асфальтобетонная смесь

Классы МПК:C04B26/26 битуминозные материалы, например деготь, пек
C08L95/00 Композиции битуминозных материалов, например асфальта, гудрона или вара
Автор(ы):, , , ,
Патентообладатель(и):Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Уфимский государственный нефтяной технический университет" (RU)
Приоритеты:
подача заявки:
2012-04-10
публикация патента:

Изобретение относится к области дорожных строительных материалов, в частности к переработке отходов ремонта мягких кровель с получением битумного вяжущего, и может быть использовано при приготовлении асфальтобетонных смесей. Технический результат: повышение предела прочности при одновременном снижении восприимчивости асфальтобетона к температурам. Асфальтобетонная смесь содержит щебень, песок, минеральный порошок и битумное вяжущее из отходов ремонта мягких кровель, пластифицированных прямогонным гудроном в следующем соотношении компонентов, мас.%: битум, содержащий до 15% примеси минерального наполнителя и волокон основы - 49асфальтобетонная смесь, патент № 2500635 65, прямогонный гудрон - 51асфальтобетонная смесь, патент № 2500635 35. 6 табл.

Формула изобретения

Асфальтобетонная смесь, содержащая щебень, песок, минеральный порошок и битум, отличающаяся тем, что в качестве битума используют битумное вяжущее из отходов ремонта мягких кровель, пластифицированных прямогонным гудроном в следующем соотношении компонентов, мас.%: битум, содержащий до 15% примеси минерального наполнителя и волокон основы - 49асфальтобетонная смесь, патент № 2500635 65, прямогонный гудрон - 51асфальтобетонная смесь, патент № 2500635 35.

Описание изобретения к патенту

Настоящее изобретение относится к области дорожных строительных материалов, в частности к переработке отходов ремонта мягких кровель с получением битумного вяжущего и может быть использовано при приготовлении асфальтобетонных смесей.

Известна композиция (RU 2010110798, C04B 26/20, опубл. 27.09.11, бюл. № 27), содержащая регенерированный асфальтобетон, наполнители и органоминеральный порошок в качестве добавки из измельченных битумосодержащих кровельных отходов в количестве 0,1-7,5 мас.%. Недостатком известной асфальтобетонной смеси следует признать увеличение жесткости смеси при использовании измельченных битумосодержащих кровельных отходов.

Известна также композиция (RU 2323909, C04B 26/26 C08L9 5/00 E01C 7/26, опубл. 10.05.2008, бюл. № 13), содержащая (мас.%): щебень 38-50; битум 4-6; отходы мягкой кровли 1,5-3,0; минеральный порошок 7-20 и песок. Недостатком данного изобретения можно признать увеличение жесткости асфальтобетонной смеси при минимальном уменьшении экологического ущерба за счет утилизации кровельных отходов.

Наиболее близкой к предложенному изобретению по технической сущности и достигаемому результату является асфальтобетонная смесь, приготовленная в соответствии с ГОСТ 9128-97 «Смеси асфальтобетонные дорожные, аэродромные и асфальтобетон» М., МНТКС, 1998, содержащая щебень, песок, минеральный порошок и битум. Недостатком известного решения является повышенная восприимчивость асфальтобетона к температуре, и вследствие этого высокая температура хрупкости.

Задачей, на решение которой направлено заявляемое изобретение, является получение асфальтобетонных смесей с улучшенными физико-механическими свойствами и меньшей себестоимостью за счет использования вторичного сырья (отходов ремонта мягких кровель), утилизация которого в значительной степени способствует снижению наносимого экологии ущерба.

Технический результат: повышение предела прочности при одновременном снижении восприимчивости асфальтобетона к температурам. При этом достигается исключение стандартного битума из состава асфальтобетонных смесей и снижение расхода минерального порошка, а также утилизация отходов ремонта мягких кровель

Для получения указанного технического результата предложено использовать асфальтобетонную смесь, содержащую щебень, песок, минеральный порошок и битумное вяжущее из отходов ремонта мягких кровель, пластифицированных прямогонным гудроном в следующем соотношении компонентов, мас.%: битум, содержащий до 15% примеси минерального наполнителя и волокон основы - 49асфальтобетонная смесь, патент № 2500635 65, прямогонный гудрон - 51асфальтобетонная смесь, патент № 2500635 35.

