Главная страница  |  Описание сайта  |  Контакты
Патент на изобретение №2474595

(19)

RU

(11)

2474595

(13)

C1

(51) МПК C08L95/00 (2006.01)

C04B26/26 (2006.01)

C04B24/12 (2006.01)

C08K13/02 (2006.01)

(12) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ПАТЕНТУ Статус: по данным на 07.02.2013 - нет данных Пошлина:

(21), (22) Заявка: 2011120846/05, 25.05.2011

(24) Дата начала отсчета срока действия патента:

25.05.2011

Приоритет(ы):

(22) Дата подачи заявки: 25.05.2011

(45) Опубликовано: 10.02.2013

(56) Список документов, цитированных в отчете о

поиске: RU 2351561 С2, 10.04.2009. RU 2297990 С1, 27.04.2007. KZ 20682 А4, 15.01.2009. ТУ-5718.030.01393697-99. Смеси асфальтобетонные щебеночно-мастичные и асфальтобетон. - М., 1999. US 7744692 В2, 29.06.2010. WO 2010068143 A1, 17.06.2010.

Адрес для переписки:

302028, г.Орел, ул. Салтыкова-Щедрина, 22, ОАО "Орелдорстрой"

(72) Автор(ы):

Соломенцев Александр Борисович (RU),

Колодезный Василий Петрович (RU),

Старчак Анатолий Петрович (RU),

Тюкалов Иван Владимирович (RU)

(73) Патентообладатель(и):

Открытое акционерное общество "Орелдорстрой" (RU)

(54) ЩЕБЕНОЧНО-МАСТИЧНАЯ АСФАЛЬТОБЕТОННАЯ СМЕСЬ И СПОСОБ ЕЕ ПОЛУЧЕНИЯ

(57) Реферат:

Изобретение относится к производству щебеночно-мастичных асфальтобетонных смесей, используемых для устройства верхних слоев покрытий автомобильных дорог и аэродромов. Смесь включает щебень, песок из отсевов дробления, минеральный порошок, битум, смесь резинового термоэластопласта и волокнистой целлюлозной добавки, адгезионную азотсодержащую добавку. Соотношение компонентов следующее, мас.%: щебень - 65,0-75,0, песок из отсевов дробления - 5,0-17,0, минеральный порошок - 10,0-20,0, битум - 5,5-7,5, резиновый термоэластопласт - 0,2-0,6, волокнистая целлюлозная добавка - 0,2-0,6, адгезионная добавка - 0,05-0,15. Объемное соотношение резинового термоэластопласта и волокнистой целлюлозной добавки составляет соответственно 30-70% и 70-30%. При получении асфальтобетонной смеси в асфальтосмеситель вводят и перемешивают щебень, песок из отсевов дробления и минеральный порошок. Далее вводят смесь резинового термоэластопласта и волокнистой целлюлозной добавки. Затем вводят битум. Причем смесь резинового термоэластопласта и волокнистой целлюлозной добавки получают перемешиванием в процессе транспортирования по винтовому конвейеру. Адгезионную добавку вводят в битум до его подачи в асфальтосмеситель. В результате достигается увеличение однородности щебеночно-мастичной асфальтобетонной смеси и щебеночно-мастичного асфальтобетона, его длительной водостойкости и долговечности. 2 н.п. ф-лы, 4 табл., 3 пр.

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

Известна щебеночно-мастичная асфальтобетонная смесь по ГОСТ 31015-2002 «Смеси асфальтобетонные и асфальтобетон щебеночно-мастичные. Технические условия» с использованием в качестве вяжущего дорожного битума, волокнистой целлюлозной добавки, а также других добавок, способных сорбировать (удерживать) битум при технологических температурах, не оказывая отрицательного воздействия на вяжущее и смеси.

Недостатком данной щебеночно-мастичной смеси является недостаточно высокая прочность при 50°С, невысокие значения коэффициента водостойкости при длительном водонасыщении.

