асфальтобетонная смесь

Формула изобретения

Асфальтобетонная смесь, включающая битум, гидролизный лигнин и минеральный материал, отличающаяся тем, что в качестве минерального материала она содержит щебень карбонатной породы фракции 5-20 мм и отсевы карбонатной породы фракции 0, -10 мм при следующем соотношении компонентов, мас. %:

Битум - 6-6,5

Гидролизный лигнин фракции 0-20 мм - 3,5-5

Щебень карбонатной породы фракции 5-20 мм - 30-35

Отсевы карбонатной породы фракции 0-10 мм - Остальное

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области дорожно-строительных материалов, а именно к составам асфальтобетонных смесей, и может быть использовано для дорожных и гидротехнических покрытий.

Известны асфальтобетонные смеси, включающие битум и минеральные компоненты (минеральный порошок, песок, щебень). В качестве минерального порошка в этих смесях используются тонкомолотые карбонатные породы. Поскольку такие минеральные порошки являются одним из наиболее дорогостоящих и дефицитных компонентов асфальтобетонной смеси, то это приводит к существенному ее удорожанию. В связи с этим предлагается в качестве минеральных порошков в асфальтобетонных смесях использовать мелко- и грубодисперсные отходы различных промышленных производств [Применение порошковых отходов промышленности в асфальтобетоне. - М., 1990, 56 с. (ОИ/ЦБНТИ Минавтодора РСФСР; Вып. 7. Автомобильные дороги)].

Предлагается также использовать в качестве заменителя минерального порошка гидролизный лигнин. Гидролизный лигнин в настоящее время является практически невостребованным крупнотоннажным отходом гидролизных производств. Запасы его в отвалах этих производств составляют сотни тысяч тонн. Введение лигнина в состав асфальтобетона существенно снижает его стоимость.

Известна асфальтобетонная смесь, получаемая на основе активированного минерального порошка, содержащего 4-15% гидролизного лигнина, битума и минерального компонента (а.с. 1689341 СССР, М.Кл.⁵ С 04 В 26/26).

Недостатком этого способа является высокая стоимость асфальтобетонной смеси, связанная с большими энергозатратами на стадии приготовления активированного минерального порошка. При приготовлении минерального порошка требуется поддержание высокой температуры (180-200^oС) в сушильном барабане и длительное пребывание минерально-лигнинной смеси в нем, так как требуется, чтобы сгорело не менее 20-40% введенного лигнина. Кроме того, после выхода из сушильного барабана полученный материал подвергается длительному измельчению в шаровой мельнице. Недостатками этого способа являются также существенные (20-40%) потери лигнина за счет сгорания и экологическая опасность. Гидролизный лигнин содержит от 0,5 до 1,5% серной кислоты, поэтому в процессе даже его частичного сгорания образуются летучие соединения серы, загрязняющие атмосферу. Кроме этого, получаемый на основе такого минерального порошка асфальтобетон имеет недостаточно высокую прочность при 50^oС (предел прочности при сжатии при 50^oС составляет 1,47-1,49 МПа) и недостаточно высокий коэффициент водостойкости.

Наиболее близкой по технической сущности и достигаемому результату является асфальтобетонная смесь, получаемая на основе битума, полиэтилена, гидролизного лигнина и каменного материала (а.с. 628154 СССР, М.Кл.² С 08 L 95/00).

Смесь содержит в мас.%: битум - 5-7, гидролизный лигнин - 0,09-0,2, полиэтилен - 0,4-0,6 и каменный материал - остальное.

Недостатком этой асфальтобетонной смеси является ее высокая стоимость за счет введения в нее полиэтилена.

Целью предлагаемого изобретения является снижение стоимости асфальтобетонной смеси за счет исключения из состава асфальтобетонной смеси полиэтилена и замены его дополнительным количеством гидролизного лигнина.

Поставленная цель достигается тем, что асфальтобетонная смесь, включающая битум, гидролизный лигнин и минеральные компоненты (щебень, отсевы), содержит в качества минеральных компонентов карбонатные породы при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Битум - 6-6,5

Гидролизный лигнин фракции 0-20 мм - 3,5-5

Щебень карбонатной породы фракции 5-20 мм - 30-35

Отсевы карбонатной породы фракции 0-10 мм - остальное

Гидролизный лигнин является отходом спиртового и дрожжевого гидролизного производства, имеет истинную плотность 1,1-1,4 г/см³, насыпную плотность 0,3-0,4 г/см³, крупность от 0 до 40 мм, содержание кислот (в пересчете на серную кислоту) 0,5-1,5%, влажность 40-70%.

Введение в асфальтобетонную смесь вместо полиэтилена дополнительного количества гидролизного лигнина является отличием от прототипа, в котором используют полиэтилен, и лигнин обусловливает соответствие заявляемого технического решения критерию "новизна".

Из известных свойств гидролизного лигнина не вытекает со всей очевидностью, что введение его в количествах, превышающих 1%, в асфальтобетонную смесь, содержащую в качестве минеральных компонентов карбонатные породы, не приведет к снижению ее водостойкости. Следовательно, заявляемое техническое решение соответствует критерию "существенные отличия".

Пример. Смешивают 3000 г мраморного отсева (фракции 0-10 мм) с 943 г гидролизного лигнина (фракция 0-20 мм), влажностью 47% и 5900 г щебня карбонатной породы (фракция 5-20 мм). Смесь высушивают при перемешивании и температуре 170-180^oС. Получают 9400 г органоминеральной смеси, содержащей 500 г (5,32%) сухого лигнина, 3000 кг (31,91%) щебня и 5900 г (62,77%) отсева. Из 9400 г этой смеси и 600 г битума готовят асфальтобетонную смесь использованием обычной технологии. Получают 10 кг асфальтобетонной смеси, содержащей 6% битума, 5% гидролизного лигнина, 30% щебня и 59% отсева.

Аналогичным образом готовят другие асфальтобетонные смеси. Составы их приведены в табл.1.

Свойства полученного асфальтобетона приведены в табл.2.

Введение битума в количестве менее 6% от массы асфальтобетонной смеси ведет к снижению прочности и коэффициента водостойкости. Введение более 6,5% битума не ведет к существенному увеличению этих характеристик, но удорожает асфальтобетонную смесь. Введение в смесь менее 3,5% лигнина также ведет к снижению прочности. Введение более 5,5% лигнина приводит к снижению коэффициента водостойкости.

Из данных табл.2 видно, что предлагаемая асфальтобетонная смесь удовлетворяет требованиям ГОСТ 9128-97 и положительный эффект предлагаемого способа состоит в том, что предлагаемая асфальтобетонная смесь дешевле из-за исключения из ее состава полиэтилена и более высокого содержания в ней лигнина. Кроме этого, предлагаемая асфальтобетонная смесь имеет несколько более высокий коэффициент водостойкости (0,96-1), чем прототип (0,92-0,99).

Смешивание гидролизного лигнина с карбонатными породами приводит к нейтрализации содержащейся в нем серной кислоты с образованием сульфатов кальция или магния, поэтому при сушке органоминеральной смеси исключается образование летучих соединений серы, что делает процесс экологически безопасным.

Приготовление предлагаемой асфальтобетонной смеси не требует дополнительных устройств и приспособлений. Смесь легко получается смешением входящих в ее состав ингредиентов на стандартном оборудовании, имеющемся на асфальтобетонных заводах.