способ армирования асфальтобетонной смеси

Формула изобретения

Способ армирования асфальтобетонной смеси путем введения в ее состав древесных волокон, полученных из древесной крошки путем сушки ее в восходящем потоке воздуха с температурой 120^о С и последующей распушки в мельнице с ситообразными лопастями, причем перед подачей в смеситель древесные волокна просасывают через фильеры вентилятором, при этом в смеситель сначала подают для их перемешивания минеральный порошок, битум и поверхностно-активное вещество, а затем в процессе перемешивания подают древесные волокна, щебень и песок.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области армирования асфальтобетонных покрытий и может быть использовано для строительства автодорог, аэродромов и др.

Описан способ армирования асфальтобетонной смеси стальными фиброволокнами /1/.

Этот способ характеризуется повышенной трещиностойкостью, однако прочность смеси ниже, по сравнению с неармированной. Кроме того, при строительстве автодорог по известному способу возникают трудности с уплотнением асфальтобетонной смеси, требующие больших затрат. Способ металлоемкий и дорогостоящий.

Известен способ армирования дорожного асфальтобетона с помощью хризотил-асбеста /2/.

При введении до 5% масс. асбестового волокна возрастают прочностные характеристики асфальтобетона, увеличивается модуль деформации, водо- и морозоустойчивость, повышается коэффициент сцепления дорожных покрытий и удлиняется срок их службы. Однако при введении асбеста увеличивается расход битума с 7 до 11% масс. Кроме этого, асбест токсичен и загрязняет окружающую среду, поэтому запрещают его использование для устройства верхних слоев дорожной одежды /3/.

Известен способ дисперсного армирования асфальтобетонной смеси органическими полимерными волокнами /4, 5/. Армирующие элементы получают путем резки готовых органических полимерных волокон на отрезки длиной до 20 мм, что приводит к большим затратам на производство асфальтобетонной смеси. Дисперсно-армированную смесь готовят путем введения отрезков органических полимерных волокон на горячие минеральные материалы непосредственно в смеситель установки.

В асфальтобетонной смеси волокна образуют прочные кластеры, которые воспринимают и распределяют напряжения от воздействия динамической нагрузки на ограниченный объем слоя покрытия, так как волокна связывают в единые структурные образования только рядом расположенные с ними минеральные материалы. Поэтому введение очень коротких волокон не повышает прочность асфальтобетонной смеси, что приводит к снижению сдвигоустойчивости и трещиностойкости дорожного покрытия.

Известен способ армирования асфальтобетонной смеси /4/, принятый нами за прототип, путем введения в асфальтобетонную смесь во время ее перемешивания органических полимерных волокон, причем органические полимерные волокна вводят в асфальтобетонную смесь горячими сразу после их формования из расплава.

Недостаток известного способа (прототипа) связан с необходимостью нагрева волокон до горячего состояния (расплава), что повышает энергозатраты на приготовление асфальтобетонных смесей. Кроме того, нагрев органических полимерных волокон приводит к испарению вредных веществ в окружающую среду.

Задачей настоящего изобретения является снижение затрат на производство асфальтобетонных смесей и устранение выброса вредных веществ в окружающую среду.

Это достигается за счет того, что в способе армирования асфальтобетонной смеси путем введения в ее состав органических полимерных волокон, в качестве органических полимерных волокон в асфальтобетонную смесь вводят древесные волокна при следующем соотношении компонентов, % масс.:

древесные волокна	0,3-0,7
битум марки БНД 60/90	5,7-6,9
щебень, фракция 5-15 мм	37,76-45,29
отсев крупной фракции щебня с
размерами частиц 0,071-5 мм	49,0-37,14
активный минеральный порошок, фракция
с размерами частиц 0,071-0,315 мм	6,64-9,97

Древесные волокна, получающиеся после пушения сухой измельченной древесной крошки и их фильерного просасывания в виде уплотненной коротковолокнистой ватообразной массы, сначала смешивают с фракцией щебня с размерами частиц 5-15 мм, а затем полученную смесь древесных волокон со щебнем смешивают последовательно с отсевом крупной фракции щебня с размерами частиц 0,071-5 мм, активным минеральным порошком и битумом.

