Патент на изобретение №2381194

(54) АСФАЛЬТОБЕТОННАЯ СМЕСЬ

(57) Реферат:

Изобретение относится к дорожно-строительным материалам и может быть использовано при устройстве покрытий автомобильных дорог, мостов, аэродромов во всех климатических зонах. Изобретение касается асфальтобетонной смеси, содержащей стандартные компоненты: отсев дробления щебня, песок, минеральный порошок и нефтяной битум. При этом она содержит дополнительные компоненты: вулканизированный каучук и композит модифицирующих компонентов, состоящий из метасиликата кальция игольчатой структуры, смолы эпоксидной, нитрозоаминного соединения, фенольной смолы и/или канифоли, которые находятся между собой в соотношении по массе в %: метасиликат кальция игольчатой структуры – 24%, смола эпоксидная – 2%, нитрозоаминное соединение – 1%, фенольная смола и/или канифоль – 4%, вулканизированный каучук (резиновая крошка) – 69%, при следующем соотношении: стандартные компоненты по массе в % – 98,5-99,5, дополнительные компоненты по массе в % 0,5-1,5. Технический результат – снижение температурной чувствительности и повышение усталостной долговечности при увеличении водостойкости, морозостойкости, устойчивости к воздействию водно-солевых растворов, снижение вязкости и повышение пластичности асфальтобетонной смеси при отрицательных температурах. 3 табл.

Изобретение относится к дорожно-строительным материалам и может быть использовано при устройстве покрытий автомобильных дорог, мостов, аэродромов во всех климатических зонах.

Известны асфальтобетонные смеси, содержащие песок, минеральный порошок, щебень, нефтяной битум и стабилизирующие или структурирующие добавки (ГОСТ 31015-2002, патент РФ 2196750).

Наиболее близкой по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемому изобретению является асфальтобетонная смесь по патенту РФ 2196750, включающая песок, минеральный порошок, полимерную структурирующую добавку и нефтяной битум, отличающаяся тем, что содержит нефтяной вязкий битум, в качестве полимерной структурирующей добавки содержит резиновый термоэластопласт и дополнительно поверхностно-активную, пластифицирующую добавку – талловый пек и отсев дробления щебня фракции 0-5 мм при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Патент РФ 2196750 принят в качестве прототипа.

Недостатком известного решения является относительно невысокий показатель прочности асфальтобетонных смесей при 50°С (1,31-1,65 МПа), характеризующий теплоустойчивость и сдвигоустойчивость смесей, что особенно важно для южных регионов страны. Также недостатком является нетехнологичность приготовления смесей из-за необходимости предварительно модифицировать битум таловым пеком.

Техническим результатом заявляемого изобретения являются снижение температурной чувствительности и повышение усталостной долговечности, при увеличении водостойкости, морозостойкости, устойчивости к воздействию водно-солевых растворов, прочности в водонасыщенном состоянии и при +50°С (табл.2), снижение вязкости и повышение пластичности при отрицательных температурах, а также возможность изготовления асфальтобетонной смеси без изменения стандартной технологии производства асфальтобетонных смесей.

Сущность заявляемого изобретения состоит в том, что, в отличие от известного решения, в предлагаемой асфальтобетонной смеси, содержащей отсев дробления щебня, песок, минеральный порошок и нефтяной битум, в качестве эластифицирующей составляющей в смесь вводится вулканизированный неполярный каучук в виде резиновой крошки (в основном из отработанных шин), а структурирование битумного вяжущего достигается композитом модифицирующих компонентов, в который входят:

– метасиликат кальция игольчатой структуры – упрочняющий и структурообразующий компонент;

– смола эпоксидная – сшивающий агент;

– нитрозоаминное соединение – гелеобразователь;

– фенольная смола и/или канифоль – адгезив.

Содержание модифицирующих компонентов определено эмпирическим путем на основе существующих знаний по асфальтовому вяжущему в асфальтобетонах и химическому взаимодействию битума с минеральными компонентами асфальтобетонов и вулканизованной резины.

Содержание стандартных компонентов, а именно – отсева дробления щебня, песка, минерального порошка и нефтяного битума в предлагаемой асфальтобетонной смеси составляет в асфальтобетонах типа А, Б и В – 98,5-99 мас.%, в щебеночно-мастичных асфальтах – 99,5 мас.%. Соответственно содержание дополнительных компонентов, а именно вулканизированного каучука и композита модифицирующих компонентов, составляет в асфальтобетонах типа А, Б и В – 1,0-1,5 мас.%, в щебеночно-мастичных асфальтах – 0,5 мас.% к минеральной части ЩМА.

