Патент на изобретение №2164900

(54) РЕГЕНЕРИРУЕМАЯ АСФАЛЬТОБЕТОННАЯ СМЕСЬ И СПОСОБ ЕЕ ПРИГОТОВЛЕНИЯ

(57) Реферат:

Изобретение относится к области дорожно-строительных материалов и может быть использовано для регенерации асфальтобетона при ремонте дорожных одежд автомобильных и городских дорог, тротуаров, площадок и др. Регенерируемая асфальтобетонная смесь содержит компоненты при следующем соотношении, мас.%: дробленый асфальтобетон 30-70, щебень, песок 28-66, минеральный порошок 6-14, битум 2-7, при этом количество дробленого асфальтобетона в каждой конкретной смеси устанавливают по формуле: АБ=(С_Щ+Пm_Щ(t_н-t_с)+С_Бm_Б(t_Н^Б-t_с)-С_МП m_МП(t_с-t_МП))/[С_АВ(t_с-t_АВ)+0,01r_BW]M)100%,
где АБ – дробленый старый асфальтобетон, мас.%; С_Щ+П – теплоемкость щебня и песка, ккал/кгград.; С_Б – теплоемкость битума, ккал/кгград.; С_МП – теплоемкость минерального порошка, ккал/кгград.; С_АВ – теплоемкость асфальтобетона, ккал/кгград. ; m_Щ – вес щебня и песка в одном замесе, кг; m_Б – вес битума в одном замесе, кг; m_МП – вес минерального порошка в одном замесе, кг; t_н – температура нагрева щебня и песка, °С; t_с – температура готовой смеси, °С; t_Н^Б – температура нагрева битума, °С; t_МП – температура минерального порошка, °С; М – вес смеси одного замеса, кг; r_В – удельная теплоемкость и теплота испарения воды; W – влажность дробленого асфальтобетона, %. Дробленый асфальтобетон и минеральный порошок используют при температуре окружающего воздуха, минеральные материалы (щебень и песок) нагревают до температуры 210-330^oC, а органическое вяжущее – до рабочей температуры. Отдозированные компоненты смеси объединяют и перемешивают (1 стадия) до однородного объемного распределения холодных и горячих материалов, затем выдерживают в термостатированных условиях для нагрева холодных компонентов и ослабления битумных связей в зернах дробленого асфальтобетона и окончательно перемешивают смесь (2 стадия) до однородного состояния. Технический результат: образцы регенерированной асфальтобетонной смеси имеют предел прочности при сжатии: при 20^oC 4,1-5,0 МПа; при 50^oC 1,1-1,2 МПа; водонасыщенных образцов 4,5-5,8 МПа; водонасыщение 2,6-3,0 об.%; набухание 0,9-0,19 об.%. 2 с. и 1 з.п. ф-лы, 1 табл.

Изобретение относится к области дорожно-строительных материалов и может быть использовано для регенерации асфальтобетона при ремонте дорожных одежд автомобильных и городских дорог, тротуаров, площадок и др.

Известна композиция для регенерации черных дорожных покрытий [1], включающая, мас.%:
Кубовые остатки на основе высших спиртов и их производных – 14,7-42,0
1,4-диметилдиоксан – 0,3-0,7
Анионный эмульгатор – 0,1-1,0
Вода – Остальное
которая предусматривает обработку поверхности дорожного покрытия эмульсией указанного состава и выдерживания его в естественных условиях в течение двух суток.

Недостатками указанной композиции являются ограниченность толщины регенерируемого слоя, закрытие движения на обработанном участке покрытия на двое суток и зависимость от погодно-климатических условий.

Известна смесь для литого асфальтобетона [2], содержащая, мас.%:
Щебень – 41-48
Песок – 17-29
Минеральный порошок – 18-22
Битум – 8,9-11,0
в которой количество битума в каждой конкретной смеси устанавливается по формуле, учитывающей содержание минеральных материалов и их битумоемкость, плотность минеральных материалов и битума, водопоглащение щебня и содержание асфальтового вяжущего.

Недостатком указанной смеси является невозможность определения при регенерации количества старого асфальтобетона, новых минеральных материалов и битума.

Известен способ регенерации асфальтобетона [3] путем смешения его в течение 30 с при 20^oC с 0,1…1,0% отработанного моторного масла, в которое дополнительно вводят тетраэтоксинлан в количестве 5,2. ..42,8% от массы масла.

Недостатком указанного способа является необходимость измельчения регенерируемого асфальтобетона до мелких фракций, что приводит к разрушению щебня и большим энергозатратам.

Наиболее близким аналогом к предложенному изобретению является регенерируемая асфальтобетонная смесь, включающая дробленый асфальтобетон, щебень и песок – новый каменный материал – до 50% от массы смеси и битум в количестве 2-6% от массы регенерируемой смеси.

