Модифицирующая добавка для асфальтобетона
Владельцы патента RU 2766581:
Шварцман Дмитрий Игоревич (RU)
Напартович Максим Анатольевич (RU)
Гершевич Марк Иосифович (RU)
Модифицирующая добавка для асфальтобетона, включающая смесь углеродных наноматериалов. Добавка характеризуется тем, что углеродные наноматериалы распределены в минеральном порошке и включают одностенные углеродные нанотрубки, многостенные углеродные нанотрубки, графен и углеродные нановолокна при следующем соотношении компонентов, мас.%: одностенные углеродные нанотрубки 0,01-15%, многостенные углеродные нанотрубки 0,01-15%, графен 0,01-15%, углеродные нановолокна 0,01-15%, минеральный порошок – остальное. Техническим результатом, обеспечиваемым приведенной совокупностью признаков, является добавка, приводящая к улучшению эксплуатационных и физико-механических свойств асфальтобетона. 5 пр., 2 ил.
Изобретение относится к области строительного производства в автодорожной отрасли и может быть применено при изготовлении асфальтобетона, в том числе с использованием нанотехнологий.
Дорожное покрытие является дорогостоящим и сложным в строительстве и в содержании инженерно-техническим сооружением. Подбор оптимального битумного вяжущего вместе с гранулометрическим составом щебня, исходя из эксплуатационных условий конечного дородного полотна, остается самой приоритетной задачей в настоящее время.
Битумные вяжущие, даже подобранные согласно принятым государственным стандартам, не всегда могут обеспечить требуемый межремонтный пробег асфальтобетонных смесей. Именно недостаточное качество битумных смесей является главной причиной низкой долговечности асфальтобетонов (хрупкость в температурном диапазоне ниже -20°C в сочетании с сильным размягчением в диапазоне выше 50°C).
Для удовлетворения реальных требований климатических условий окружающей среды и особенностей автомобильного трафика необходимо использование различных добавок и модификаторов в составе битумных вяжущих. Часто в качестве таких модификаторов применяются добавки на основе стирол-бутадиен-стирол.
Наиболее близким по технической сущности является способ введения одностенных и/или двустенных и/или многостенных углеродных нанотрубок в состав адгезионных добавок для асфальтового покрытия и применение одностенных и/или двустенных и/или многостенных углеродных нанотрубок в составе адгезионных добавок (патент RU 2675515, Опубликовано: 19.12.2018 Бюл. № 35). Способ заключается во введении одностенных и/или двустенных и/или многостенных углеродных нанотрубок в состав адгезионных добавок для асфальтового покрытия посредством размешивания на измельчающих и валковых мельницах. Недостатком данного технического решения является многостадийность и высокое энергопотребление.
Заявленное изобретение направлено на решение задачи по созданию новой технологии, обеспечивающей получение асфальтобетона с улучшенными эксплуатационными характеристиками.
Задача решается тем, что модифицирующая добавка включает смесь углеродных наноматериалов, которые распределены в минеральном порошке и включают одностенные углеродные нанотрубки, многостенные углеродные нанотрубки, графен и углеродные нановолокна при следующем соотношении компонентов, масс. %:
- одностенные углеродные нанотрубки - 0,01 - 15%,
- многостенные углеродные нанотрубки - 0,01 - 15%,
- графен - 0,01 - 15%,
- углеродные нановолокна - 0,01 - 15%
- минеральный порошок – остальное.
Техническим результатом, обеспечиваемым приведенной совокупностью признаков, является добавка, приводящая к улучшению эксплуатационных и физико-механических свойств асфальтобетона.
Модифицирующая добавка представляет собой углеродный наноматериал (УНМ), распределенный в матрице нефтяного экстракта марки А при следующем соотношении компонентов, масс. %:
- одностенные углеродные нанотрубки - 0,01 - 15%,
- многостенные углеродные нанотрубки - 0,01 - 15%,
- графен - 0,01 - 15%,
- углеродные нановолокна - 0,01 - 15%
- минеральный порошок – остальное.
