асфальтобетонная смесь

Формула изобретения

Асфальтобетонная смесь, включающая битум, щебень и отсевы дробления щебня в виде хвостов сухой магнитной сепарации железосодержащих руд, минеральный порошок и стабилизирующую добавку в виде целлюлозного волокна, отличающаяся тем, что в качестве щебня и отсева дробления щебня из хвостов сухой магнитной сепарации железосодержащих руд, она содержит щебень и отсевы дробления щебня из хвостов сухой магнитной сепарации железосодержащих руд Курской магнитной аномалии Михайловского ГОКа с содержанием гематита 19-32% при следующем содержании компонентов, мас.%:

Битум (сверх 100%)	5,8-7,5
Щебень указанного вида	60-80
Отсев дробления щебня указанного вида	8-32
Минеральный порошок	12-8
Целлюлозное волокно (сверх 100%
к минеральной части)	0,3-0,5

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к дорожно-строительным материалам для покрытия автомобильных дорог.

Известна асфальтобетонная смесь, включающая щебень, песок из отсевов дробления горных пород, минеральный порошок, стабилизирующую добавку в виде целлюлозного волокна и битум (см. Методические рекомендации по устройству верхних слоев дорожных покрытий из щебеночно-мастичного асфальтобетона, М., Государственный дорожный НИИ ФГУП "СОЮЗДОРНИИ", 2002 г., стр.7-8).

К причинам, препятствующим достижению требуемого технического результата, относится необходимость использования различных адгезионных добавок преимущественно катионного типа для обеспечения высокой адгезии битума к поверхности применяемого щебня и отсевам дробления.

Наиболее близкой, к заявляемому объекту по совокупности признаков является асфальтобетонная смесь, включающая битум, щебень и отсевы дробления щебня в виде хвостов сухой магнитной сепарации железосодержащих руд Курской магнитной аномалии (КМА) и минеральный порошок (см. патент РФ №2203238, кл. С 04 В 26/26, С 08 L 95/00) - принято за прототип.

К причинам, препятствующим достижению требуемого технического результата, относится невысокий эксплуатационный срок службы этого асфальтобетона и высокая стоимость его получения.

Невысокий эксплуатационный срок службы известного асфальтобетона обусловлен ускоренным старением его за счет старения окисленного битума, происходящего под влиянием окислов железа, в частности гематита, содержание которого в хвостах сухой магнитной сепарации руды составляет 39-60%. Окислы железа с наличием гематита в таком количестве снижают устойчивость асфальтобетонной смеси к термоокислительному старению при высоких температурах приготовления и укладки смеси, увеличивают остаточную пористость уплотненной смеси до предельной, вследствие чего повышается скорость диффузии кислорода в битуме. В результате старения битума происходит разрушение асфальтобетонного покрытия, шелушение, образование выбоин.

Высокая стоимость известной асфальтобетонной смеси обусловлена использованием в своем составе дорогостоящего минерального порошка в виде высокодисперсных отходов обогащения первой стадии мокрой магнитной сепарации железистых кварцитов, получение которых сопряжено с высокими производственными затратами: энергозатратами для сушки отходов, наличием дополнительного оборудования, трудоемкостью сортировки порошка.

Предлагаемым изобретением решается задача повышения эксплуатационного срока службы асфальтобетона и снижение его стоимости.

Для достижения указанного технического результата в известной асфальтобетонной смеси, включающей битум, щебень и отсевы дробления щебня в виде хвостов сухой магнитной сепарации железосодержащих руд, минеральный порошок и стабилизирующую добавку в виде целлюлозного волокна, в качестве щебня и отсевов дробления щебня из хвостов сухой магнитной сепарации и железосодержащих руд содержится щебень и отсевы дробления щебня из хвостов сухой магнитной сепарации железосодержащих руд Курской магнитной аномалии Михайловского ГОКа с содержанием гематита 19,0-32,0% при следующем содержании компонентов, мас.%:

Битум (сверх 100%)	5,8-7,5
Щебень указанного вида,
фракции 5-40 мм	60-80
Отсевы дробления щебня
указанного вида,
фракции 0-10 мм	8-32
Минеральный порошок	12-8
Целлюлозное волокно
(сверх 100% к минеральной части)	0,3-0,5

Благодаря наличию этих отличительных признаков повышается эксплуатационный срок службы покрытия, полученного из этой асфальтобетонной смеси, и снижается ее стоимость.

Повышение эксплуатационного срока службы асфальтобетона обеспечивается за счет оптимального количества гематита, содержащегося в щебне и отсевах дробления щебня из хвостов сухой магнитной сепарации железосодержащих руд Михайловского ГОКа. Наличие такого количества гематита обеспечивает высокую адгезию битума к щебню и отсевам дробления щебня, не снижает устойчивости асфальтобетонной смеси к термоокислительному старению ее при высоких температурах приготовления и укладки смеси и одновременно способствует снижению скорости старения асфальтобетона за счет малой величины остаточной пористости его и малой величины водонасыщения, что обеспечивает водонепроницаемость и высокие показатели водо- и морозостойкости верхних слоев дорожных покрытий.

Кроме того, предлагаемая асфальтобетонная смесь имеет более низкую стоимость по сравнению с известной за счет более дешевых неактивированных минеральных порошков.