Способ приготовления регенерируемой смеси включает нагрев новых материалов до 220-260^oC, смешение их с холодным дробленым старым асфальтобетоном и нагретым битумом [4].

Задача, на решение которой направлено изобретение, состоит в снижении материальных затрат и сохранении свойств битума в регенерируемом асфальтобетоне.

Поставленная задача решается тем, что регенерируемая асфальтобетонная смесь, включающая дробленый асфальтобетон, щебень, песок и битум, дополнительно содержит минеральный порошок при следующем соотношении компонентов в мас.%:
Дробленый асфальтобетон – 30-70
Щебень, песок – 28-66
Минеральный порошок – 6-14
Битум – 2-7,
при этом количество дробленого асфальтобетона в каждой конкретной смеси устанавливают по формуле:

где АБ – дробленый старый асфальтобетон, мас.%,
C_Щ+П – теплоемкость щебня и песка, ккал/кгград.;
C_Б – теплоемкость битума, ккал/кгград.;
C_МП – теплоемкость минерального порошка, ккал/кгград.;
C_АБ – теплоемкость асфальтобетона, ккал/кгград.;
m_Щ – вес щебня и песка в одном замесе, кг;
m_Б – вес битума в одном замесе, кг;
m_МП – вес минерального порошка в одном замесе, кг;
t_н – температура нагрева щебня и песка, ^oC;
t_с – температура готовой смеси, ^oC;
t_Н^Б – температура нагрева битума, ^oC;
t_МП – температура минерального порошка, ^oC;
M – вес смеси одного замеса, кг;
r_В – удельная теплоемкость и теплота испарения воды;
W – влажность дробленого асфальтобетона, %.

Также поставленная задача решается тем, что в способе приготовления регенерируемой асфальтобетонной смеси, включающем перемешивание нагретых щебня и песка с холодным дробленым асфальтобетоном и нагретым битумом, в смесь дополнительно вводят холодный минеральный порошок, щебень и песок нагревают до температуры 210-280^oC, а битум нагревают до рабочей температуры, перемешивание осуществляют в течение 3-7 с, полученную смесь выдерживают в бункере-термосе не менее 2 мин и окончательно перемешивают до полной однородности.

Изобретение осуществляется следующим образом.

Новые минеральные материалы (щебень и песок) нагревают в сушильном барабане до температуры 210…330^oC, создавая избыточный запас тепла, необходимый для нагрева дробленого асфальтобетона и минерального порошка до температуры готовой смеси. Битум нагревают до рабочей температуры. Затем дозируют все компоненты смеси и предварительно перемешивают (1 стадия) холодные и горячие компоненты. После этого смесь выдерживают в бункере- термосе, и дробленый асфальтобетон нагревается при термостатировании без ухудшения качества его битума за счет избыточного тепла минеральных материалов. При последующем перемешивании на 2 стадии нагретые зерна дробленого асфальтобетона разрушаются и распределяются вместе с добавкой нового битума в объеме смеси.

Дробленый песчаный асфальтобетон различных фракций и минеральный порошок использовали при температуре 23^oC, минеральные материалы нагревали до температуры 260^oC, битум БНД 60/90 – до 160^oC.

Время перемешивания регенерируемой смеси во всех случаях составляло: на I этапе (предварительное перемешивание) – 5 с, на II этапе (окончательное перемешивание) – 60 с. Длительность термостатирования составляла для смеси N 1 – 2 мин, смеси N 2 – 3 мин, смеси N 3 – 4 мин, и смеси N 4 – 5 мин.

Регенерируемая асфальтобетонная смесь содержала, мас.%: дробленый песчаный асфальтобетон различных фракций – 50,0; отсев гранитный – 22,0; песок гидронамывной – 23,0; порошок минеральный – 5,0; битум – 3,5. Составы различались по крупности фракций дробленого асфальтобетона: состав N 1 – фракция 0…10 мм, состав N 2 – фракция 10…20 мм, состав N 3 – фракция 20…30 мм, состав N 4 – фракция 30…40 мм.

Количество дробленого старого асфальтобетона для состава N 1 рассчитывали следующим образом.