Смесь производится путем распределения углеродных наноматериалов в минеральном порошке в шаровой мельнице с возможностью осуществления процесса в сухом потоке.
Одностенные углеродные нанотрубки, многостенные углеродные нанотрубки, графен и углеродные нановолокна используются любых производителей и марок.
В качестве минерального порошка используется минеральный порошок МП-1 активированный и не активированный, соответствующий ГОСТ 32761-2014, ГОСТ Р 52129-2003.
Получаемый продукт представляет собой сухой порошок. Получение смеси в качестве порошка приводит к упрочнению дорожной одежды, улучшение эксплуатационных свойств.
Данную добавку используют для модификации асфальтобетонной смеси (АБС). При приготовлении АБС смесь добавляется непосредственно в бункер АБЗ в финальной стадии производства АБС. Схема введения добавки показана на фиг.1, где 1 – бункер подачи минерального порошка, 2 – бункер подачи УНМ, 3 – весы, 4 – шаровая мельница, 5 – бункер приготовления АБС.
Введение модифицирующей добавки различного состава (из указанных ниже) в количестве 4% от массы АБС привело к изменению основных показателей образцов Маршалла (таблица №1 – см. фиг.2).
Ниже приведены примеры различных составов модифицирующей добавки.
Пример 1. Модифицирующая добавка включает:
- одностенные углеродные нанотрубки - 0,01 %,
- многостенные углеродные нанотрубки – 15 %,
- графен - 10 %,
- углеродные нановолокна - 0,01%
- минеральный порошок – 74,98%.
Пример 2. Модифицирующая добавка включает:
- одностенные углеродные нанотрубки – 7,5 %,
- многостенные углеродные нанотрубки – 7,5 %,
- графен - 0,01 %,
- углеродные нановолокна – 15%
- минеральный порошок – 69,99%.
Пример 3. Модифицирующая добавка включает:
- одностенные углеродные нанотрубки – 15 %,
- многостенные углеродные нанотрубки – 0,01 %,
- графен - 5 %,
- углеродные нановолокна – 7,5%
- минеральный порошок – 72,49%.
Пример 4. Модифицирующая добавка включает:
- одностенные углеродные нанотрубки – 10 %,
- многостенные углеродные нанотрубки – 3 %,
- графен - 15 %,
- углеродные нановолокна – 1%
- минеральный порошок – 71%.
Пример 5. Модифицирующая добавка включает:
- одностенные углеродные нанотрубки – 5,4 %,
- многостенные углеродные нанотрубки – 8 %,
- графен – 7,5 %,
- углеродные нановолокна - 5%
- минеральный порошок – 74,1%.
Пример 6. Модифицирующая добавка включает:
- одностенные углеродные нанотрубки – 2,7 %,
- многостенные углеродные нанотрубки – 12 %,
- графен – 2 %,
- углеродные нановолокна – 8 %
- минеральный порошок – 75,3%.
Известные способы модификации битумов предусматривают введение УНМ в нефтяной экстракт с последующим вводом в битум. Данные способы достаточно затратны и требуют использования дополнительного оборудования, к тому же увеличивается время на приготовление модифицирующего состава.
Заявляемая модифицирующая добавка представляет собой сухую смесь, которую легко транспортировать к месту приготовления АБС. Сухая смесь минерального порошка и УНМ подается в мельницу, где все ингредиенты перемешиваются и сразу подаются в бункер смешивания асфальтобетона. Данный способ ввода модифицирующих добавок не требует дополнительных этапов и оборудования, при этом достигается улучшение физико-механических характеристик получаемого продукта.
Модифицирующая добавка для асфальтобетона, включающая смесь углеродных наноматериалов, отличающаяся тем, что углеродные наноматериалы распределены в минеральном порошке и включают одностенные углеродные нанотрубки, многостенные углеродные нанотрубки, графен и углеродные нановолокна при следующем соотношении компонентов, мас.%:
| одностенные углеродные нанотрубки | 0,01-15% |
| многостенные углеродные нанотрубки | 0,01-15% |
| графен | 0,01-15% |
| углеродные нановолокна | 0,01-15% |
| минеральный порошок | остальное |