Особенностью предлагаемой асфальтобетонной смеси является использование в качестве вяжущего вещества битумное вяжущее из отходов ремонта мягких кровель, пластифицированных прямогонным гудроном. При пластифицировании прямогонным гудроном восприимчивость битумного вяжущего к температуре ниже, и вследствие этого трещиностойкость выше, т.е. ниже температура хрупкости.

Битумный порошок для вяжущего из отходов ремонта мягких кровель получают в установке ПБМ 1.01 ТУ 4845-005-4874011-2003, без последующей сортировки. Измельченная смесь из отходов ремонта кровельных материалов содержит битумизированный картон, дробленый битум, минеральный наполнитель (мелкий песок и пыль). Состав измельченной смеси из отходов ремонта мягких кровель следующий, мас.%: измельченный битумизированный картон 37,5-33,3; минеральный наполнитель 6,0; дробленый битум - остальное. В серийно выпускаемую автоматизированную битумоплавильную установку УБП 2 (ТУ 4845-005-4874011-003) циклического действия вместимостью 2 т, оснащенную перемешивающим горизонтальным валом с лопатками, заливают отработанные нефтепродукты: масла группы ММО ГОСТ 21046-86, нагревают, загружают измельченные отходы битумных кровельных материалов порционно, причем при загрузке каждой порции выполняют периодическое перемешивание и нагрев.

Полученное по данной технологии битумное вяжущее из отходов ремонта мягких кровель было исследовано с целью определения группового состава. Результаты представлены в таблице 1.

Таблица 1
Групповой состав битума, полученного на промышленной установке
Соединения Количество, %
1. Парафино-нафтеновые 28,5
2. Легкие ароматические9,4
3. Средние ароматические3,0
4. Тяжелые ароматические 19,4
5. Смолы I 8,9
6. Смолы II 14,7
7. Асфальтены 16,1

Как следует из результатов анализа, в полученном битумном вяжущем из отходов ремонта мягких кровель присутствуют все основные группы соединений, характерные для битумов. По сравнению с битумами дорожными нефтяными в исследуемом образце наблюдается пониженное содержание масел.

Определение качественных показателей битумного вяжущего из отходов ремонта мягких кровель привели к следующим результатам:

а) температура размягчения - 88,4°C,

б) глубина проникания иглы при 25°C, 0,1 мм - 14;

в) температура хрупкости - (-3°C);

г) растяжимость при 25°C, см - 2,8.

Для использования битумного вяжущего из отходов ремонта мягких кровель в дорожном строительстве необходимо снизить его вязкость, увеличить растяжимость и понизить температуру хрупкости.

Такие результаты достигаются путем пластифицирования битумного вяжущего из отходов ремонта мягких кровель прямогонным гудроном в следующем соотношении компонентов, мас.%: битум, извлеченный из старых кровельных ковров, содержащий до 15% примеси минерального наполнителя и волокон основы - 49асфальтобетонная смесь, патент № 2500635 65, прямогонный гудрон - 51асфальтобетонная смесь, патент № 2500635 35. Температура смешения компонентов 180°С. Время непрерывного перемешивания компонентов составило 30 минут, время термостабилизации 4 часа при 160°С.

Результаты экспериментов по определению качественных показателей битумного вяжущего из отходов ремонта мягких кровель, пластифицированных прямогонным гудроном, приведены в таблицах 2 и 3.

