асфальтобетонная смесь для дорожного строительства

Формула изобретения

Асфальтобетонная смесь для дорожного строительства, включающая битум марки БНД 60/90, шлак электросталеплавильного производства и наполнитель, отличающаяся тем, что она содержит шлак электросталеплавильного производства фракции 5-15 мм и дополнительно стабилизирующую добавку VIATOP 66, в качестве наполнителя используют отсев шлаковый электросталеплавильного производства фракции 0-5 мм и минеральный порошок дробления шлака электросталеплавильного производства фракций 0,071-0,14 мм при массовом соотношении отсева к минеральному порошку, равном 0,94:1,02 при следующем соотношении компонентов, мас.%:

шлак электросталеплавильного производства	63,07-71,48
отсев шлаковый электросталеплавильного
производства	15,46-11,02
порошок от дробления шлака
электросталеплавильного производства	15,18-11,68
битум БНД 60/90	5,9-5,46
стабилизирующая добавка VIATOP 66	0,39-0,36

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к дорожному строительству и может быть использовано для устройства покрытий автомобильных дорог.

В качестве прототипа принята известная асфальтобетонная смесь, включающая шлак электросталеплавильного производства, битум, наполнитель (см. описание изобретения к патенту Российской Федерации RU №2214979, МПК С04В 26/26 от 11.06.2002 г.).

Используемые в качестве щебня шлаки электросталеплавильного производства в известной и предлагаемой асфальтобетонных смесях схожи по химическому составу и гранулометрическому составу (гранулы размером от 0 до 15 мм), однако различаются количественным соотношением крупной и мелкой фракции (отсева к минеральному порошку).

Кроме того, в качестве наполнителя в известной асфальтобетонной смеси использована песчано-щебеночная смесь, составляющая более половины от общего количества компонентов.

Снижение себестоимости известной асфальтобетонной смеси возможно только при наличии песчано-щебеночной смеси по месту приготовления и использования асфальтобетонной смеси. Отсутствие таковой повышает себестоимость за счет транспортных расходов.

Недостатком известной смеси является ее высокая битумоемкость, что повышает ее себестоимость.

Технической задачей предлагаемого изобретения является улучшение технических характеристик предлагаемой смеси, позволяющих улучшить транспортно-эксплуатационные характеристики покрытий автомобильных дорог и повысить срок службы дорожного покрытия, а также снижение ее себестоимости за счет утилизации отходов электросталеплавильного производства.

Поставленная задача достигается тем, что асфальтобетонная смесь для дорожного строительства, включающая: битум марки БНД 60/90, шлак электросталеплавильного производства и наполнитель, отличается тем, что она содержит шлак электросталеплавильного производства фракции 5-15 мм и дополнительно стабилизирующую добавку VIATOP 66, в качестве наполнителя используют отсев шлаковый электросталеплавильного производства фракции 0-5 мм и минеральный порошок дробления шлака электросталеплавильного производства фракций 0,071-0,14 мм при массовом соотношении отсева к минеральному порошку, равном 0,94:1,02, при следующем соотношении компонентов, мас.%:

шлак электросталеплавильного производства	63,07-71,48
отсев шлаковый электросталеплавильного
производства	15,46-11,02
порошок от дробления шлака
электросталеплавильного производства	15,18-11,68
битум БНД 60/90	5,9-5,46
стабилизирующая добавка VIATOP 66	0,39-0,36

Использование в асфальтобетонной смеси в качестве наполнителя порошка от дробления шлака электросталеплавильного производства позволяет получить асфальтобетон высокой прочности при 20 и 50°С и высокой тепло- и морозостойкости за счет того, что мелкие фракции шлака обладают высокой гидравлической активностью. При взаимодействии шлака с водой, поступающей в асфальтобетонное покрытие из атмосферы, образуется гелеобразная масса, которая хорошо взаимодействует с гидроксильными группами битума, в результате чего получается структурообразующее асфальтовяжущее вещество. Под действием движущейся нагрузки на покрытии в местах разрыва битумной пленки при контакте частиц шлака образуются кристаллогидраты, которые армируют внутрипоровое пространство в асфальтобетоне.

Армирующее действие асфальтовяжущего вещества усиливается использованием крупных фракций, а также гидравлически активного шлака и происходит как внутрипоровое, так и межзерновое армирование всей структуры асфальтобетона.

Повышенная прочность и истираемость шлакового материала позволяет увеличить долговечность покрытий, а используемые в составе комплексного вяжущего синтетические волокна стабилизирующей добавки обеспечивают смеси в покрытии эффект «затягивания» трещин в случае их появления.

Кроме того, высота и форма элементов микропрофиля поверхности дороги благодаря форме зерен шлакового материала позволяют увеличить коэффициент сцепления колеса с поверхностью покрытия до 0,62. Это связано с тем, что высота выступов шероховатой поверхности достаточна для выжимания воды из зоны контакта шины с покрытием.