Для расчета принимают следующие исходные данные: теплоемкость щебня и песка C_Щ+П = 0,92 кДж/кгград.; теплоемкость битума C_Б = 0,96 кДж/кгград.; теплоемкость минерального порошка C_МП = 1,13 кДж/кгград.; теплоемкость асфальтобетона C_АБ = 0,92 кДж/кгград.; вес щебня и песка в одном замесе m_Щ = 300 кг; вес битума в одном замесе m_Б = 28 кг; вес минерального порошка в одном замесе m_МП = 40 кг; температура нагрева щебня и песка t_н = 316^oC; температура готовой смеси t_с = 160^oC; температура нагрева битума t_Н^Б = 180^oC; температура минерального порошка t_МП = 24^oC; температура дробленого асфальтобетона t_АБ = 24^oC; вес смеси одного замеса M = 600 кг; удельная теплоемкость и теплота испарения воды r_В = 2675 кДж/кг; влажность дробленого асфальтобетона W = 0%.

Подставляем принятые исходные данные в заявленную формулу и получаем:

Для проверки полученных результатов готовили контрольную песчаную асфальтобетонную смесь без добавок старого асфальтобетона по обычной технологии. Контрольная смесь содержала, мас.%: отсев гранитный – 44,0; песок гидронамывной – 46,0; порошок минеральный -10,0; битум БНД 60/90 – 7,0.

Во всех случаях приготовление смесей, формирование образцов и их испытания проводили в соответствии с требованиями ГОСТ 9128-84 “Смеси асфальтобетонные дорожные, аэродромные и асфальтобетон. Технические условия” и ГОСТ 12801-84 “Смеси асфальтобетонные дорожные и аэродромные, дегтебетонные аэродромные, асфальтобетон и дегтебетон. Методы испытаний”.

Примеры конкретного выполнения состава регенерируемой асфальтобетонной смеси и способа ее приготовления приведены в таблице.

Требования ГОСТ 9128-84 “Смеси асфальтобетонные дорожные, аэродромные и асфальтобетон. Технические условия” к показателям физико-механических свойств песчаного асфальтобетона для различных дорожно-климатических зон следующие: предел прочности при сжатии при 20^oC – не менее 1,0…1,6 МПа; коэффициент водостойкости – не менее 0,7…0,95; набухание – не более 0,5… 1,5% по объему; водонасыщение – 1,0…6,0% по объему.

Как видно из приведенных данных, описываемый состав регенерируемой асфальтобетонной смеси и способ его приготовления позволят получить смеси, соответствующие современным техническим условиям.

Источники информации
1. А.С. СССР N 1701688.

2. А.С. СССР N 2062762.

3. А.С. СССР N 1599340.

4. Регенерация асфальтобетонных слоев дорожных одежд. ОИ ЦБНТИ Минавтодора РСФСР, Сер. “Строительство и эксплуатация автомобильных дорог”, М., 1981, вып. 6, с. 31-34.

Формула изобретения

1. Регенерируемая асфальтобетонная смесь, включающая дробленый асфальтобетон, щебень, песок и битум, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит минеральный порошок при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Дробленый асфальтобетон – 30 – 70
Щебень, песок – 28 – 66
Минеральный порошок – 6 – 14
Битум – 2 – 7
2. Регенерируемая асфальтобетонная смесь по п.1, отличающаяся тем, что количество дробленого асфальтобетона в каждой конкретной смеси устанавливают по формуле

где АБ – дробленый старый асфальтобетон, мас.%;
С_Щ+П – теплоемкость щебня и песка, ккал/кг град.;
C_Б – теплоемкость битума, ккал/кг град;
С_МП – теплоемкость минерального порошка, ккал/кг град;
С_АБ – теплоемкость асфальтобетона, ккал/кг град;
m_Щ – вес щебня и песка в одном замесе, кг;
m_Б – вес битума в одном замесе, кг;
m_МП – вес минерального порошка в одном замесе, кг;
t_н – температура нагрева щебня и песка, ^oC;
t_с – температура готовой смеси, ^oC;
t^Б_н – температура нагрева битума, ^oC;
t_МП – температура минерального порошка, ^oC;
М – вес смеси одного замеса, кг;
r_В – удельная теплоемкость и теплота испарения воды;
W – влажность дробленого асфальтобетона, %.

3. Способ приготовления регенерируемой асфальтобетонной смеси, включающий перемешивание нагретых щебня и песка с холодным дроблением асфальтобетоном и нагретым битумом, отличающийся тем, что в смесь дополнительно вводят холодный минеральный порошок, щебень и песок нагревают до температуры 210 – 280^oC, а битум нагревают до рабочей температуры, перемешивание осуществляют в течение 3 – 7 с, полученную смесь выдерживают в бункере термосе не менее 2 мин и окончательно перемешивают до полной однородности.

РИСУНКИ

MM4A Досрочное прекращение действия патента Российской Федерации на изобретение из-за неуплаты в установленный срок пошлины за поддержание патента в силе

Дата прекращения действия патента: 28.06.2001

Номер и год публикации бюллетеня: 2-2003

Извещение опубликовано: 20.01.2003