способ получения щебеночно-мастичного асфальтобетона

Классы МПК:C04B26/26 битуминозные материалы, например деготь, пек
Автор(ы):, , , , ,
Патентообладатель(и):Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования Марийский государственный технический университет (RU)
Приоритеты:
подача заявки:
2011-12-28
публикация патента:

Изобретение относится к дорожному строительству, а именно к технологии приготовления щебеночно-мастичных асфальтобетонных смесей для устройства верхнего слоя покрытия автомобильных дорог. Технический результат: повышение водостойкости материала, повышение пределов прочности при сжатии при +20 и +50°C, снижение расхода вяжущего в смеси и повышение экологической безопасности окружающей среды в результате утилизации отходов химической промышленности. Способ получения щебеночно-мастичного асфальтобетона включает приготовление щебеночно-мастичной асфальтобетонной смеси путем перемешивания обезвоженных исходных материалов при рабочих температурах для устройства верхнего слоя покрытия, состоящей из, % масс.: щебня прочных пород - 70,0способ получения щебеночно-мастичного асфальтобетона, патент № 2494988 73,5, отсевов дробления известняков марки М400 - 26,5способ получения щебеночно-мастичного асфальтобетона, патент № 2494988 30,0; битума вязкого - 5,6способ получения щебеночно-мастичного асфальтобетона, патент № 2494988 6,0 (сверх 100%), и отличается тем, что в битум до объединения с минеральными составляющими предварительно введены кубовые остатки производства «Новантокс 8 ПФДА» в количестве 0,5способ получения щебеночно-мастичного асфальтобетона, патент № 2494988 1,2 (% от массы битума). 2 табл.

Формула изобретения

Способ получения щебеночно-мастичного асфальтобетона, включающий приготовление щебеночно-мастичной асфальтобетонной смеси путем перемешивания обезвоженных исходных материалов при рабочих температурах для устройства верхнего слоя покрытия, состоящей из, мас.%: щебня прочных пород 70,0 - 73,5, отсевов дробления известняков марки М400 26,5 - 30,0; битума вязкого 5,6 - 6,0 (сверх 100%), отличающийся тем, что в битум до объединения с минеральными составляющими предварительно введены кубовые остатки производства «Новантокс 8 ПФДА» в количестве 0,5 - 1,2 (% от массы битума).

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к дорожному строительству, а именно к технологии приготовления щебеночно-мастичных асфальтобетонных смесей для устройства верхнего слоя покрытия автомобильных дорог.Целью настоящего изобретения является разработка способа получения щебеночно-мастичного асфальтобетона с отсевами дробления известняков с улучшенными физико-механическими свойствами и снижение расхода вяжущего и себестоимости устройства покрытий с применением щебеночно-мастичных асфальтобетонов с отсевами дробления известняков (ЩМА с ОДИ) при производстве и эксплуатации. Технический результат: разработанный способ получения ЩМА с ОДИ с повышенными водостойкостью материала, значений пределов прочности при сжатии при +20 и +50°C и экологической безопасностью окружающей среды в результате утилизации отходов химической промышленности.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к заявляемому изобретению является способ получения щебеночно-мастичной асфальтобетонной смеси с добавкой отсевов дробления известняков марки 400 (Патент РФ № 2426704), согласно которому в минеральную часть к прочному щебню вводят отсевы дробления известняков марки 400.

Преимуществом указанного способа является повышение пределов прочности при сжатии ЩМА при +20 и +50°C и, соответственно, его теплоустойчивости и коэффициента водостойкости и снижение водонасыщения. Это достигается переводом вяжущего в структуре материала в связанное (ориентированное) состояние мелкими фракциями ОДИ.

Недостатком прототипа является то, что высокий показатель предела прочности при +50°C (т.е. теплоустойчивость при высоких летних температурах) образцов щебеночно-мастичной асфальтобетонной смеси с добавками отсевов дробления известняков марки 400 достигается при увеличенном расходе вяжущего в смеси (до 7,5%, сверх 100% от массы минеральной части).