Применение древесных волокон и уменьшение их толщины повышает прочность асфальтобетона, поскольку в пространственную решетку включается большее количество армированных структур на единицу объема смеси.

На чертеже приведена схема установки, позволяющая реализовать предлагаемый способ. Установка состоит из двух секций. В одной секции приготавливают древесное волокно, а в другой - асфальтобетонную смесь. Устройство для приготовления древесных волокон содержит камеру 1 для измельчения сырого древесного листа до мелкой крошки, сушильную камеру 2 для сушки древесной крошки в восходящем горячем воздушном потоке с температурой 120°С, мельницу 3, имеющую сито и лопасти для пушения древесной крошки, далее пушинки полученных волокон просасываются через фильеры 4 вентилятором и подаются в три последовательно расположенные циклоны, в которых они улавливаются и выгружаются вручную путем стряхивания. Полученные древесные волокна уплотняют на прессе и в виде уплотненных кип подают в смеситель 9.

Технология получения асфальтобетонной смеси включает следующие операции. В смеситель 9 из бункеров 5, 6 через дозаторы 7 сначала подают минеральный порошок, битум и поверхностно-активное вещество и перемешивают их. Затем в смеситель при постоянном перемешивании подают древесные волокна, а далее щебень и песок. При дальнейшем перемешивании всех компонентов происходит образование армированной асфальтобетонной смеси.

Технология получения армированного асфальтобетона поясняется на примерах.

Пример 1.

Готовят горячую мелкозернистую асфальтобетонную смесь типа Б с использованием следующих материалов, % масс.: щебень Березовского карьера ОАО "Габбро", фракция 5-15 мм - 42,08; отсев крупной фракции щебня Березовского карьера с размерами частиц 0,071-5 мм - 43,0; активный минеральный порошок Екатеринбургского АБЗ - 8,42; древесное волокно Краснокамского завода - 0,5; битум типа БНД 60/90 - 6.

Фракцию щебня с размерами щебенок 5-15 мм сначала смешивают с древесными волокнами, затем при постоянном перемешивании к смеси древесных волокон со щебнем добавляют последовательно отсев крупной фракции щебня с размерами частиц 0,071-5 мм и активный минеральный порошок. Полученную смесь нагревают до 150^о С, а затем добавляют к нагретой древесно-минеральной массе битум марки БНД 60/90, нагретый до 140^оС. Температура готовой смеси равна 140^оС, формование образцов асфальтобетона проводили по ГОСТ 12801-98.

Физико-механические свойства полученной горячей мелкозернистой асфальтобетонной смеси типа Б приведены в таблице. Как видно из таблицы, горячая асфальтобетонная смесь типа Б по физико-механическим показателям соответствует требованиям ГОСТ 9128-97: без добавки древесных волокон II марке, а с добавкой волокон в количестве 0,5% масс. - I марке.

Пример 2.

Готовили горячую мелкозернистую асфальтобетонную смесь типа Б при следующем соотношении компонентов, % масс.: щебень, фракция 5-15 мм - 37,76; отсев крупной фракции щебня с размерами частиц 0,071-5 мм - 49; активный минеральный порошок - 6,64; древесные волокна - 0,3; битум марки БНД 60/90 - 5,7.

Асфальтобетонную смесь готовят по технологии, приведенной в примере 1. Испытания показали, что уменьшение количества древесных волокон в армированной асфальтобетонной смеси с 0,5 до 0,3% масс. позволяет получить асфальтобетонную смесь, соответствующую по показателям ГОСТ 9128-97 только II марке.

Пример 3.

Готовили горячую мелкозернистую асфальтобетонную смесь типа Б при следующем соотношении компонентов, % масс.: щебень, фракция 5-15 мм - 45,29; отсев крупной фракции щебня с размерами частиц 0,071-5 мм - 37,14; активный минеральный порошок - 9,97; древесные волокна - 0,7; битум марки БНД 60/90 - 6,9.

