Стабилизированное вяжущее, щебеночно-мастичная асфальтобетонная смесь на основе стабилизированного вяжущего и способ ее получения

Изобретение относится к производству щебеночно-мастичных асфальтобетонных смесей (ЩМАС), используемых для устройства верхних слоев покрытий автомобильных дорог и аэродромов. ЩМАС состоит из стабилизированного вяжущего, щебня прочных пород, песка из отсева дробления, минерального порошка, при следующем соотношении компонентов, мас.%: стабилизированное вяжущее - 5,0-7,0, щебень прочных пород - 53,0-80,0, песок из отсева дробления - 5,0-25,0, минеральный порошок - 10,0-15,0. Причем стабилизированное вяжущее включает битум БНД 60/90, эпоксидную смолу, полиэтиленполиамин, дивинилстирольный термоэластопласт (ДСТ-30-01) и талловое масло, при следующем соотношении компонентов, мас.%: битум - 79,94-87,98, эпоксидная смола - 2-6, полиэтиленполиамин - 0,02-0,06, термоэластопласт - 6-8, талловое масло - 4-6. Способ получения ЩМАС включает «сухое» перемешивание обезвоженных минеральных материалов при температуре 160-190°С с вяжущим, причем вяжущее готовят в следующей последовательности: в нагретый до 160°С битум вводят талловое масло, термоэластопласт и перемешивают в течение 30 мин в лопастной мешалке, затем в полученную смесь добавляют эпоксидную смолу и полиэтиленполиамин и продолжают перемешивание до растворения термоэластопласта в битуме. Технический результат заключается в увеличении физико-механических показателей ЩМАС. 3 н.п. ф-лы, 1 ил., 3 табл.

 

Изобретение относится к производству щебеночно-мастичных асфальтобетонных смесей, используемых для устройства верхних слоев покрытий автомобильных дорог и аэродромов.

На сегодняшний день устройство верхних слоев дорожного покрытия из щебеночно-мастичных асфальтобетонных смесей (ЩМАС) является наиболее перспективным и в России постоянно растет объем применения данного вида смеси.

Из уровня техники известно, что одним из условий получения ЩМАС является наличие в ней стабилизирующей добавки и повышенного количества вяжущего. «Стабилизирующую добавку» применяют для того, чтобы предотвратить стекание повышенного количества вяжущего с поверхности каменных материалов и тем самым обеспечить заполнение межкаменного пространства и однородность ЩМАС во время транспортировки и укладки.

В качестве прототипа выбрано техническое решение (ГОСТ 31015-2002. Смеси асфальтобетонные и асфальтобетон щебеночно-мастичные. Технические условия), где раскрыт способ приготовления горячих щебеночно-мастичных асфальтобетонных смесей марок ЩМА-10, ЩМА-15 и ЩМА-20 для устройства верхнего слоя покрытия дорожных одежд автомобильных дорог. Состав смесей по известному решению следующий, мас.%:

- щебень прочных пород фр. 5…10, или 5…15, или 5…20 мм - 55…95;

- песок дробленый (отсевы дробления прочных пород) - 5…30;

- минеральный порошок -10…20;

- стабилизирующая добавка - 0,2…0,5 (свыше 100%);

- битум вязкий или ПБВ - 5,5…7,5 (свыше 100%).

Согласно ГОСТ 31015-2002 стабилизирующая добавка - вещество, оказывающее стабилизирующее влияние на щебеночно-мастичную асфальтобетонную смесь и обеспечивающее устойчивость ее к расслаиванию.

Известно, что наибольшее распространение в дорожном строительстве получили искусственные стабилизирующие добавки, чаще всего целлюлозные (Viatop 66, Viatop Premium, Topcel, Antrocel-G/GA, Гасцел, СД-1, СД-Супер), некоторые синтетические волокна (Dolanit, Севипав), а также стабилизатор РТЭП (резиновый термоэластопласт) и модификатор «Унирем».

Недостатками ЩМАС на основе вышеуказанных стабилизирующих добавок является то, что они обладают невысокими показателями водостойкости при длительном водонасыщении, пределом прочности при 50°С, сдвигоустойчивости, устойчивости к колееобразованию, а также имеют большое водонасыщение. Это связано с неравномерным распределением стабилизирующих добавок в ЩМАС, так как их количество не превышает 1%, а время перемешивания всех компонентов смеси в производственных условиях составляет несколько минут. Кроме того, стабилизирующие добавки обладают низкой адгезионной способностью по отношению к вяжущему, то есть битуму, что требует дополнительного введения в смесь ЩМА адгезионных добавок. Также к недостаткам этих добавок можно отнести их высокую стоимость.