Таблица 2
Изменение состава битумов в результате пластификации его гудроном
Соединения Количество, %
Разбавлено гудрономБитум, извлеченный из старых кровельных ковров
на 40 мас.%на 50 мас.%
1. Парафино-нафтеновые12,6 16,69,1
2. Легкие ароматические12,4 15,29,9
3. Средние ароматические9,2 8,76,3
4. Тяжелые ароматические28,8 24,715,4
5. Смолы I9,7 9,99,0
6. Смолы II12,8 13,214,2
7. Асфальтены14,5 11,736,0

Таблица 3
Характеристики битумных вяжущих, пластифицированных ном в сопоставлении с требованиями стандартов
Наименование показателей, единицы измерения Требования ГОСТФактические показатели
БНД 60/90 БНД 90/130 Исходное вяжущееРазбавлено гудроном
на 40 мас.% на 50 мас.%
1. Глубина проникания иглы, 0,1 мм, при 25°C при 0°C 61-9091-1308 54114
не менее 20не менее 28-21 27
2. Температура размягчения, °Cне ниже 47 не ниже 43104,4 52,644
3. Растяжимость, смасфальтобетонная смесь, патент № 2500635 асфальтобетонная смесь, патент № 2500635 асфальтобетонная смесь, патент № 2500635 асфальтобетонная смесь, патент № 2500635 асфальтобетонная смесь, патент № 2500635
при 25°C 55652,2 1529,2
при 0°C3,5 4,0-3,2 3,8
4. Температура хрупкости, °Cне выше -15 не выше -17-3 -19-21,5
5. Растворимость, %- -ниже нормы- -

Пластифицированное битумное вяжущее характеризуются пониженным показателем «растяжимость при 25°C». Однако эластичные свойства пластифицированного битумного вяжущего изменяются с температурой менее резко, чем у стандартных битумов, то есть восприимчивость пластифицированного битумного вяжущего к температуре ниже и вследствие этого трещиностойкость выше, т.е. ниже температура хрупкости.

По результатам проведенных исследований можно сделать вывод о возможности получения битумов различных марок при пластифицировании битумного вяжущего прямогонным гудроном при разном соотношении битума, извлеченного из старых кровельных ковров, и прямогонного гудрона.

Необходимо отметить, что для первых двух марок битума содержание гудрона в компаунде определяется показателем глубины проникания иглы (пенетрацией). Для марки БНД 90/130 нижний предел содержания гудрона (35%) определяется пенетрацией, а верхний (51%) - требуемой температурой размягчения по КиШ.

При таком определенном соотношении дорожные битумы, полученные отходов ремонта мягких кровель, будут иметь следующие показатели (таблица 4).

Таблица 4
Характеристики битумных вяжущих, пластифицированных гудроном
Получаемая марка битума Содержание гудрона в смеси, % Количество гудрона для обеспечения стандартных показателей, мас.%
Температура размягчения, °CПенетрация, 0,1 ммТемпература хрупкости, °С
БНД 40/60 35асфальтобетонная смесь, патент № 2500635 41,553,5асфальтобетонная смесь, патент № 2500635 6041асфальтобетонная смесь, патент № 2500635 60-16,5асфальтобетонная смесь, патент № 2500635 -19,5
БНД 60/90 41,5асфальтобетонная смесь, патент № 2500635 46,547асфальтобетонная смесь, патент № 2500635 53,561асфальтобетонная смесь, патент № 2500635 90-19асфальтобетонная смесь, патент № 2500635 -20,5
БНД 90/130 46,5асфальтобетонная смесь, патент № 2500635 5143асфальтобетонная смесь, патент № 2500635 4791асфальтобетонная смесь, патент № 2500635 128-20,5асфальтобетонная смесь, патент № 2500635 -23

Следовательно, в соответствии с таблицей 4 можно путем разбавления битумного вяжущего прямогонным гудроном получить марку битума, рекомендуемую для строительства асфальтобетонных дорог в определенной дорожно-климатической зоне.

При совмещении переработки отходов ремонта мягких кровель и приготовления асфальтобетонных смесей в одном предприятии можно избежать операции очистки битумного порошка от примесей. При этом нужно лишь учитывать их присутствие при проектировании асфальтобетонной смеси.