Асфальтобетонную смесь готовили по технологии, приведенной в примере 1. По физико-механическим показателям асфальтобетонная смесь соответствует требованиям ГОСТ 9128-97 I марке. Однако увеличение количества древесных волокон в составе асфальтобетонной смеси приводит к повышению расхода битума с 6 до 6,9%.

Предлагаемый способ по сравнению с прототипом [4] приводит к уменьшению затрат на приготовление армирующих составляющих смеси, поскольку из технологии исключаются циклы нагрева волокон до расплавленного состояния и поддержания температуры расплава в производственном процессе. Кроме того, улучшается экологическое состояние производства, так как в системе отсутствует испарение вредных веществ.

Таблица Физико-механические свойства асфальтобетона типа Б
№№ пп	Показатели	Состав смесей: %масс.: фракция щебня 5-15 мм - 42,08; отсев крупной фракции щебня с размерами частиц 0,071-5 мм - 43; активный минеральный порошок - 8,42; битум типа БНД 60/90		Требования ГОСТ 9128-97
		Без добавки древесного волокна	С добавкой древесного волокна 0,5% масс.	I марка	II марка	III марка
1	2	3	4	5	6	7
1.	Средняя плотность, кг/м 3	2610	2580	Не нормируется
2.	Истинная плотность, кг/м 3	2690	2610	Не нормируется
3.	Остаточная пористость, % по объему	2,97	1,15	Св.2,5 до 5	Св.2,5 до 5	Св.2,5 до 5
4.	Водонасыщение, % по объему	2,67	1,54	От 1,5 до 4	От 1,5 до 4	От 1,5 до 4
5.	Набухание, % по объему	0,43	-	Не нормируется
6.	Предел прочности при сжатии, МПа при температурах, оС:
	20	5,17	5,05	Не менее 2,5	Не менее 2,2	Не менее 2
	50	2,2	2,36	Не менее 1,2	Не менее 1	Не менее 0,9
	0	8,2	9,73	Не более 11	Не более 12	Не более 12
7.	Предел прочности при сжатии после водонасыщения, МПа	4,74	4,93	Не нормируется
8.	Коэффициент водостойкости	0,92	0,98	Не менее 0,9	Не менее 0,85	Не менее 0,7
9.	Предел прочности при сжатии после длительного водонасыщения, МПа	4,03	7,79	Не нормируется
10.	Коэффициент водостойкости после длительного водонасыщения	0,78	0,9	Не менее 0,85	Не менее 0,75	Не менее 0,65
11.	Пористость минеральной части остова, % по объему	14,14	16,54	Не более 19	Не более 19	Не более 19

Литература.

1. Талантова К., Толстенев С. Композит-сталефибробетон в дорожном строительстве. Авт. дороги. 1999. №9. С. 24-26.

2. Enrobes specianos a us ages di vers 1-ere hartit. Lassalle I., Remillon A., Secard D. Rev. gen Routes et asrod. 1981. 55. №850. Suppl. 1-12 (франц.); Водонепроницаемое асфальтобетонное покрытые с добавкой асбеста. Asbestos - asphalt waterproofs freeway decks Highway and Heavy constr. 1976. 119. №10.128-128 (англ.). ЭИ Строительство и эксп. авт. дорог. 1977. №11. С.10-11.

3. Запрещение использования каменных материалов с включением асбеста для строительства дорожных покрытий. 1977. Т. 92. №8. С.36 (англ.).

4. А.С. RU 2102353 C1 от 15.01.1996. Лукашевич В.Н. и др. Способ армирования асфальтобетонной смеси.

5. Армирование асфальтобетонных покрытий при строительстве и реконструкции дорожных одежд. Обзорная информация ЦБНТИ Минавтодора РСФСР. М., 1990. Вып. 5. Автомобильные дороги. С. 24-26.