Задача изобретения направлена на достижение технического результата, заключающегося в увеличении физико-механических показателей ЩМАС: водостойкости при длительном водонасыщении, предела прочности при 20 и 50°С, сдвигоустойчивости, устойчивости к колееобразованию, а также снижении водонасыщения.

Это достигается тем, что щебеночно-мастичная асфальтобетонная смесь состоит из стабилизированного вяжущего, щебня прочных пород, песка из отсева дробления, минерального порошка, при следующем соотношении компонентов, мас. %:

стабилизированное вяжущее 5,0-7,0
щебень прочных пород 53,0-80,0
песок из отсева дробления 5,0-25,0
минеральный порошок 10,0-15,0

Причем стабилизированное вяжущее для щебеночно-мастичной асфальтобетонной смеси включает битум БНД 60/90, эпоксидную смолу, полиэтиленполиамин, дивинилстирольный термоэластопласт (ДСТ-30-01) и талловое масло, при следующем соотношении компонентов, мас. %:

битум БНД 60/90 79,94-87,98
эпоксидная смола 2-6
полиэтиленполиамин 0,02-0,06
дивинил стирольный термоэластопласт ДСТ-30-01 6-8
талловое масло 4-6

Также для достижения технического результата способ получения щебеночно-мастичной асфальтобетонной смеси включает «сухое» перемешивание обезвоженных щебня, песка из отсева дробления, минерального порошка при температуре 160-190°С с предварительно приготовленным стабилизированным вяжущим, причем его приготовление осуществляют в следующей последовательности: в нагретый до 160°С битум БНД 60/90 вводят талловое масло, дивинилстирольный термоэластопласт ДСТ-30-01 и перемешивают в течение 30 минут в лопастной мешалке, затем в полученную смесь добавляют эпоксидную смолу и полиэтиленполиамин и продолжают перемешивание до растворения дивинилстирольного термоэластопласта ДСТ-30-01 в битуме.

Характеристика материалов

1. Вяжущее

С целью приготовления стабилизированного вяжущего для ЩМА смеси используют битум марки БНД 60/90, удовлетворяющий требованиям ГОСТ 22245-90; эпоксидную смолу, соответствующую требованиям ГОСТ 10587-84; полиэтиленполиамин, удовлетворяющий требованиям ТУ 6-02-594-85; дивинилстирольный термоэластопласт ДСТ-30-01, удовлетворяющий требованиям ТУ 38-103267-80; талловое масло, удовлетворяющее требованиям ГОСТ 14845-79.

2. Щебень, соответствующий требованиям ГОСТ 8267, ГОСТ 3344 и ГОСТ 31015-2002.

3. Песок из отсевов дробления горных пород в соответствии с требованиями ГОСТ 8736 и ГОСТ 31015-2002.

4. Минеральный порошок, удовлетворяющий требованиям ГОСТ 52129-2003 и ГОСТ 31015-2002.

Введение в вяжущее (битум) специальных добавок в комплексе: эпоксидной смолы, полиэтиленполиамина, дивинилстирольного термоэластопласта ДСТ-30-01 и таллового масла переводит вяжущее в полимерно-армированное состояние и способствует получению ЩМАС с высоким показателям водостойкости при длительном водонасыщении, высоким пределом прочности на сжатие при 20 и 50°С, сдвигоустойчивостью, а также низким водонасыщением. Кроме того, стабилизированное вяжущее за несколько минут равномерно распределяется по поверхности минеральных материалов, делая смесь ЩМА однородной. При этом не происходит расслаивания смеси при ее транспортировании и укладке.

Использование таллового масла при приготовлении вяжущего увеличивает растворяющую способность углеводородной дисперсионной среды битума. Причем компоненты таллового масла обладают высоким сродством с ДСТ-30-01, а также эпоксидной смолой, что отражается на скорости их растворения в смеси битума и таллового масла.

Эпоксидная смола в комплексе с ДСТ-30-01 проявляют свойства полимерно-армированной добавки, структурируют битум, препятствуя его стеканию с минеральных материалов, и повышают сдвигоустойчивость и предел прочности на сжатие при температуре 50°С образцов, приготовленных с использованием ЩМАС. Кроме того, положительный эффект на показатель водостойкости при длительном водонасыщении и водонасыщение оказывает использование в составе вяжущего эпоксидной смолы и полиэтиленполиамина за счет того, что эти два компонента способствуют повышению адгезионных свойств вяжущего по отношению к минеральным материалам.

