битумно-минеральная композиция

Формула изобретения

Битумно-минеральная композиция, включающая вяжущее - дорожный нефтяной битум, минеральный заполнитель - дробленый песок из плотных горных пород фракции 0,16-5,00 мм и минеральный наполнитель, отличающаяся тем, что в качестве минерального наполнителя содержит смесь фосфогипса фракции менее 0,16 мм и известнякового минерального порошка при следующем соотношении компонентов, мас.%:

битумное вяжущее - нефтяной дорожный битум	6,5-7,0
дробленый песок из плотных горных пород	74,3

минеральный наполнитель:

фосфогипс	3,7-3,9
известняковый минеральный порошок	остальное

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к строительству и может быть применено для получения композиционных материалов на основе битумных вяжущих, используемых в дорожных, аэродромных, кровельных покрытиях.

Наиболее близкими по технической сущности к предлагаемому изобретению являются горячие асфальтобетонные смеси и асфальтобетон песчаного типа Г, содержащие нефтяной дорожный битум, минеральный заполнитель - дробленый песок из плотных горных пород и наполнитель - известняковый минеральный порошок (ГОСТ 9128-97. Смеси асфальтобетонные, дорожные, аэродромные и асфальтобетон. Технические условия). Техническими условиями вышеуказанного ГОСТа нормируются минимально допустимые значения показателей физико-механических свойств горячих асфальтобетонных смесей песчаного типа Г, регламентируется применение минеральных порошков для этих смесей.

Технический результат изобретения - создание битумно-минеральной композиции повышенной прочности, тепло- и трещиностойкости с использованием высокодисперсных многотоннажных техногенных отходов химического производства фосфорных удобрений - фосфогипса (CaSO₄ ·2H₂O).

Указанный технический результат достигается тем, что битумно-минеральная композиция, включающая битумное вяжущее, в качестве минерального заполнителя содержит дробленый песок из плотных горных пород фракций от 0,16 до 5,00 мм и наполнитель - в рационально подобранном соотношении смесь фосфогипса фракций менее 0,16 мм и известнякового минерального порошка при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Битумное вяжущее - нефтяной дорожный битум - 6,5-7,0;

Дробленый песок из плотных горных пород - 74,3;

Минеральный наполнитель:

Фосфогипс - 3,7-3,9;

Известняковый минеральный порошок - остальное.

Взятый из отвалов фосфогипс высушивают до стабилизации веса и дополнительно измельчают в шаровой мельнице, рассеивают на фракции и отбирают отсев фракций менее 0,16 мм.

Пример. Были приготовлены составы битумно-минеральных композиций (табл.1). Битумно-минеральная композиция приготавливалась следующим образом: заполнитель, наполнитель и битум нагревались до температуры 155±5°C, смешивались и уплотнялись под прессом при давлении 40 МПа в течение 3 минут в цилиндрических металлических формах (размеры образцов-цилиндров 50×50 мм). Определение физико-механических свойств проводили по ГОСТ 12801-98.

Результаты испытаний битумно-минеральной композиции представлены в табл.2.

Как видно из табл.1 и 2, расход битума в битумно-минеральной композиции принят в пределах 6,5-7,0 мас.%. При расходе битума менее 6,5 мас.%, например 6,0 мас.% (состав 1), снижаются прочностные показатели, теплостойкость, водонасыщение W не удовлетворяет требованиям ГОСТ 9128-97 (табл.2). При содержании битума в смеси более 7,0 мас.%, например 7,5 мас.% (состав 4), снижаются прочностные показатели и коэффициент водостойкости k_в.

Содержание фосфогипса в наполнителе принято в пределах 3,7-3,9 мас.%. При содержании фосфогипса в наполнителе менее 3,9 мас.%, например 2,8 мас.% (состав 6), снижается прочность R₂₀ и теплостойкость R₅₀. При содержании фосфогипса в наполнителе более 3,9 мас.%, например 4,8 мас.% (состав 7), ухудшаются прочностные показатели, теплостойкость и водонасыщение.

Из сравнения качества предлагаемых смесей (составы 2 и 3) с прототипом (состав 9, требования ГОСТ 9128-97 для горячих плотных асфальтобетонных смесей типа Г I-III марок) очевидны следующие преимущества перед ним, а именно (в среднем):

на 120,0% повышается предел прочности при сжатии при 20°C R₂₀;

на 76,0% повышается теплостойкость R₅₀;

на 39,0% ниже показатели предела прочности при сжатии при 0°C (R ₀), что свидетельствует о повышенной трещиностойкости.

Введение в состав наполнителя (известнякового минерального порошка) фосфогипса в рационально подобранных соотношениях позволяет значительно улучшить прочность, теплостойкость и трещиностойкость предложенных битумно-минеральных композиций, что вместе с тем открывает новую возможность утилизации данного многотоннажного техногенного отхода.

Совокупность вышеперечисленных положительных свойств предлагаемого технического решения позволяет повысить эксплуатационные характеристики и расширить область применения фосфогипса в конструктивных элементах покрытий с использованием предложенных составов битумно-минеральных композиций.

Таблица 1
БИТУМНО-МИНЕРАЛЬНАЯ КОМПОЗИЦИЯ
Компоненты	Содержание, мас.%	Прототип
Предлагаемые композиции
1	2	3	4	5	6	7	8	9
Битум марки БНД 60/90	6,0	6,5	7,0	7,5	7,0	7,0	7,0	7,0	6,0-9,0
Песок из плотных горных пород фракций 0,16-5,0 мм	74,3	74,3	74,3	74,3	74,3	74,3	74,3	74,3	66,0-79,0
Фосфогипс фракций менее 0,16 мм	3,9	3,9	3,9	3,9	1,9	2,8	4,8	5,7	-
Известняковый минеральный порошок	Остальное	Остальное

Таблица 2
БИТУМНО-МИНЕРАЛЬНАЯ КОМПОЗИЦИЯ
Показатель	Физико-механические свойства композиций
Результаты испытаний предлагаемых композиций	Прототип
1	2	3	4	5	6	7	8	9
Прочность при сжатии при 0°C, R0, МПа	6,4	6,9	8,4	7,3	8,5	8,0	7,1	7,0	Не более 9,0-13,0
Прочность при сжатии при 20°C, R20, МПа	3,2	4,3	5,6	4,1	4,5	4,2	3,9	3,7	Не менее 2,0-2,5
Прочность при сжатии при 50°C, R50, МПа	1,6	2,1	2,3	1,9	2,0	1,9	1,8	1,5	Не менее 0,9-1,6
Водонасыщение, W, %	5,5	3,5	2,9	2,6	1,8	2,3	5,0	6,3	От 1,5 до 4,0
Коэффициент водостойкости, kв	0,9	0,9	0,9	0,88	0,95	0,92	0,87	0,82	Не менее 0,7-0,95