Главная страница  |  Описание сайта  |  Контакты
Патент на изобретение №2476397

(19)

RU

(11)

2476397

(13)

C2

(51) МПК C04B26/26 (2006.01)

C04B16/02 (2006.01)

C04B24/12 (2006.01)

(12) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ПАТЕНТУ Статус: по данным на 18.02.2013 - нет данных Пошлина:

(21), (22) Заявка: 2011120847/03, 25.05.2011

(24) Дата начала отсчета срока действия патента:

25.05.2011

Приоритет(ы):

(22) Дата подачи заявки: 25.05.2011

(43) Дата публикации заявки: 27.11.2012

(45) Опубликовано: 27.02.2013

(56) Список документов, цитированных в отчете о

поиске: Смеси асфальтобетонные и асфальтобетон щебеночно-мастичные. Технические условия. ГОСТ 31015-2002. - М.: Госстрой РФ, 05.01.2003, пп.5.10.1-5.10.4, табл.Б.1, Б.5 /1/. СТО 61595504-003-2010. Смеси асфальтобетонные дорожные и асфальтобетон с применением композиционного материала "УНИРЕМ-001". Технические условия. - Подольск: 2010, с.4-8. RU 2152964С2, C08L 95/00, 20.07.2000. KZ 20159 А4, С04В 26/26, 15.10.1008. Стабилизирующие добавки семейства VIATOP, [онлайн]: Дата выкладки на сайт 17.12.2008 в соответствии с сайтом http://www.archive.org/index.php, [найдено 28.05.2012] Найдено из Интернета
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),

Баранов Игорь Александрович (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. Технический результат: увеличение однородности щебеночно-мастичной асфальтобетонной смеси и щебеночно-мастичного асфальтобетона, его длительной водостойкости и долговечности. Щебеночно-мастичная асфальтобетонная смесь включает щебень, песок из отсевов дробления, минеральный порошок, битум и композиционный материал УНИРЕМ-001. Смесь дополнительно содержит волокнистую добавку и адгезионную азотсодержащую добавку при следующем содержании 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, композиционный материал УНИРЕМ-001 0,3-0,7, волокнистая добавка 0,2-0,6, адгезионная азотсодержащая добавка 0,05-0,15, при этом объемное соотношение композиционного материала УНИРЕМ-001 и волокнистой добавки составляет соответственно 30-70% и 70-30%. Также описан способ получения асфальтобетонной смеси. 2 н.п. ф-лы, 7 табл.

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 (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 стекания вяжущего в соответствии с ГОСТ 31015-2002.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению по технической сущности и достигаемому результату является щебеночно-мастичная асфальтобетонная смесь (ЩМАС) по СТО 61595504-003-2010 (СТО 61595504-003-2010 «Смеси асфальтобетонные дорожные и асфальтобетон с применением композиционного материала «УНИРЕМ-001». Технические условия»). Для данной ЩМАС в качестве вяжущего используется битум, а в качестве стабилизирующей (битумоудерживающей) добавки используется композиционный материал УНИРЕМ-001. УНИРЕМ-001 согласно СТО 61595504-003-2010 представляет собой композиционный материал на основе активного резинового порошка, получаемого методом высокотемпературного сдвигового измельчения. Сырьем для УНИРЕМ-001 является резиновый порошок, получаемый при утилизации изношенных автомобильных шин или отходов резино-технических изделий, а также стабилизирующая добавка, гелеобразователь, адгезив и сшивающий агент.

Недостатком указанной ЩМАС с добавкой УНИРЕМ-001 является недостаточная устойчивость к расслаиванию в процессе транспортирования и загрузки-выгрузки, определяемая по показателю стекания вяжущего в соответствии с ГОСТ 31015-2002.