Анализ известных технических решений показал, что использование ДСТ-30-01, эпоксидной смолы, полиэтиленполиамин, а также таллового масла в асфальтобетонных смесях известно. Однако использование этих добавок для создания стабилизированного вяжущего для ЩМА смесей без дополнительного введения стабилизирующих добавок по ГОСТ 31015-2002 не известно.

Пример.

Для экспериментального подтверждения заявленного технического результата были приготовлены различные составы щебеночно-мастичных асфальтобетонных смесей (ЩМА-10, ЩМА-15, ЩМА-20), в которых в качестве материалов использовали:

- гранитный щебень Павловского карьера Воронежской области, соответствующий требованиям ГОСТ 8267, ГОСТ 3344 и ГОСТ 31015-2002;

- песок из отсевов дробления гранитного щебня Павловского карьера Воронежской области, соответствующий требованиям ГОСТ 8736 и ГОСТ 31015-2002;

- в качестве минерального порошка - известняковый порошок производства ООО «Недра», удовлетворяющий требованиям ГОСТ 52129-2003 и ГОСТ 31015-2002;

- битум марки БНД 60/90 Рязанского нефтеперерабатывающего завода, удовлетворяющий требованиям ГОСТ 22245-90;

- эпоксидную смолу ЭД-20 производства ЗАО «Завод органических продуктов», соответствующую требованиям ГОСТ 10587-84; полиэтиленполиамин производства ЗАО «Завод органических продуктов», удовлетворяющий требованиям ТУ 6-02-594-85;

- дивинилстирольный термоэластопласт ДСТ-30-01 производства ООО «Химторг», удовлетворяющий требованиям ТУ 38-103267-80;

- талловое масло производства ООО «Катион», удовлетворяющее требованиям ГОСТ 14845-79.

Для экспериментальной проверки заявленного изобретения были приготовлены 3 варианта ЩМА смесей разработанного состава (ЩМА-10, ЩМА-15, ЩМА-20), а также 3 варианта смеси ЩМА «Прототип» традиционного состава (ЩМА-10 «Прототип», ЩМА-15 «Прототип», ЩМА-20 «Прототип») с использованием полимер-битумного вяжущего (ПБВ 60) и стабилизирующей добавки Viatop-66. Составы щебеночно-мастичных асфальтобетонных смесей разработанного и традиционного составов представлены в таблице 1. Зерновые составы щебеночно-мастичных асфальтобетонных смесей ЩМА-10, ЩМА-15, ЩМА-20, удовлетворяющие требованиям ГОСТ31015-2002, представлены в таблице 2.

Приготовление щебеночно-мастичной смеси ЩМА производили в следующем порядке. Предварительно готовили стабилизированное вяжущее. Для этого в нагретый до 160°С битум БНД 60/90 вводили талловое масло, ДСТ-30-01 и перемешивали в течение 30 минут в лопастной мешалке лабораторного типа, затем в полученную смесь добавляли эпоксидную смолу и полиэтиленполиамин и продолжали перемешивание до растворения ДСТ-30-01 в битуме. Однородность оценивали визуально с помощью стеклянной палочки, извлеченной из вяжущего при температуре приготовления согласно ОДМ 218.2.003-2007. Приготовленное таким способом стабилизированное вяжущее затем подавалось в лабораторный асфальтосмеситель на предварительно обезвоженные и разогретые до 160-190°С щебень, песок из отсева дробления щебня, известняковый порошок. «Сухое» перемешивание минеральных материалов (до подачи стабилизированного вяжущего) осуществлялось в течение 1 мин, «мокрое» (с добавлением приготовленного стабилизированного вяжущего) - до полного обволакивания стабилизированным вяжущим каменных материалов. Далее из ЩМАС готовились цилиндрические образцы по стандартной методике ГОСТ 12801-98.

Приготовление ЩМА смеси традиционного состава осуществлялось по стандартной методике ГОСТ 12801-98. Физико-механические характеристики ЩМАС различных составов представлены в таблице 3.

Из приведенных в таблице 3 данных следует, что заявляемая щебеночно-мастичная смесь по своим физико-механическим показателям значительно превышает свойства традиционного ЩМА, приготовленного с использованием стабилизирующей добавки Viatop-66 и полимер-битумного вяжущего (ПБВ 60). ЩМА разработанного состава характеризуется повышенными физико-механическими показателями: пределом прочности при сжатии при 20 и 50°С, сдвигоустойчивости, трещиностойкости и водостойкости при длительном водонасыщении.

