щебеночно-мастичная асфальтобетонная смесь и способ ее получения

Классы МПК:C04B26/26 битуминозные материалы, например деготь, пек
C04B16/02 целлюлозные материалы
C04B24/12 азотсодержащие соединения
Автор(ы):, , ,
Патентообладатель(и):Открытое акционерное общество "Орелдорстрой" (RU)
Приоритеты:
подача заявки:
2011-05-25
публикация патента:

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.

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.%:

щебень65,0-75,0
песок из отсевов дробления5,0-17,0
минеральный порошок 10,0-20,0
битум 5,5-7,5
композиционный материал УНИРЕМ-001 0,3-0,7
волокнистая добавка0,2-0,6
адгезионная азотсодержащая добавка0,05-0,15,


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.

Описание изобретения к патенту

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
битум5,5-7,5
композиционный материал «УНИРЕМ-001» 0,3-0,7
волокнистая добавка0,2-0,6
адгезионная азотсодержащая добавка0,05-0,15,

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/пщебеночно-мастичная асфальтобетонная смесь и способ ее получения, патент № 2476397 Зерновой состав (остатки на сите с отверстием, мм), в % по массе
Наименование материалов15 10 52,5 1,250,63 0,3150,16 0,071менее 0,071
1 Щебень гранит.фр.10-15 мм ОАО «Гайворонский спецкарьер» 1,6 95,22,8 0,00,0 0,00,0 0,00,0 0,4
2 Щебень гранита. фр.5-10 мм ОАО «Гайворонский спецкарьер» щебеночно-мастичная асфальтобетонная смесь и способ ее получения, патент № 2476397 0,6 94,84,0 0,10,0 0,00,0 0,00,5
3 Отсев гранит. ОАО «Павловскгранит» щебеночно-мастичная асфальтобетонная смесь и способ ее получения, патент № 2476397 0,9 4,424,8 11,415,2 11,99,2 8,214,0
4 Минеральный порошок ОАО «Гурово-бетон» щебеночно-мастичная асфальтобетонная смесь и способ ее получения, патент № 2476397 щебеночно-мастичная асфальтобетонная смесь и способ ее получения, патент № 2476397 щебеночно-мастичная асфальтобетонная смесь и способ ее получения, патент № 2476397 щебеночно-мастичная асфальтобетонная смесь и способ ее получения, патент № 2476397 щебеночно-мастичная асфальтобетонная смесь и способ ее получения, патент № 2476397 0,1 0,49,3 12,777,5

Таблица 2
Показатели свойств композиционного материала УНИРЕМ-001
№ п/пНаименование показателейТребования по ТУРезультаты испытаний
1Размер частиц, ммостаток на сите 0,9 мм, не более 2% 1
2 Индекс агломерации, баллыне менее 8 9
3Насыпная плотность, г/см3 0,47±0,050,49
4 Влажность, %не более 82

Таблица 3
Показатели свойств адгезионной азотсодержащей добавки АМДОР-10
№ п/пНаименование показателейТребования по ТУРезультаты испытаний
1Внешний вид Вязкая жидкость коричневого цветаВязкая жидкость коричневого цвета
2Сцепление с минеральным материалом битума, содержащего 0,4% добавки Не хуже контрольного образца № 1Соответствует контрольному образцу № 1
3Кислотное число, мг КОН/г добавки, не более 159,0
4 Массовая доля воды, не более 2,0Отсутствует вода
5 Температура текучести, °С, не более 107
6 Аминное число, г HCl с массовой долей 100% на 100 г добавки, не менее20,0 26,1

Таблица 4
Показатели свойств адгезионной азотсодержащей добавки СОНДОР А
№ п/пНаименование показателейТребования по ТУРезультаты испытаний
1Внешний вид Маслянистая жидкость от желтого до темно-коричневого цвета Маслянистая жидкость коричневого цвета
2Сцепление битума с мокрым песком при содержании добавки 0,3 мас.% по № 1по № 1
3Щелочное число, мг КОН/г, в пределах 400-600566,29
4 Температура вспышки в открытом тигле, °С, не ниже 200231

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/пНаименование показателейТребования компании AkzoNobel Результаты испытаний
1Внешний вид Коричневая вязкая жидкость Коричневая вязкая жидкость
2 Плотность при 20°С, кг/м3 980980
3 Точка текучести, °С <0-1
4 Точка вспышки, °С >100120
5 Общее аминное число, мг HCl/г 159-169162
6 Кислотное число, мг КОН/г <108