Задачей заявляемого изобретения является разработка способа повышения качества щебеночно-мастичных асфальтобетонных смесей для устройства верхнего слоя покрытия автомобильных дорог, снижение расхода вяжущего в смеси, применение в составе смеси отсевов дробления малопрочных известняков, а также утилизация и нейтрализация отходов промышленного производства.

Поставленная задача решается тем, что заявляемый состав щебеночно-мастичной асфальтобетонной смеси с отсевами дробления известняков (ЩМА с ОДИ) приготавливается путем перемешивания между собой обезвоженных и нагретых до рабочих температур исходных материалов, а в качестве вяжущего вещества используется предварительно приготовленная однородная смесь вязкого битума с отходами химической промышленности - кубовыми остатками производства «Новантокс 8 ПФДА» (антиоксиданта, применяемого в производстве шин) в количестве 0,5способ получения щебеночно-мастичного асфальтобетона, патент № 2494988 1,2 (в % по массе).

Кубовые остатки производства «Новантокса 8 ПФДА» представляют собой вязкую маслянистую жидкость темно-коричневого цвета с зеленоватым или фиолетовым оттенком следующего состава, % масс.:

новантокс 8 ПФДА - 8,6;

свободный п-аминодифениламина - 0,54;

2-этилгексановая кислота - 27,0;

К-соль 2-этилгексановой кислоты - 9,4;

смолы - остальное.

Использование кубовых остатков производства «Новантокс 8 ПФДА» в составе вяжущего улучшает сцепление битума с минеральным заполнителем, что обусловлено содержащимися в ней ароматическими аминами и смолистыми соединениями сложного состава. В своем составе отход содержит две функциональные группы противоположного характера: аминогруппу с основными свойствами и карбоксильную группу с кислотными свойствами.

Механизм действия добавки кубовых остатков производства «Новантокс 8 ПФДА» в битуме возможно представить следующим образом: при введении добавки в битум, ее молекулы адсорбируются на дисперсных частицах в битуме, (на асфальтеновых агрегатах), понижая межфазное натяжение на границе раздела фаз асфальтеновых агрегатов (дисперсная фаза) и жидкие углеводороды (дисперсионная среда). При образовании битумной пленки на поверхности минеральных зерен происходит адсорбция битумных дисперсных частиц на их поверхности. Присутствие на поверхности битумных частиц молекул добавки обуславливает значительно лучшее сцепление битумной пленки с поверхностью каменного материала и увеличивает адгезионную прочность. При смешении смолы антиоксиданта с битумом при температуре 120способ получения щебеночно-мастичного асфальтобетона, патент № 2494988 140°C происходит химическое взаимодействие кубовых остатков производства «Новантокс 8 ПФДА» с высокомолекулярными соединениями битума, в результате этого достигается однородность вяжущего.

Содержание добавки кубовых остатков производства «Новантокс 8 ПФДА» в вяжущем должно составлять 0,5способ получения щебеночно-мастичного асфальтобетона, патент № 2494988 1,2%, т.к. при содержании смолы выше 1,2% показатель индекса пластичности вяжущего выходит за допустимые пределы, вследствие снижения температуры размягчения по методу «Кольцо и шар». Таким образом, предлагаемые отличия сообщают заявляемому объекту новый технический эффект улучшение адгезионных свойств вяжущего за счет модификации добавкой кубовых остатков производства «Новантокс 8 ПФДА».

Заявителю неизвестно использование добавки кубовых остатков производства «Новантокс 8 ПФДА» для улучшения адгезионных свойств вяжущих асфальтобетонных смесей, что свидетельствует о соответствии заявляемого объекта критерию "изобретательский уровень".

Вяжущее для щебеночно-мастичной асфальтобетонной смеси (ЩМАС) готовят следующим образом:

В аппарат, снабженный обогревом и мешалкой, загружают вязкий битум и кубовые остатки производства «Новантокс 8 ПФДА» в количестве 0,5способ получения щебеночно-мастичного асфальтобетона, патент № 2494988 1,2% на смесь и производят перемешивание при температуре 120способ получения щебеночно-мастичного асфальтобетона, патент № 2494988 140°C до получения однородной массы. Состав и свойства вяжущего, приготовленного на битуме БНД 60/90, приведены в табл.1.