Были проведены исследования образцов, приготовленных на основе ЩМАС разработанных составов и составов «Прототип» на устойчивость к колееобразованию. Испытания проводили с использованием оборудования InfraTest. Результаты представлены на фиг. 1. Из представленных результатов видно, что образцы, приготовленные из ЩМАС разработанных составов, имеют меньшую глубину колеи, по сравнению с образцами на основе составов ЩМАС «Прототип». Так, например, образец ЩМА-20 через 20 тыс. проходов колеса показал глубину колеи равной 3 мм, образец ЩМА-20 «Прототип» - 4,6 мм.

Полученные результаты показали, что все разработанные составы ЩМАС обеспечивают высокую устойчивость к образованию колеи. Причем величина колеи образцов асфальтобетона на основе ЩМАС разработанных составов меньше по сравнению со значениями образцов для ЩМАС, в составе которых использовался широко известный зарубежный аналог под коммерческим названием Viatop-66 (прототип).

Таким образом, экспериментально установлено, что создание стабилизированного вяжущего для ЩМА смесей без дополнительного введения стабилизирующих добавок по ГОСТ 31015-2002 возможно, о чем свидетельствуют высокие физико-механические показатели щебеночно-мастичного асфальтобетона разработанных составов.

1. Стабилизированное вяжущее для щебеночно-мастичной асфальтобетонной смеси, включающее битум БНД 60/90, эпоксидную смолу, полиэтиленполиамин, дивинилстирольный термоэластопласт ДСТ-30-01 и талловое масло при следующем соотношении компонентов, мас.%:

битум БНД 60/90 79,94-87,98
эпоксидная смола 2-6
полиэтиленполиамин 0,02-0,06
дивинилстирольный термоэластопласт ДСТ-30-01 6-8
талловое масло 4-6

2. Щебеночно-мастичная асфальтобетонная смесь, состоящая из стабилизированного вяжущего по п.1, щебня прочных пород, песка из отсева дробления, минерального порошка при следующем соотношении компонентов, мас.%:

стабилизированное вяжущее 5,0-7,0
щебень прочных пород 53,0-80,0
песок из отсева дробления 5,0-25,0
минеральный порошок 10,0-15,0

3. Способ получения щебеночно-мастичной асфальтобетонной смеси по п.2, включающий «сухое» перемешивание обезвоженных щебня, песка из отсева дробления, минерального порошка при температуре 160-190°C с предварительно приготовленным стабилизированным вяжущим по п.1, причем его приготовление осуществляют в следующей последовательности: в нагретый до 160°С битум БНД 60/90 вводят талловое масло, дивинилстирольный термоэластопласт ДСТ-30-01 и перемешивают в течение 30 мин в лопастной мешалке, затем в полученную смесь добавляют эпоксидную смолу и полиэтиленполиамин и продолжают перемешивание до растворения дивинилстирольного термоэластопласта ДСТ-30-01 в битуме.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к использованию производного фосфата для промотирования адгезии между битумом и заполнителями в композиции асфальта. Кроме того, изобретение относится к композиции, содержащей битум и производное фосфата.

Изобретение относится к производству дорожно-строительных материалов, а именно к способам приготовления холодных органоминеральных смесей на основе минеральных наполнителей и органических вяжущих.

Изобретение относится к области строительного материаловедения, в частности к дорожному строительству, и может быть использовано при производстве ремонтных работ дорожных покрытий.
Изобретение относится к дорожному покрытию, содержащему асфальтовый композиционный материал, в состав которого входят окисленный продувкой воздухом в присутствии кислоты асфальт и полимер, содержащий эпоксигруппы, причем указанное дорожное покрытие представляет собой такое дорожное покрытие, которое часто подвергается воздействию масляных фракций нефти, а более конкретно - к дорожному покрытию, укладываемому на посадочных площадках летного поля аэродромов, на полосах автомобильных дорог, выделенных для движения автомобильного транспорта, и/или на проезжей части топливозаправочных станций, а также к способу приготовления такого асфальтового композиционного материала, к смеси, состоящей из наполнителя и асфальтового композиционного материала указанного типа.

Изобретение относится к строительству и ремонту покрытий автомобильных дорог и аэродромов, в частности к возведению асфальтобетонных пандусов. .

Изобретение относится к области строительства, а именно к способам ремонта дорожных покрытий. .

Изобретение относится к дорожностроительным материалам и может быть использовано для устройства основа- НИИ дорожных одежд. .

Изобретение может быть использовано в производстве строительных материалов на известковой или цементной основе, асфальта. Способ восстановления шестивалентного хрома в оксидных твердых материалах включает смешивание оксидного твердого материала, содержащего Cr(VI), с углеродсодержащим соединением.

Изобретение относится к добавке для эмульсии битума, которая представляет собой особую смесь алкоксилированных соединений с низким и высоким содержанием групп окиси алкилена в комбинации с алюминийсодержащим полимером.