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

Технический результат достигается введением в ЩМАС волокнистой добавки и адгезионной азотсодержащей добавки. Отличие предлагаемой ЩМАС состоит в том, что смесь, включающая щебень, песок из отсевов дробления, минеральный порошок, битум и композиционный материал УНИРЕМ-001, дополнительно содержит волокнистую добавку и 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

композиционный материал «УНИРЕМ-001»

0,3-0,7

волокнистая добавка

0,2-0,6

адгезионная азотсодержащая добавка

0,05-0,15,

при этом объемное соотношение композиционного материала УНИРЕМ-001 и волокнистой добавки составляет соответственно 30-70% и 70-30%.

Введение в ЩМАС волокнистых стабилизирующих добавок позволяет получить значения показателя стекания, соответствующие требованиям ГОСТ 31015-2002, а введение адгезионной азотсодержащей добавки позволяет улучшить однородность распределения в битуме УНИРЕМ-001 и волокнистой 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 содержит катионактивные азотсодержащие ПАВ, содержащие 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 УНИРЕМ-001 и волокнистой добавки с битумом часть молекул и мицелл азотсодержащих ПАВ, а также битумные частицы с адсорбированным слоем ПАВ будет адсорбироваться на поверхности резиновых частиц УНИРЕМ-001 и на поверхности волокон стабилизирующей (битумоудерживающей) добавки, блокируя полярные группы, что приведет к уменьшению межмолекулярного взаимодействия и облегчит распределение резиновых частиц УНИРЕМ-001 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°C и перемешивание, введение ненагретого минерального порошка и перемешивание, введение битума с t=110-165°C и перемешивание, причем после введения минерального порошка и перемешивания вводится смесь композиционного материала УНИРЕМ-001 и волокнистой добавки в соотношении композиционный материал УНИРЕМ-001 - 30-70% по объему, волокнистая добавка - 70-30% по объему, при этом смесь УНИРЕМ-001 и волокнистой 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. 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 в ЩМАС-15 добавок УНИРЕМ-001 составляло 0,62%, Viatop 66 - 0,42% от массы минеральной части, а содержание адгезионных добавок АМДОР-10, СОНДОР А и Ветфикс BE составляло 1,5% от массы битума.

Композиционный материал УНИРЕМ-001 соответствовал СТО 61595504-001-2010. Показатели свойств материала приведены в таблице 2. Гранулированная волокнистая целлюлозная добавка Viatop 66 соответствовала требованиям ГОСТ 31015-2002 и ТУ 5718-001-18268513-01. Адгезионная азотсодержащая добавка АМДОР-10 является композицией аминопроизводных различного строения и соответствовала требованиям ТУ 0257-003-35475596-96. Показатели свойств добавки приведены в таблице 3. Адгезионная азотсодержащая добавка СОНДОР А в качестве активных компонентов содержит амины, амидоамины и имидазолины и соответствовала требованиям ТУ 0257-033-00151816-2006. Показатели свойств добавки приведены в таблице 4. Адгезионная азотсодержащая добавка Ветфикс BE на основе полиаминов соответствовала требованиям компании AkzoNobel. Показатели свойств добавки приведены в таблице 5.