Наиболее близкой к предлагаемому изобретению по технической сущности и достигаемому результату является щебеночно-мастичная асфальтобетонная смесь (ЩМАС) по ОДМ 218.3.001-2006 (ОДМ 218.3.001-2006. Методические рекомендации по применению полимерно-дисперсного армирования асфальтобетонов с использованием резинового термоэластопласта (РТЭП). Издание второе, переработанное. - М.: ФГУП «Информавтодор». - 2006. - 33 с.). Для данной ЩМАС в качестве вяжущего используется битум, а в качестве стабилизирующей (битумоудерживающей) добавки используется РТЭП. Возможно дополнительное введение целлюлозных или других волокнистых стабилизирующих добавок. РТЭП согласно ТУ 5718-001-79259416-2006 представляет собой многокомпонентную композицию на основе полиолефинового полимерного носителя, содержащую дорожный битум.

Недостатком указанной ЩМАС с добавкой РТЭП является недостаточная устойчивость к расслаиванию в процессе транспортирования и загрузки-выгрузки, определяемая по показателю отекания вяжущего в соответствии с ГОСТ 31015-2002. После введения в ЩМАС дополнительно к РТЭП волокнистых стабилизирующих добавок показатель отекания соответствует требованиям ГОСТ 31015-2002, но однородность ЩМАС, оцениваемая по коэффициенту вариации показателя предела прочности при сжатии при температуре 50°С и по значениям средней плотности становится низким, что снижает длительную водостойкость и долговечность покрытия из щебеночно-мастичного асфальтобетона (ЩМА).

Предполагаемое изобретение направлено на достижение технического результата, заключающегося в увеличении однородности ЩМАС и ЩМА, его длительной водостойкости и долговечности.

Технический результат достигается введением в ЩМАС адгезионной азотсодержащей добавки. Отличие предлагаемой ЩМАС состоит в том, что смесь, включающая щебень, песок из отсевов дробления, минеральный порошок, битум и смесь резинового термоэластопласта и волокнистой целлюлозной добавки, дополнительно содержит адгезионную азотсодержащую добавку при следующем соотношении компонентов, мас.%:

щебень

65,0-75,0

песок из отсевов дробления

5,0-17,0

минеральный порошок

10,0-20,0

битум

5,5-7,5

резиновый термоэластопласт

0,2-0,6

волокнистая целлюлозная добавка

0,2-0,6

адгезионная азотсодержащая добавка

0,05-0,15,

при этом объемное соотношение резинового термоэластопласта и волокнистой целлюлозной добавки составляет соответственно 30-70% и 70-30%.

Введение адгезионной азотсодержащей добавки позволяет улучшить однородность распределения в битуме РТЭП и волокнистой целлюлозной добавки, получить более однородные битумные пленки и более однородную структуру ЩМАС и ЩМА.

Под адгезионной азотсодержащей добавкой подразумевается добавка, улучшающая сцепление битума с кислыми горными породами, которая имеет в своем составе катионактивные азотсодержащие поверхностно-активные вещества (ПАВ), которые содержат амиды, амины, диамины, полиамины, четвертичные аммониевые соединения, амидоамины, имидазолины и их производные, а также смеси этих соединений и т.п.

Введение адгезионной азотсодержащей добавки в битум изменяет растворяющую способность углеводородной дисперсионной среды битумной дисперсной системы. Молекулы и мицеллы азотсодержащих ПАВ частично адсорбируются на поверхности дисперсных битумных частиц (асфальтенов и их ассоциатов), частично находятся в углеводородной дисперсионной среде. В процессе перемешивания РТЭП и волокнистой целлюлозной добавки с битумом часть молекул и мицелл азотсодержащих ПАВ, а также битумные частицы с адсорбированным слоем ПАВ будут адсорбироваться на поверхности надмолекулярных структур полимерных компонентов РТЭП и на поверхности волокон целлюлозной стабилизирующей (битумоудерживающей) добавки, блокируя полярные группы, что приведет к уменьшению межмолекулярного взаимодействия и облегчит распределение полимерных компонентов РТЭП и волокон в битуме.

Технический результат достигается также способом получения щебеночно-мастичной асфальтобетонной смеси, который включает введение в асфальтосмеситель щебня и песка из отсевов дробления с t=150-195°С и перемешивание, введение ненагретого минерального порошка и перемешивание, введение смеси резинового термоэластопласта и волокнистой целлюлозной добавки и перемешивание, введение битума с t=110-165°C и перемешивание, причем после введения минерального порошка и перемешивания вводится смесь резинового термоэластопласта и волокнистой целлюлозной добавки в соотношении резиновый термоэластопласт - 30-70% по объему, волокнистая целлюлозная добавка - 70-30% по объему, при этом смесь РТЭП и волокнистой целлюлозной добавки получается после введения их раздельно в разделенный на две части приемный бункер линии гранулированных добавок и перемешивания в процессе транспортирования по винтовому конвейеру, а в битум до его подачи в асфальтосмеситель вводится и однородно распределяется в нем адгезионная азотсодержащая добавка.