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
1Средняя плотность, г/см2 2,432,48 2,472,48 -
2 Водонасыщение, % по объему 3,2 2,122,15 2,31,0-4,0
3 Пористость минеральной части, % 18,517,4 17,817,9 15-19
4 Остаточная пористость, %3,8 3,43,5 3,41,5-4,5
5Предел прочности при сжатии, МПа 3,53,9 3,94,0 не менее 2,2
при температуре 20°С щебеночно-мастичная асфальтобетонная смесь и способ ее получения, патент № 2476397 щебеночно-мастичная асфальтобетонная смесь и способ ее получения, патент № 2476397 щебеночно-мастичная асфальтобетонная смесь и способ ее получения, патент № 2476397 щебеночно-мастичная асфальтобетонная смесь и способ ее получения, патент № 2476397 щебеночно-мастичная асфальтобетонная смесь и способ ее получения, патент № 2476397
при температуре 50°С 1,391,25 1,301,29 не менее 0,65
6С двигоустойчивость: коэффициент внутреннего трения 0,930,96 0,970,96 не менее 0,93
сцепление при сдвиге при температуре 50°С, МПа 0,350,36 0,360,36 не менее 0,18
7Трещиностойкость - предел прочности на растяжение при расколе при температуре 0°С, МПа4,0 4,2 4,34,5 2,5-6,0
8Водостойкость при длительном водонасыщении 0,931,02 1,001,01 не менее 0,85
9Стекание вяжущего, % по массе1,38 0,15 0,170,16 не более 0,2
10Однородность смеси: коэффициент вариации предела прочности при сжатии при температуре 50°С, МПа0,16 0,14 0,120,13 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 щебеночно-мастичная асфальтобетонная смесь и способ ее получения, патент № 2476397
для ЩМАС По ГОСТ 31015-2002
№ 2 № 3 № 4
12 34 56 7
1 Стекание вяжущего, % по массе1,26 0,16 0,170,14 не более 0,2
2Водостойкость при длительном водонасыщении 0,960,99 0,990,99 не менее 0,85
3Однородность смеси: коэффициент вариации предела прочности при сжатии при температуре 50°С0,16 0,14 0,120,13 Не более 0,16

Скачать патент РФ Официальная публикация
патента РФ № 2476397

patent-2476397.pdf

Класс C04B26/26 битуминозные материалы, например деготь, пек

высоконаполненный композиционный материал -  патент 2525074 (10.08.2014)
ресурсосберегающая щебеночно-мастичная смесь для строительства и ремонта дорожных покрытий -  патент 2524081 (27.07.2014)
асфальтобетонная смесь -  патент 2522497 (20.07.2014)
асфальтобетонная смесь на наномодифицированном вяжущем -  патент 2521988 (10.07.2014)
способ приготовления асфальтобетонной смеси -  патент 2520256 (20.06.2014)
асфальтобетонная смесь -  патент 2515840 (20.05.2014)
способ приготовления асфальтобетонной смеси -  патент 2515652 (20.05.2014)
минеральный порошок для асфальтобетонной смеси -  патент 2515277 (10.05.2014)
минеральный порошок -  патент 2515274 (10.05.2014)
минеральный порошок -  патент 2515239 (10.05.2014)

Класс C04B16/02 целлюлозные материалы

высоконаполненный композиционный материал -  патент 2525074 (10.08.2014)
способ изготовления арболитовых изделий с получением на их поверхности основы для штукатурки -  патент 2517308 (27.05.2014)
торфодревесная формовочная смесь для изготовления теплоизоляционных и конструкционно-теплоизоляционных изделий -  патент 2514973 (10.05.2014)
масса для производства теплоизоляционных плит -  патент 2484040 (10.06.2013)
масса для производства гипсовых плит -  патент 2473497 (27.01.2013)
сырьевая смесь для изготовления кирпича -  патент 2435745 (10.12.2011)
арболитовая смесь -  патент 2430046 (27.09.2011)
композиционный строительный материал -  патент 2410345 (27.01.2011)
комплекс утилизации железнодорожных деревянных шпал с выработкой теплоэнергии, с линиями производства опилкобетона и древеснонаполненных пластмасс -  патент 2373001 (20.11.2009)
стабилизатор для щебеночно-мастичного асфальтобетона -  патент 2348662 (10.03.2009)

Класс C04B24/12 азотсодержащие соединения

Наверх