Указанные количества вулканизированного каучука и композита подлежат корректировке по результатам лабораторной оптимизации состава АБС, в зависимости от реальных условий применения (состава и качества используемого оборудования, качества сырья, требований к дорожному полотну, климатических воздействий и т.п.).

Соотношение стандартных компонентов асфальтобетонной смеси по массе определяется в зависимости от количественного содержания отсева дробления щебня, песка, минерального порошка, битума, аналогичных по содержанию соответственно типам асфальтобетонных смесей А, или Б, или В, а также ЩМА.

Дополнительные компоненты – вулканизированный каучук и модифицирующие компоненты – находятся в соотношении, представленном в табл.1.

При изготовлении асфальтобетонной смеси вулканизированный каучук и композит модифицирующих компонентов вводятся в виде сухих или мокрых порошков (вместе, либо отдельно), причем каучук необходимо вводить в смесь во время или после ввода битума.

Предлагаемая асфальтобетонная смесь изготавливается известными способами в смесительных установках, оборудованных смесителями принудительного перемешивания периодического или непрерывного действия. Максимальная погрешность дозирования компонентов асфальтобетонной смеси по массе для каждого компонента минеральной части ±3% и ±1,5% для битума. Композит модифицирующих компонентов и вулканизированный каучук вводится непосредственно в смеситель, во время или следом за введением битума. Минимальное время перемешивания основной части асфальтобетонной смеси с данным композитом составляет 25 секунд. Время смешивания устанавливается в соответствии с техническими характеристиками имеющейся смесительной установки и при необходимости уточняется при опытном замесе.

Модифицирующие компоненты и вулканизированный каучук не требуют подогрева перед подачей в смеситель. Температура нагрева минеральных наполнителей должна быть в диапазоне 190-230°С. Температура асфальтобетонной смеси при выходе из смесителя должна находиться в диапазоне 170-200°С для асфальтобетонов типа Б и В, 190-220°С для ЩМА.

Предлагаемое решение позволяет получить качественно новый состав асфальтобетонной композиции, в которой каучук является химически и физически связанным с остальными компонентами всей композиции, без предварительной деградации путем нагревания в битуме при высоких температурах, а также заметно улучшить реологические и эксплуатационные характеристики асфальтобетонов:

– в части снижения температурной чувствительности и повышения усталостной долговечности, при увеличении водостойкости, морозостойкости, устойчивости к воздействию водно-солевых растворов, прочности в водонасыщенном состоянии и при +50°С (табл.2);

– в части снижения вязкости и повышения пластичности при отрицательных температурах (табл.3).

При этом сохраняются все известные преимущества резиноасфальтовых покрытий: увеличение срока службы, снижение келейности, снижение шума при движении автотранспорта, снижение тормозного пути, снижение толщины водной пленки и улучшение скатываемости воды, снижение всех видов трещинообразования и т.п.

В отличие от прототипа технология приготовления предлагаемой смеси не отличается от стандартной (отсутствует необходимость предварительной модификации битума), поэтому не потребуется изменения стандартной технологии производства асфальтобетонных смесей.

Табл.3
п/п состава	Температура, °С	Нагрузка Q, кг	Вязкость, , П	Степень пластичности, Р	Модуль упругости, Е (кг/с2)	Модуль упругости Е (МПа)
Известная смесь по ГОСТ (контрольная)	+20	2,553	2,17Е+1	0,370	24297,89	2429,79
-18	17,700	1,05Е+12	0,332	29472,40	2947,24
Предлагаемая	+20	2,050	1,22Е+11	0,384	22645,85	2264,60
	-18	14,55	5,42Е+11	0,351	27029,00	2702,90

Формула изобретения

Асфальтобетонная смесь, содержащая стандартные компоненты: отсев дробления щебня, песок, минеральный порошок и нефтяной битум, отличающаяся тем, что содержит дополнительные компоненты: вулканизированный каучук и композит модифицирующих компонентов, состоящий из метасиликата кальция игольчатой структуры, смолы эпоксидной, нитрозоаминного соединения, фенольной смолы и/или канифоли, которые находятся между собой в соотношении, мас.%:

при следующем соотношении: стандартные компоненты, мас.% – 98,5-99,5, дополнительные компоненты, мас.% – 0,5-1,5.