Проведены испытания ЩМАС с использованием предлагаемого соотношения компонентов и предлагаемого способа получения ЩМАС.

Для приготовления щебеночно-мастичной асфальтобетонной смеси ЩМАС-15 использовался гранитный щебень фр. 5-10 мм и фр. 10-15 мм, гранитный отсев от дробления горных пород, известняковый минеральный порошок. Гранулометрический состав минеральных материалов приведен в таблице 1.

Таблица 1

Гранулометрический состав минеральных материалов

Наименование материалов

Зерновой состав (остатки на сите с отверстием, мм), в % по массе

п/п

15

10

5

2,5

1,25

0,63

0,315

0,16

0,071

менее 0,071

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

1

Щебень гранит. фр. 10-15 мм ОАО «Гайворонский спецкарьер»

1,6

95,2

2,8

0,0

0,0

0,0

0,0

0,0

0,0

0,4

2

Щебень гранита. фр. 5-10 мм ОАО «Гайворонский спецкарьер»

0,6

94,8

4,0

0,1

0,0

0,0

0,0

0,0

0,5

3

Отсев гранит. ОАО «Павловскгранит»

0,9

4,4

24,8

11,4

15,2

11,9

9,2

8,2

14,0

4

Минеральный порошок ОАО «Гурово-бетон»

0,1

0,4

9,3

12,7

77,5

В качестве вяжущего использовался вязкий дорожный битум БНД 60/90 по ГОСТ 22245-90. Состав минеральной части ЩМАС-15 следующий; мас.%: щебень фр. 10-15 мм - 56, щебень фр. 5-10 мм - 18, отсев фр. 0-5 мм - 13, минеральный порошок - 13. Оптимальное количество битума в смеси составляло 6% от массы минеральной части смеси. Содержание каждой гранулированной добавки РТЭП и Viatop 66 в ЩМАС-15 составляло 0,42% от массы минеральной части, а содержание адгезионной добавки «АМДОР-10» составляло 1,5% от массы битума.

Гранулированная добавка РТЭП соответствовала требованиям ТУ 5718-001-79259416-2006, гранулированная волокнистая целлюлозная добавка Viatop 66 соответствовала требованиям ГОСТ 31015-2002 и ТУ 5718-001-18268513-01, а адгезионная азотсодержащая добавка «АМДОР-10» соответствовала требованиям ТУ 0257-003-35475596-96. Показатели свойств добавки приведены в таблице 2.

Таблица 2

Показатели свойств адгезионной азотсодержащей добавки «АМДОР-10»

п/п

Наименование показателей

Требования по ТУ

Результаты испытаний

1

2

3

4

1

Внешний вид

Вязкая жидкость коричневого цвета

Вязкая жидкость коричневого цвета

2

Сцепление с минеральным материалом битума, содержащего 0,4% добавки

Не хуже контрольного образца 1

Соответствует контрольному образцу 1

3

Кислотное число, мг КОН/г добавки, не более

15

9,0

4

Массовая доля воды, не более

2,0

Отсутствует вода

5

Температура текучести, °С, не более

10

7

6

Аминное число, г HCl с массовой долей 100% на 100 г добавки, не менее

20,0

26,1

ЩМАС-15 была получена с использованием лабораторного смесителя, а также на асфальтосмесительной установке периодического действия с двухвальным лопастным смесителем, оборудованной линией подачи гранулированных добавок.

Пример 1. Приготовление ЩМАС-15 с использованием лабораторного смесителя производилось следующим образом. Отдозированные компоненты смеси, за исключением минерального порошка и добавок, нагревались до требуемых температур: щебень и отсев до t=165°C, битум до t=155°C. Внутренняя поверхность лабораторного смесителя прогревалась до температуры 155°С.

Для получения ЩМАС 1 щебень и отсев загружали вручную в смеситель и перемешивали, далее загружали минеральный порошок и перемешивали, вводили добавку РТЭП и перемешивали 30 секунд, затем вводили битум и перемешивание продолжалось в течение 3 минут до образования однородной смеси. Общее время перемешивания составляло 4,5 минут.