Например, при определении количества примесей в битумном порошке было обнаружено, что в исследуемой партии порошка содержится примерно 15% примесей, которые состоят из минеральной части (песка) и волокон раздробленной картонной основы (целлюлозы). Принимаем, в первом приближении, что соотношение песок: целлюлоза равняется 1:1, т.е. в битумном порошке содержится по 7,5% минерального и органического компонента примесей.

Если на основе этого битумного порошка готовить асфальтобетонную смесь, то удалять данные примеси не нужно, так как в смесь все равно добавляется минеральный порошок и нужно лишь учитывать это при расчете количества минерального порошка в составе смеси. Целлюлозные волокна также не будут ухудшать свойства бетона, а наоборот, будут стабилизировать, за счет дисперсного армирования консистенцию смеси и предотвращать ее расслаивание.

Разбавление расплавленного битумного вяжущего из отходов ремонта мягких кровель также должно производиться с учетом наличия примесей. В частности, если в битумном вяжущем из отходов ремонта мягких кровель соотношение битум: гудрон должно быть 1:1, то на одну часть битумного порошка, содержащую 0,85 частей битума и 0,15 частей примесей необходимо добавить 0,85 частей гудрона. Таким же образом необходимо рассчитать количество вводимого в асфальтобетонную смесь минерального порошка, уменьшив его на величину, содержащуюся в битумном вяжущем.

Были изготовлены две серии образцов мелкозернистого асфальтобетона типа Б марки III. Минеральная часть асфальтобетонных смесей была одинакова. Для первой серии (контрольной) использовался битум БНД 90/130 по ГОСТ 22245, для второй серии (опытной) - битумное вяжущее из отходов ремонта мягких кровель, пластифицированных прямогонным гудроном (таблица 5).

Таблица 5
Состав асфальтобетонных смесей
МатериалКоличество, % для смеси
Контрольной Опытной
Щебень, фр. 0-20 7575
Отсев дробления фр. 0-5 2524,7
Битум БНД 90/1306 -
Битумное вяжущее -6,5
Примечание: шпильки меньшая масса материалов в контрольной смеси 106 против 106,2 единиц объясняется наличием в опытном составе волокон целлюлозы.

Испытания асфальтобетонных образцов проведены в соответствии с ГОСТ 9128-97. Из анализа полученных данных (таблица 6) следует, что асфальтобетон на битумном вяжущем из отходов ремонта мягких кровель, пластифицированных прямогонным гудроном, удовлетворяет требованиям стандарта для асфальтобетона типа Б марки III по показателям водонасыщения, прочности при 20°C и при 50°C, а также коэффициенту водостойкости.

Таблица 6
Свойства асфальтобетона на различном вяжущем
Наименование показателяЕд. изм.Величина показателей для асфальтобетона на вяжущем Требования ГОСТ
стандартном (битум БНД 90/130)полученном из отходов
1. Средняя плотность г/см32,35 2,34-
2. Водонасыщение% 3,54,01,5асфальтобетонная смесь, патент № 2500635 4,0
3. Предел прочности при сжатии при температуре: асфальтобетонная смесь, патент № 2500635 асфальтобетонная смесь, патент № 2500635 асфальтобетонная смесь, патент № 2500635 асфальтобетонная смесь, патент № 2500635
20°C МПа2,955,95 асфальтобетонная смесь, патент № 2500635 2,0
50°C МПа0,721,38 асфальтобетонная смесь, патент № 2500635 0,9
4. Коэффициент водостойкости асфальтобетонная смесь, патент № 2500635 0,970,93 асфальтобетонная смесь, патент № 2500635 0,75

Настоящее техническое решение дает возможность производить асфальтобетонные смеси на битумном вяжущем из отходов ремонта мягких кровель, пластифицированных прямогонным гудроном, с повышением показателя предела прочности при одновременном снижении восприимчивости асфальтобетона к температурам. При этом достигается снижение расхода минерального порошка и утилизация отходов ремонта мягких кровель.

Скачать патент РФ Официальная публикация
патента РФ № 2500635

patent-2500635.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 C08L95/00 Композиции битуминозных материалов, например асфальта, гудрона или вара

Наверх