеки - отходы производства цветных металлов и известняковую муку в соотношении от 1:2,3 до 1:1,5 при суммарном содержании оксидов железа и алюминия (Fе2О3+Аl2О3) не более 7% при следующем соотношении компонентов, мас.%:

нефтяной битум 5,2-5,7
щебень 19,0-23,5
отсев дробления 47,2-52,1
песок природный 17,9-19,0
минеральный порошок
(кеки + известняковая мука) 4,7-5,7


 

Похожие патенты:

Изобретение относится к способу получения композиции модификатора асфальта, включающему получение триблок-сополимера путем блок-сополимеризации винилароматического углеводорода и соединения диена с сопряженными двойными связями в результате анионной полимеризации с использованием органического анионного инициатора в реакторе, содержащем углеводородный растворитель, где стадия получения блок-сополимера включает формирование винилароматического блока путем добавления винилароматического углеводорода в реактор, включающий углеводородный растворитель, и затем введение в него органического анионного инициатора; формирование блока диена с сопряженными двойными связями, присоединенного к концу винилароматического блока, путем добавления соединения диена с сопряженными двойными связями в реактор; введение функциональной добавки, выбранной из группы, состоящей из соединений, представленных формулой 1, в реактор; и получение композиции модификатора асфальта, включающей блок-сополимер и функциональную добавку, путем удаления углеводородного растворителя, в формуле 1 сумма n+m+m' составляет до 35, n является целым числом от 1 до 5, каждое из m и m' является целым числом, равным, по меньшей мере, 1, и Х является сложной эфирной группой [-С(=O)O-].
Изобретение относится к стабилизирующим добавкам, которые используются в асфальтобетонных смесях, и могут найти применение при изготовлении дорожных покрытий при использовании щебеночно-мастичных асфальтобетонов.
Изобретение относится к строительству автомобильных дорог и может быть использовано для устройства верхних слоев дорожных одежд во всех климатических зонах. .
Изобретение относится к способу получения модифицированной полимером композиции битумного вяжущего по существу в отсутствие сшивающих агентов, включающий нагрев битумного компонента в баке с мешалкой до температуры от 160 до 221°С, добавление композиции блок-сополимера к битумному компоненту с одновременным перемешиванием битумного компонента для образования гомогенной смеси битумного компонента и композиции блок-сополимера и продолжение перемешивания гомогенной смеси с одновременным поддержанием температуры от 180 до 221°С в течение общего периода времени от 2 до 30 часов с образованием, вследствие этого, отвержденной композиции битумного вяжущего, модифицированной полимером.
Изобретение относится к составам грунтовок для защиты от коррозии стальных трубопроводов, предназначенных для транспортировки газа, нефти, воды и других жидкостей, а также металлических резервуаров и нефтехранилищ, промышленно-гражданского строительства, производства гидроизоляционных материалов.
Изобретение относится к дорожному строительству, а именно к способу получения серобитума для производства сероасфальтобетона. .

Изобретение относится к химическим композициям на основе битума. .

Изобретение относится к нефтехимии, конкретно к битумным вяжущим, и может быть использовано при получении асфальтобетонов для дорожных строительных работ. .
Изобретение относится к строительству автомобильных дорог и может быть использовано для устройства верхних слоев дорожных одежд во всех климатических зонах. .

Изобретение относится к области дорожного строительства, а именно производству дорожно-строительных материалов, и может быть использовано при устройстве и ремонте покрытий автомобильных дорог, полов промышленных зданий.

Изобретение относится к строительству и ремонту автомобильных дорог и может быть использовано для устройства слоев покрытий. .
Изобретение относится к дорожно-строительным материалам, а именно к составам активированных минеральных порошков, и может быть использовано при строительстве асфальтобетонных покрытий.

Изобретение относится к области дорожно-строительных материалов и может быть использовано для строительства, ремонта и капитального ремонта дорожных асфальтобетонных покрытий, а также для устройства и ремонта слоев проезжей части мостов и путепроводов.

Изобретение относится к дорожному строительству, а именно к технологии приготовления щебеночно-мастичных асфальтобетонных смесей для устройства верхнего слоя покрытия автомобильных дорог.

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

Изобретение относится к дорожно-строительным материалам и может быть использовано для устройства оснований и покрытий автомобильных дорог
Наверх