Хвосты сухой магнитной сепарации железосодержащих руд КМА Михайловского ГОКа, из которых получен щебень и отсев дробления щебня для предлагаемой асфальтобетонной смеси, являются непригодными для дальнейшего применения в металлургической промышленности и имеют следующий состав, %:

Fe общ. - 22,0-28; Fe mqt 4-5; FeO 4-5;

Fe₂О₃ 19-32; SiO₂ 50-60; Al ₂О₃ 0,1-1,0;

MqO 0,1-1,5; CaO 1,0-2,1

Щебень и отсевы дробления щебня из хвостов сухой магнитной сепарации железосодержащих руд имеют следующие показатели качества:

- марка по пределу прочности на сжатие - 1200;

- марка по истираемости - И1;

- насыпная плотность - 1,75 кг/дм ³;

- значение удельной эффективной активности естественных радионуклидов - до 370 Бк/кг;

- содержание зерен пластинчатой и игловатой формы - не более 35%;

- содержание пылевидных и глинистых частиц - не более 2%.

Щебень может быть следующего фракционного состава: 5-10 мм; 5-15 мм; 10-20 мм; 5-40 мм, а отсевы дробления щебня - 0-5 мм, 0-10 мм.

Асфальтобетонную смесь готовят следующим образом.

Подготовленные минеральные материалы - щебень и отсев дробления щебня из хвостов сухой магнитной сепарации железосодержащих руд, содержащих 19-32% гематита, нагревают в сушилке до t=165-200°С, после чего подают в смеситель и смешивают с холодным минеральным порошком, например неактивированным известняком и стабилизирующей добавкой, например Antrocel в виде гранул. Затем в смеситель вводят битум, предварительно разогретый до рабочей температуры (Т=130-150°С), и производят перемешивание смеси до равномерного распределения всех компонентов, включая волокно, и до полного обволакивания дискретных зерен минерального материала битумом.

Из щебня и отсева дробления щебня, полученных из хвостов сухой магнитной сепарации руд с содержанием гематита 19-32%, было приготовлено три состава предлагаемой асфальтобетонной смеси.

Содержание компонентов составов дано в таблице 1.

Компоненты асфальтобетонной смеси	Содержание компонентов, % по массе в составах
	1	2	3
Щебень из хвостов сухой магнитной сепарации железосодержащих руд Михайловского ГОКа смеси фракций от 5 до 40 мм с содержанием гематита 19-32%	60	70	80
Отсев дробления щебня из хвостов сухой магнитной сепарации железосодержащих руд Михайловского ГОКа фракции 0-10 мм с содержанием гематита 19-32%	32	20	8
Содержание гематита в хвостах сухой магнитной сепарации железосодержащих руд Михайловского ГОКа	32	25	19
Минеральный порошок ОАО "Гурово-Бетон"	8	10	12
Битум БНД 90/130 ОАО "Сызранский НПЗ" (сверх 100%)	5,8	6,5	7,5
Целлюлозное волокно "Antrocel" (сверх 100% к минеральной части)	0,3	0,4	0,5

Результаты испытаний асфальтобетонов, приготовленных по трем составам предлагаемой асфальтобетонной смеси, содержатся в таблице 2, где приведены средние значения показателей физико-механических свойств асфальтобетона по каждому составу.

Наименование показателей	Требования ГОСТ 31015-2002	Показатели физико-механических свойств в составах
		1	2	3	прототип
Средняя плотность, г/см3	-	2,63	2,65	2,67	2,33-2,92
Остаточная пористость, %	от 1,5 до 4,5	1,5	1,6	1,9	3,5-4,1
Водонасыщение, % по объему	от 1,5 до 4,0	1,57	1,62	1,92	1,4-2,5
Прочность при сжатии, не менее
при 20°С	2,2	3,9	3,9	3,8	4,3-4,5
при 50°С	0,65	1,4	1,3	1,1	1,4-2,0
Сцепление при сдвиге при температуре 50°С, МПа, не менее	0,18	0,22	0,20	0,19	-
Водостойкость при	0,85	0,96	0,92	0,88	1,0-1,2
длительном водонасыщении, не менее

Как видно из таблицы 2, асфальтобетоны, полученные из предлагаемой асфальтобетонной смеси, имеют показатели водонасыщения (1,57-1,92) и остаточную пористость (1,5-1,9), величины которых находятся близко к минимально допустимым, согласно требованиям ГОСТ 31015-2002, за счет чего обеспечиваются водонепроницаемость и высокие показатели водо- и морозостойкости, что повышает срок службы асфальтобетона.

При увеличении количества содержания гематита более 32% в хвостах сухой магнитной сепарации руды увеличивается остаточная пористость, что способствует повышению интенсивности влияния окислов железа на старение битума при термическом воздействии на битум в процессе приготовления асфальтобетонных смесей. При уменьшении количества содержания гематита менее 19% происходит недопустимое увеличение содержания минерального порошка в асфальтобетоне, что приводит к повышению остаточной пористости и снижению трещиностойкости асфальтобетона, за счет чего также снижается срок службы асфальтобетона.

Таким образом, предлагаемая асфальтобетонная смесь имеет более высокий срок службы, чем известная, за счет оптимального содержания гематита в щебне и отсевах дробления щебня из хвостов сухой магнитной сепарации железосодержащих руд Михайловского ГОКа. Наличие такого содержания гематита обеспечивает высокую адгезию битума к щебню и отсевам дробления щебня из хвостов сухой магнитной сепарации руд и одновременно способствует устойчивости к старению асфальтобетона при его эксплуатации из-за малой величины остаточной пористости и малой величины водонасыщения уплотненной смеси.

Кроме того, предлагаемая асфальтобетонная смесь имеет более низкую стоимость, по сравнению с известной, за счет использования различных не активированных минеральных порошков.

Предлагаемое изобретение может быть использовано для приготовления щебеночно-мастичных и других видов асфальтобетонных смесей.