Изобретение относится к специализированным массам для дорожного покрытия, а именно к массам для гидроизоляционного слоя. Брикеты битумной массы содержат битум, резиновую крошку, парабановую кислоту, щебень и песок.

Изобретение относится к использованию производного фосфата для промотирования адгезии между битумом и заполнителями в композиции асфальта. Кроме того, изобретение относится к композиции, содержащей битум и производное фосфата.

Изобретение относится к способам получения полимерно-битумных вяжущих, которые могут быть использованы при строительстве дорог. Способ получения полимерно-битумного вяжущего заключается во введении при перемешивании в битум при температуре 140-150°С смеси гудрона с условной вязкостью при 80°С 60-300 с и дистиллятной фракции 540-610°С в соотношении 3:1, взятой в количестве 30-60 мас.% от массы композиции, а затем блок-сополимера алкадиена и стирола в количестве 3,0-3,5 мас.% до полного растворения.

Изобретение относится к полимербитумным добавкам, которые могут быть использованы в асфальтобетонах, тонкослойных защитных покрытиях, а именно для практического применения при изготовлении покрытия шоссейных дорог на основе щебеночно-мастичных асфальтобетонов.

Изобретение относится к битумной композиции и к способу ее получения. Битумная композиция включает в себя битум, первую присадку, содержащую по меньшей мере одну функциональную группу сложного эфира жирной кислоты, насыщенной или ненасыщенной, имеющей линейную или разветвленную углеводородную цепь, содержащую от 4 до 36 атомов углерода, необязательно замещенную по меньшей мере одной гидроксильной группой, и вторую присадку, содержащую по меньшей мере один органический гелеобразователь.

Изобретение относится к битумным композициям и может быть использовано для получения битумных композиций, применяемых в дорожном строительстве. Композиция включает смесь окисленного битума и тяжелого газойля каталитического крекинга, при этом в качестве окисленного битума содержит продукт окисления кислородом воздуха утяжеленного гудрона с ВУ80 102-132 с и дополнительно содержит линейный блок-сополимер на основе стирола и бутадиена при определенном соотношении компонентов.
Изобретение относится к стабилизирующим добавкам, предназначенным для использования в щебеночно-мастичных асфальтобетонах. Стабилизирующая добавка в виде гранул для щебеночно-мастичного асфальтобетона включает стабилизирующий материал - минеральное волокно, имеющее капиллярную структуру, органическое связующее – битум и резиновый порошок при следующем соотношении компонентов состава, мас.%: стабилизирующий материал 60-90, резиновый порошок 5-20, органическое связующее 5-20.

Изобретение относится к дорожно-строительным материалам, а именно к модифицирующей композиции для асфальтобетонной смеси, и может быть использовано при устройстве покрытий автомобильных дорог, мостов, аэродромов и гидротехнических сооружений.

Изобретение относится к использованию производного фосфата для промотирования адгезии между битумом и заполнителями в композиции асфальта. Кроме того, изобретение относится к композиции, содержащей битум и производное фосфата.

Изобретение относится к производству щебеночно-мастичных асфальтобетонных смесей, используемых для устройства верхних слоев покрытий автомобильных дорог и аэродромов. ЩМАС состоит из стабилизированного вяжущего, щебня прочных пород, песка из отсева дробления, минерального порошка, при следующем соотношении компонентов, мас.: стабилизированное вяжущее - 5,0-7,0, щебень прочных пород - 53,0-80,0, песок из отсева дробления - 5,0-25,0, минеральный порошок - 10,0-15,0. Причем стабилизированное вяжущее включает битум БНД 6090, эпоксидную смолу, полиэтиленполиамин, дивинилстирольный термоэластопласт и талловое масло, при следующем соотношении компонентов, мас.: битум - 79,94-87,98, эпоксидная смола - 2-6, полиэтиленполиамин - 0,02-0,06, термоэластопласт - 6-8, талловое масло - 4-6. Способ получения ЩМАС включает «сухое» перемешивание обезвоженных минеральных материалов при температуре 160-190°С с вяжущим, причем вяжущее готовят в следующей последовательности: в нагретый до 160°С битум вводят талловое масло, термоэластопласт и перемешивают в течение 30 мин в лопастной мешалке, затем в полученную смесь добавляют эпоксидную смолу и полиэтиленполиамин и продолжают перемешивание до растворения термоэластопласта в битуме. Технический результат заключается в увеличении физико-механических показателей ЩМАС. 3 н.п. ф-лы, 1 ил., 3 табл.

Наверх