При движении по мокрому покрытию вода оказывает на колесо подъемное действие. Колесо начинает скользить по слою воды. С увеличением высоты выступов шероховатости на дорожном покрытии глубина активного (под шиной) слоя жидкости уменьшается, следовательно, уменьшается и гидродинамическая подъемная сила - аквапланирование.

Использование в предлагаемой смеси отходов электросталеплавильного производства в виде шлака, отсева шлакового и порошка от дробления шлака позволяет решить экологическую задачу утилизации шлака и снизить стоимость смеси даже при дополнительных затратах на стабилизирующую добавку.

Для получения асфальтобетонной смеси использовались следующие материалы:

- Шлак электросталеплавильного производства Волжского трубного завода, химический состав, мас.%: SiO₂ 15-25; CaO 40-60; Fe ₂О₃ 10-30. Гранулометрический состав, мас.%, смеси фракций 5-15 мм: фракция более 15 мм 0-4,1; фракции 10-15 мм 45,6-51,3; фракции 5-10 мм 18,2-23,8; менее 5 мм 2,1-3,8;

- Отсев шлаковый электросталеплавильного производства Волжского трубного завода фракции 0-5 мм. Гранулометрический состав, мас.%: фракции 5-10 мм 0-3,4; фракции 2,5-5,0 мм 22,8-24,1; фракции 1,25-2,5 мм 34,2-36,9; фракции 0,63-1,25 мм 19,7-20,8; фракции 0,315-0,63 мм 2,5-3,3; фракции 0,14-0,315 мм 4,7-5,1; фракции 0,071-0,14 мм 2,8-3,3; фракции менее 0,071 6,8-7,5.

- Порошок от дробления шлака электросталеплавильного производства Волжского трубного завода. Гранулометрический состав, мас.%: фракции 0,63-1,25 мм 0-0,5; фракции 0,315-0,63 мм 0,9-1,7; фракции 0,14-0,315 мм 10,1-11,4; фракции 0,071-0,14 мм 19,2-20,7; фракции менее 0,071 мм 68,7-70,6.

- Битум марки БНД 60/90.

- Стабилизирующая добавка VIATOP 66 - гранулированная смесь, состоящая на 33,3% из битума и на 66,6% из ARBOCEL ZZ8-1 (мелко- и длинноволокнистой (фибриллированной) целлюлозы).

Асфальтобетонная смесь готовилась следующим образом.

В асфальтосмесительную установку марки "ДС-185" дозировались шлак, отсев шлаковый, порошок от дробления шлака электросталеплавильного производства и перемешивались, нагревались до 165-170°С, вводили битум марки БНД 60/90 и стабилизирующую добавку VIATOP 66, снова перемешивали.

Из полученных смесей были изготовлены образцы цилиндрической формы диаметром и высотой 71,4 мм, которые подвергались испытанию на прочность при различных температурных режимах. На экспериментальном участке при помощи прибора ППК-МАДИ-ВНИИБД (номер государственного реестра 10912-87) определен коэффициент сцепления.

Исследуемые составы смесей и результаты испытаний асфальтобетона приведены в таблицах 1 и 2 соответственно.

Из результатов, приведенных в табл.2, видно, что образцы из предлагаемого состава характеризуются высокой прочностью при сжатии при 20 и 50°С, что говорит о повышенной деформационной устойчивости предлагаемой асфальтобетонной смеси.

Высокий коэффициент сцепления свидетельствует о том, что форма элементов микропрофиля поверхности достаточна для выжимания воды из зоны контакта шины с покрытием и снижает аквапланирование.

Таблица 1
Состав асфальтобетонной смеси
Компоненты	Состав смеси, мас.%
	1	2	3	4	5
Шлак электросталеплавильного производства смеси фракций 5-15 мм	63,07	63,38	65,88	71,13	71,48
Отсев шлаковый электросталеплавильного производства фракции 0-5 мм	15,46	15,54	13,91	10,96	11,02
Порошок от дробления шлака электросталеплавильного производства	15,18	15,25	14,19	11,62	11,68
Битум марки БНД 60/90	5,9	5,46	5,64	5,9	5,46
Стабилизирующая добавка VIATOP 66	0,39	0,37	0,38	0,39	0,36
Таблица 2
Физико-механические показатели смеси
Показатели	Свойства смеси
	1	2	3	4	5
Средняя плотность, г/см3	2,63	2,61	2,59	2,57	2,54
Предел прочности при сжатии, МПа, при температуре, °С
20	2,8	3,5	3,3	3,4	2,5
50	1,11	1,38	1,35	1,36	1,23
Водостойкость при длительном водонасыщении	0,87	0,93	0,95	0,91	0,83
Трещиностойкость - предел прочности на растяжение при расколе при температуре 0°С, МПа	4,5	5,5	6,0	4,5	14,0
Коэффициент сцепления	0,57	0,60	0,62	0,59	0,58