Таблица 1
Показатели физико-механических свойств
Наименование показателей битумного вяжущего и единицы измерения Треб. ГОСТ 22245 для битума БНД 60/90Величина показателя
Исх. БНД 60/90 (без добавки) БНД 60/90 с добавкой кубовых остатков «Новантокс 8 ПФДА», % от массы битума
0,51,0 1,52,02,5 3,0
1. Глубина проникания иглы 0,1 ммспособ получения щебеночно-мастичного асфальтобетона, патент № 2494988 способ получения щебеночно-мастичного асфальтобетона, патент № 2494988 способ получения щебеночно-мастичного асфальтобетона, патент № 2494988 способ получения щебеночно-мастичного асфальтобетона, патент № 2494988 способ получения щебеночно-мастичного асфальтобетона, патент № 2494988 способ получения щебеночно-мастичного асфальтобетона, патент № 2494988 способ получения щебеночно-мастичного асфальтобетона, патент № 2494988 способ получения щебеночно-мастичного асфальтобетона, патент № 2494988
при 25°C 61-907371 7478 818689
при 0°CНе менее 202221 2222 222424
2. Растяжимость, см способ получения щебеночно-мастичного асфальтобетона, патент № 2494988 способ получения щебеночно-мастичного асфальтобетона, патент № 2494988 способ получения щебеночно-мастичного асфальтобетона, патент № 2494988 способ получения щебеночно-мастичного асфальтобетона, патент № 2494988 способ получения щебеночно-мастичного асфальтобетона, патент № 2494988 способ получения щебеночно-мастичного асфальтобетона, патент № 2494988 способ получения щебеночно-мастичного асфальтобетона, патент № 2494988 способ получения щебеночно-мастичного асфальтобетона, патент № 2494988
при 25°C Не менее 55>100 >100>100 >100>100 >100>100
при 0°CНе менее 3,5 3,83,63,5 3,53,5 3,53,5
3. Температура размягчения по КиШ, °C Не ниже 4748,5 47,847,246,6 46,245,6 45,2
4. Температура хрупкости, °CНе выше -15 -19-21-21 -21-21 -21,2-21
5. Сцепление с мраморомспособ получения щебеночно-мастичного асфальтобетона, патент № 2494988 выдерж. выдерж.выдерж. выдерж.выдерж. выдерж.выдерж.
6. Индекс пенетрацииот -1 до +1 -0,52-0,93-0,99 -1,02-1,03 -1,05-1,07
7. Однородностьспособ получения щебеночно-мастичного асфальтобетона, патент № 2494988 одн-ноодн-но одн-ноодн-но одн-ноодн-ноодн-но

С предлагаемым вяжущим были приготовлены составы ЩМА с ОДИ подобранного состава по ГОСТ 31015-2003.

Состав ЩМА с ОДИ по предлагаемому решению следующий, % масс.: щебень прочных пород фр. 5способ получения щебеночно-мастичного асфальтобетона, патент № 2494988 10, или 5способ получения щебеночно-мастичного асфальтобетона, патент № 2494988 15, или 5способ получения щебеночно-мастичного асфальтобетона, патент № 2494988 20 мм - 70,0способ получения щебеночно-мастичного асфальтобетона, патент № 2494988 73,5; отсевы дробления известняков - 26,5способ получения щебеночно-мастичного асфальтобетона, патент № 2494988 30,0; битум вязкий БНД 60/90 (БНД 90/130) - 5,6способ получения щебеночно-мастичного асфальтобетона, патент № 2494988 6,0 (сверх 100%) и кубовые остатки производства «Новантокс 8 ПФДА» - 0,5способ получения щебеночно-мастичного асфальтобетона, патент № 2494988 1,2% от массы битума.