При получении ЩМАС 2 в состав ЩМАС 1 одновременно с добавкой РТЭП вводилась дополнительно добавка Viatop 66. Последовательность введения компонентов, температурный режим и время перемешивания было аналогично ЩМАС 1.

При получении ЩМАС 3 использовался состав ЩМАС 2 с изменением, а именно: в разогретый до t=155°C битум добавлялось предварительно требуемое количество добавки «АМДОР-10». Последовательность введения компонентов, температурный режим и время перемешивания были аналогичны составам ЩМАС 1 и ЩМАС 2.

Образцы из ЩМАС-15 были изготовлены в соответствии с ГОСТ 12801-98. Испытание образцов проводилось по ГОСТ 12801-98 и ГОСТ 31015-2002. Результаты испытаний образцов приведены в таблице 3.

Таблица 3

Показатели физико-механических свойств ЩМАС

п/п

Наименование показателей

Значения показателей

для ЩМАС 1

для ЩМАС 2

для ЩМАС 3

По ОДМ 218.3.001-2006

1

2

3

4

5

6

1

Средняя плотность, г/см 2

2,50

2,49

2,49

-

2

Водонасыщение, % по объему

1,87

2,84

2,70

1,0-4,0

3

Пористость минеральной части, %

16,45

16,78

16,30

15-19

4

Остаточная пористость, %

3,20

3,60

3,40

1,5-4,5

5

Предел прочности при сжатии, МПа

при температуре 20°С

3,30

3,43

3,60

не менее 2,7

при температуре 50°С

1,29

1,00

1,27

не менее 0,75

6

Сдвигоустойчивость: коэффициент внутреннего трения

0,93

0,94

0,94

не менее 0,93

сцепление при сдвиге при температуре 50°С, МПа

0,26

0,31

0,30

не менее 0,22

7

Трещиностойкость - предел прочности на растяжение при расколе при температуре 0°С, МПа

4,6

4,0

3,8

2,5-6,0

8

Водостойкость при длительном водонасыщении

0,94

0,98

1,02

не менее 0,85

9

Стекание вяжущего, % по массе

2,69

0,13

0,11

не более 0,3

10

Однородность смеси: коэффициент вариации предела прочности при сжатии при температуре 50°С, МПа

0,16

0,18

0,13

не более 0,16

11

Расхождение по значениям средней плотности

0,03

0,04

0,02

не более 0,03 г/см 2

Из данных таблицы 3 следует, что стекание вяжущего для ЩМАС 1 с добавкой РТЭП значительно превосходит допустимые значения. Введение в эту смесь добавки Viatop 66 (ЩМАС 2) приводит к снижению показателя стекания до допустимых пределов и увеличению водостойкости при длительном водонасыщении. Введение в ЩМАС 2 добавки «АМДОР-10» приводит к увеличению водостойкости при длительном водонасыщении и незначительному снижению показателя стекания вяжущего. Однородность смеси ЩМАС 1 снижается при введении в нее добавки Viatop-66 (смесь ЩМАС 2). Введение добавки «АМДОР-10» позволяет повысить однородность ЩМАС 3 по сравнению со смесями ЩМАС 1 и ЩМАС 2.

Пример 2. ЩМАС 1 (см. пример 1) приготавливали в асфальтосмесительной установке, оборудованной линией подачи в смеситель гранулированных стабилизирующих добавок. Отдозированные щебеночные и песчаные фракции с температурой 165°С подавались в смеситель, туда же поступал отдозированный минеральный порошок, перемешивание продолжалось 3 секунды. РТЭП через приемный бункер и питатель транспортировался по винтовому конвейеру и после дозирования поступал в смеситель. Перемешивание минеральной части смеси с РТЭП продолжалось 7 секунд. Затем в смеситель подавалась отдозированная порция битума с температурой 155°С и перемешивание продолжалось 30 секунд. Готовая ЩМАС 1 выгружалась из смесителя и из нее формовались образцы по ГОСТ 12801-98, определялось стекание, водостойкость при длительном водонасыщении, однородность смеси.