Таблица 1

Гранулометрический состав минеральных материалов

п/п

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

Наименование материалов

15

10

5

2,5

1,25

0,63

0,315

0,16

0,071

менее 0,071

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

Таблица 2

Показатели свойств композиционного материала УНИРЕМ-001

п/п

Наименование показателей

Требования по ТУ

Результаты испытаний

1

Размер частиц, мм

остаток на сите 0,9 мм, не более 2%

1

2

Индекс агломерации, баллы

не менее 8

9

3

Насыпная плотность, г/см 3

0,47±0,05

0,49

4

Влажность, %

не более 8

2

Таблица 3

Показатели свойств адгезионной азотсодержащей добавки АМДОР-10

п/п

Наименование показателей

Требования по ТУ

Результаты испытаний

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

Таблица 4

Показатели свойств адгезионной азотсодержащей добавки СОНДОР А

п/п

Наименование показателей

Требования по ТУ

Результаты испытаний

1

Внешний вид

Маслянистая жидкость от желтого до темно-коричневого цвета

Маслянистая жидкость коричневого цвета

2

Сцепление битума с мокрым песком при содержании добавки 0,3 мас.%

по 1

по 1

3

Щелочное число, мг КОН/г, в пределах

400-600

566,29

4

Температура вспышки в открытом тигле, °С, не ниже

200

231

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

Таблица 5

Показатели свойств адгезионной азотсодержащей добавки Ветфикс BE

п/п

Наименование показателей

Требования компании AkzoNobel

Результаты испытаний

1

Внешний вид

Коричневая вязкая жидкость

Коричневая вязкая жидкость

2

Плотность при 20°С, кг/м 3

980

980

3

Точка текучести, °С

<0

-1

4

Точка вспышки, °С

>100

120

5

Общее аминное число, мг HCl/г

159-169

162

6

Кислотное число, мг КОН/г

<10

8

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=175°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 битум и перемешивали 30 секунд, затем вводили УНИРЕМ-001 и перемешивание продолжалось в течении 3 минут до образования однородной смеси. Общее время перемешивания составляло 4,5 минуты.

При получении ЩМАС 2 щебень и отсев загружали вручную в смеситель и перемешивали, далее загружали минеральный порошок и перемешивали, затем одновременно вводили добавки УНИРЕМ-001 и Viatop 66 и перемешивали 30 секунд, далее вводили битум и перемешивание продолжалось в течение 3 минут до образования однородной смеси. В разогретый до 155°С битум предварительно было добавлено требуемое количество добавки «АМДОР-10». Общее время перемешивания составляло 4,5 минуты. Далее ЩМАС выдерживалась перед изготовлением образцов в течение 30 минут при температуре 160°С.

Получение ЩМАС 3 производилось аналогично смеси ЩМАС 2, вместо добавки АМДОР-10 использовалась добавка СОНДОР А.

Получение ЩМАС 4 производилось аналогично смеси ЩМАС 2, вместо добавки АМДОР-10 использовалась добавка Ветфикс BE.

Образцы из ЩМАС-15 были изготовлены в соответствии с ГОСТ 12801-98. Испытания образцов проводилось по ГОСТ 12801-98 и ГОСТ 31015-2002. Результаты испытаний образцов приведены в таблице 6.

Из данных таблицы 6 следует, что стекание вяжущего для ЩМАС 1 с добавкой УНИРЕМ-001 значительно превосходит допустимые значения. Введение в эту смесь добавок Viatop 66 (ЩМАС 2, 3, 4) и азотсодержащих добавок АМДОР-10, СОНДОР А, Ветфикс BE приводит к снижению показателя стекания до допустимых пределов, увеличению водостойкости при длительном водонасыщении и позволяет повысить однородность ЩМАС.

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. Затем в смеситель подавалась отдозированная порция битума с температурой 155°С, и перемешивание продолжалось 10 секунд. УНИРЕМ-001 через приемный бункер и питатель транспортировался по винтовому конвейеру и после дозирования поступал в смеситель. Перемешивание минеральной части смеси и битума с «УНИРЕМ-001» продолжалось 30 секунд. Готовая ЩМАС 1 выгружалась из смесителя, выдерживалась при t=160°C в течение 30 минут и из нее формовались образцы по ГОСТ 12801-98, определялось стекание, водостойкость при длительном водонасыщении, однородность смеси.