Щебеночно-мастичная асфальтобетонная смесь готовится в серийно выпускаемой стационарной асфальтобетонной установке, оборудованной устройством для разогрева обезвоживания, подачи составляющих в смеситель и их перемешивания.

Точность дозирования щебня и отсевов дробления известняков должна соответствовать классу точности 2 по ГОСТ 10223 и ГОСТ 30124. Точность дозирования битума и кубовых остатков - ±1,5% по массе.

Составляющие смеси после нагрева до рабочих температур, обезвоживания и дозирования, в соответствии с рецептом, перемешиваются между собой при рабочих температурах и смесь выдается потребителю.

Приготовление щебеночно-мастичной асфальтобетонной смеси осуществляется следующим образом: кубовые остатки производства «Новантокс 8 ПФДА», нагретые до 50способ получения щебеночно-мастичного асфальтобетона, патент № 2494988 70°C, перемешиваются с вязким битумом БНД 60/90 (или БНД 90/130) при температуре 120способ получения щебеночно-мастичного асфальтобетона, патент № 2494988 140°C до получения однородной массы, а затем полученную смесь при 130способ получения щебеночно-мастичного асфальтобетона, патент № 2494988 140°C объединяют при перемешивании с наполнителем, нагретым до 150способ получения щебеночно-мастичного асфальтобетона, патент № 2494988 170°C и другими компонентами смеси для приготовления асфальтобетонной смеси.

Физико-механические свойства заявляемого состава ЩМА представлены в табл.2.

Таблица 2
Физико-механические свойства ЩМА на вяжущем с добавкой кубовых остатков производства «Новантокс 8 ПДФА»
№ п/пНаименование показателей Треб. ГОСТ 31015 для II-III ДКЗ Количество вяжущего в смеси, %
По прототипу (вяжущее без добавки), 6,55,5 5,65,86,0 6,5
+0,5% смолы антиоксиданта (от массы битума)
1.Предел прочности при сжатии при температуре, МПа 50°Cне менее 0,65 1,671,581,60 1,651,66 1,72
20°C не менее 2,24,73 4,414,004,50 4,544,68
2Водонасыщение 1,0способ получения щебеночно-мастичного асфальтобетона, патент № 2494988 4,02,85 3,212,702,40 2,402,30
3Пористость минеральной части, %15способ получения щебеночно-мастичного асфальтобетона, патент № 2494988 1918,48 17,3917,4717,32 17,4717,24
3.Остаточная пористость, %1,5способ получения щебеночно-мастичного асфальтобетона, патент № 2494988 4,52,64 3,583,422,73 2,420,88
4.Коэффициент водостойкостине менее 0,85 0,870,820,86 0,930,90 0,90
5. Водонасыщение, % по объему1,0способ получения щебеночно-мастичного асфальтобетона, патент № 2494988 4,02,10 3,212,702,40 2,402,30
6.Средняя плотность, г/см3- 2,642,652,65 2,662,66 2,68

Как видно из табл.2, заявляемая асфальтобетонная смесь ЩМАС с использованием кубовых остатков производства «Новантокс 8 ПФДА», по сравнению с показателями образцов прототипа, обладает более высокими физико-механическими показателями. Повышение значений коэффициента водостойкости образцов на вяжущем с использованием кубовых остатков производства «Новантокс 8 ПДФА» объясняется улучшением сцепления битума с поверхностью минеральных заполнителей ЩМА. Следовательно, асфальтобетонное покрытие с применением исследуемой добавки кубовых остатков производства «Новантокс 8 ПФДА» будет более прочным и водостойким.

При этом применение вязкого битума с добавкой кубовых остатков химического производства «Новантокс 8 ПФДА», позволяет снизить количество вяжущего на 0,7%, по сравнению с составом ЩМА с ОДИ, приготовленном по прототипу на более вязком битуме. Следовательно, достигается удешевление себестоимости приготовления смеси.

Скачать патент РФ Официальная публикация
патента РФ № 2494988

patent-2494988.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)
Наверх