При получении ЩМАС 2 (см. пример 1) в асфальтосмесительной установке РТЭП и Viatop 66 подавались и дозировались раздельно в две секции приемного бункера линии гранулированных добавок, перемешивались в процессе транспортирования по винтовому конвейеру. Последовательность введения компонентов, температурный режим и время перемешивания аналогично ЩМАС 1. Готовая ЩМАС 2 выгружалась из смесителя и из нее формовались образцы, определялось стекание, водостойкость при длительном водонасыщении, однородность смеси.

ЩМАС 3 (см. пример 1) в асфальтосмесительной установке приготавливалась также, как ЩМАС 2 с изменением, а именно: в расходную битумную емкость добавлялось предварительно требуемое количество добавки «АМДОР-10» и распределялось в битуме насосом-смесителем в течение 30 минут до однородного состояния. Последовательность введения компонентов, температурный режим и время перемешивания были аналогичны приготовлению составов ЩМАС 1 и 2. Готовая ЩМАС 3 выгружалась из смесителя, и из нее формовались образцы по ГОСТ 12801-98, определялось стекание, водостойкость при длительном водонасыщении, однородность смеси.

Результаты определения стекания, длительной водостойкости и однородности приведены в таблице 4.

Таблица 4

Показатели стекания, длительной водостойкости и однородности ЩМАС

п/п

Наименование показателей

Значение показателей

для ЩМАС 1

для ЩМАС 2

для ЩМАС 3

по ОДМ 218.3.001-2006

1

2

3

4

5

6

1

Стекание вяжущего, % по массе

1,94

0,15

0,13

не более 0,3

2

Водостойкость при длительном водонасыщении

0,96

0,99

1,1

не менее 0,85

3

Однородность смеси: коэффициент вариации предела прочности при сжатии при температуре 50°С

0,16

0,19

0,14

не более 0,16

4

Расхождение по значениям средней плотности

0,03

0,04

0,01

не более 0,03 г/см 3

Из данных таблицы 4 следует, что стекание вяжущего для ЩМАС 1 с добавкой РТЭП значительно превосходит допустимые значения. Введение в эту смесь добавки Viatop 66 (ЩМАС 2) приводит к снижению показателя стекания до допустимых пределов и увеличению водостойкости при длительном водонасыщении. Введение в ЩМАС 2 добавки «АМДОР-10» приводит к увеличению водостойкости при длительном водонасыщении, стекание вяжущего незначительно снижается. Однородность смеси ЩМАС 1 снижается при введении в нее добавки Viatop 66 (смесь ЩМАС 2). Введение добавки «АМДОР-10» позволяет повысить однородность ЩМАС 3 по сравнению со смесями ЩМАС 1 и ЩМАС 2.

Формула изобретения

1. Щебеночно-мастичная асфальтобетонная смесь, включающая щебень, песок из отсевов дробления, минеральный порошок, битум и смесь резинового термоэластопласта и волокнистой целлюлозной добавки, отличающаяся тем, что дополнительно содержит адгезионную азотсодержащую добавку при следующем соотношении компонентов, мас.%:

щебень

65,0-75,0

песок из отсевов дробления

5,0-17,0

минеральный порошок

10,0-20,0

битум

5,5-7,5

резиновый термоэластопласт

0,2-0,6

волокнистая целлюлозная добавка

0,2-0,6

адгезионная азотсодержащая добавка

0,05-0,15,

при этом объемное соотношение резинового термоэластопласта и волокнистой целлюлозной добавки составляет соответственно 30-70% и 70-30%.

2. Способ получения щебеночно-мастичной асфальтобетонной смеси по п.1, включающий введение в асфальтосмеситель щебня и песка из отсевов дробления с t=150-195°C и перемешивание, введение ненагретого минерального порошка и перемешивание, введение смеси резинового термоэластопласта и волокнистой целлюлозной добавки и перемешивание, введение битума с t=110-165°C и перемешивание, причем после введения минерального порошка и перемешивания вводится смесь резинового термоэластопласта и волокнистой целлюлозной добавки в соотношении резиновый термоэластопласт 30-70% по объему, волокнистая целлюлозная добавка 70-30% по объему, при этом смесь резинового термоэластопласта и волокнистой целлюлозной добавки получается после введения их раздельно в разделенный на две части приемный бункер линии гранулированных добавок и перемешивания в процессе транспортирования по винтовому конвейеру, а в битум до его подачи в асфальтосмеситель вводится и однородно распределяется в нем адгезионная азотсодержащая добавка.