Таблица 6

Показатели физико-механических свойств ЩМАС

п/п

Наименование показателей

Значения показателей

для ЩМАС

по ГОСТ 31015-2002

1

2

3

4

1

Средняя плотность, г/см 2

2,43

2,48

2,47

2,48

-

2

Водонасыщение, % по объему

3,2

2,12

2,15

2,3

1,0-4,0

3

Пористость минеральной части, %

18,5

17,4

17,8

17,9

15-19

4

Остаточная пористость, %

3,8

3,4

3,5

3,4

1,5-4,5

5

Предел прочности при сжатии, МПа

3,5

3,9

3,9

4,0

не менее 2,2

при температуре 20°С

при температуре 50°С

1,39

1,25

1,30

1,29

не менее 0,65

6

С двигоустойчивость: коэффициент внутреннего трения

0,93

0,96

0,97

0,96

не менее 0,93

сцепление при сдвиге при температуре 50°С, МПа

0,35

0,36

0,36

0,36

не менее 0,18

7

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

4,0

4,2

4,3

4,5

2,5-6,0

8

Водостойкость при длительном водонасыщении

0,93

1,02

1,00

1,01

не менее 0,85

9

Стекание вяжущего, % по массе

1,38

0,15

0,17

0,16

не более 0,2

10

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

0,16

0,14

0,12

0,13

не более 0,16

При получении ЩМАС 2 (см. пример 1) в асфальтосмесительной установке УНИРЕМ-001 и Viatop 66 подавались и дозировались раздельно в две секции приемного бункера линии гранулированных добавок, перемешивались в процессе транспортирования по винтовому конвейеру. После подачи в асфальтосмеситель и перемешивания щебня, песка и минерального порошка осуществлялась подача добавок УНИРЕМ-001 и Viatop 66, и перемешивание продолжалось 7 секунд. Затем в смеситель подавалась отдозированная порция битума с температурой 155°С и перемешивание продолжалось 30 секунд. Требуемое количество добавки «АМДОР-10» добавлялось предварительно в расходную битумную емкость и распределялось в битуме насосом-смесителем в течение 30 минут до однородного состояния. Готовая ЩМАС 2 выгружалась из смесителя, выдерживалась при t=160°C в течение 30 минут, и из нее формовались образцы, определялось стекание, водостойкость при длительном водонасыщении, однородность смеси.

Получение ЩМАС 3 производилось аналогично смеси ЩМАС 2, вместо добавки АМДОР-10 использовалась добавка СОНДОР А.

Получение ЩМАС 4 производилось аналогично смеси ЩМАС 2, вместо добавки АМДОР-10 использовалась добавка Ветфикс BE.

Результаты определения стекания, длительной водостойкости и однородности приведены в таблице 7. Из данных таблицы 7 следует, что стекание вяжущего для ЩМАС 1 с добавкой УНИРЕМ-001 значительно превосходит допустимые значения. Введение в эту смесь добавок Viatop 66 и азотсодержащих добавок АМДОР-10, СОНДОР А, Ветфикс BE (ЩМАС 2, 3, 4) приводит к снижению показателя стекания до допустимых пределов, увеличению водостойкости при длительном водонасыщении и позволяет повысить однородность ЩМАС.

Таблица 7

Показатели стекания, длительной водостойкости и однородности ЩМАС

п/п

Наименование показателей

1

Значение показателей

для ЩМАС

По ГОСТ 31015-2002

2

3

4

1

2

3

4

5

6

7

1

Стекание вяжущего, % по массе

1,26

0,16

0,17

0,14

не более 0,2

2

Водостойкость при длительном водонасыщении

0,96

0,99

0,99

0,99

не менее 0,85

3

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

0,16

0,14

0,12

0,13

Не более 0,16

Формула изобретения

1. Щебеночно-мастичная асфальтобетонная смесь, включающая щебень, песок из отсевов дробления, минеральный порошок, битум и композиционный материал УНИРЕМ-001, отличающаяся тем, что дополнительно содержит волокнистую добавку и адгезионную азотсодержащую добавку при следующем содержании 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

композиционный материал УНИРЕМ-001

0,3-0,7

волокнистая добавка

0,2-0,6

адгезионная азотсодержащая добавка

0,05-0,15,

при этом объемное соотношение композиционного материала УНИРЕМ-001 и волокнистой 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 композиционного материала УНИРЕМ-001 и волокнистой добавки и перемешивание, введение битума с t=110-165°C и перемешивание, причем смесь композиционного материала УНИРЕМ-001 и волокнистой добавки вводят в соотношении: композиционный материал УНИРЕМ-001 - 30-70% по объему, волокнистая добавка - 70-30% по объему, при этом смесь композиционного материала УНИРЕМ-001 и волокнистой добавки получают 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 вводят и однородно распределяют в нем адгезионную азотсодержащую добавку.