Патент на изобретение №2235162
|
||||||||||||||||||||||||||
(54) АСФАЛЬТОБЕТОННАЯ СМЕСЬ
(57) Реферат: Изобретение относится к составам асфальтобетонных смесей и может быть использовано в дорожном строительстве. Технический результат: повышение морозостойкости и трещиноустойчивости асфальтобетона. Асфальтобетонная смесь содержит минеральный заполнитель, битумное вяжущее и в качестве минерального порошка – гидратированный цемент фр.1,25-0,071 мм при следующем соотношении компонентов, вес. %: минеральный заполнитель 77–94, битумное вяжущее 5–8, гидратированный цемент 1-15. Причем в составе смеси используют гидратированный цемент зернового состава по массе: мельче 1,25 не менее 100%, мельче 0,315 не менее 50%, мельче 0,071 не менее 5%. 1 н.п. ф-лы, 3 табл. Изобретение относится к дорожно-строительным материалам, в частности к составам асфальтобетонных смесей для дорожных покрытий. Известна асфальтобетонная смесь, включающая гудрон, известь гашеную и щебень фр.3-15мм, при следующем соотношении компонентов, вес.%: Гудрон 5,0-5,5 Известь гашеная 1,0-2,0 Минеральный порошок 9,5 -11 Щебень фракции 3-15 мм 46 Песок Остальное [А.С. №885391, МПК Е 01 С 7/18, Асфальтобетонная смесь / Б.Н.Лысиков и др., – №2875112/29 – 33; заявлено 06.12.79; опубл. 30.11.81, бюл. №44 1981 г.] Недостатком указанной смеси является низкая морозостойкость и трещиноустойчивость. Наиболее близкой к предлагаемой по технической сущности и достигаемому результату является асфальтобетонная смесь, включающая щебень фракции 10-20 мм, гравий фракции 10-20 мм и 5-10 мм в соотношении между собой 1:2 соответственно, песок, минеральный порошок и битумное вяжущее при следующем соотношении компонентов, мас.%: Щебень фракции 10-20 мм 18,7-28,8 Гравий фракции 10-20 мм 5-10 Гравий фракции 5-10 мм 10-20 Минеральный порошок (молотый известняк) 8-16 Битумное вяжущее 4,5-6,5 Песок остальное [Патент РФ №2011727, Е 01 С 1/00, 7/00, Транспортное сооружение, конструктивная часть здания, транспортного сооружения, способ их возведения, ремонта и/или реконструкции и асфальтобетонная смесь / Н.П.Селиванов и др. №93014163/33; заявлено 12.04.93; опубл. 30.04.94, Бюл. №8]. Изобретение решает задачу снижения стоимости асфальтобетонных смесей при сохранении качества последних. Однако при применении в качестве минерального порошка молотого известняка (в соответствии с требованиями ГОСТ 16557-78) не достигается требуемая долговечность покрытий, особенно при воздействии воды и изменяющихся температур, переходящих через 0°С. При этом возрастает гидрофильность битумов, а проникающая в асфальтобетон вода при попеременном замораживании и оттаивании постепенно разрушает поверхностные слои асфальтобетона. Цель изобретения – повышение морозостойкости и трещиноустойчивости асфальтобетона. Поставленная цель достигается тем, что асфальтобетонная смесь, включающая минеральный заполнитель, битумное вяжущее и минеральный порошок содержит в качестве минерального порошка гидратированный цемент фр. 1,25-0,071 мм при следующем соотношении компонентов, вес.%: Минеральный заполнитель 77-94 Битумное вяжущее 5-8 Гидратированный цемент 1-15 Причем в составе смеси используют гидратированный цемент зернового состава по массе: Мельче 1,25 Не менее 100% Мельче 0,315 Не менее 50% Мельче 0,071 Не менее 5% Гидратированный цемент является отвальным продуктом. В результате сложной транспортной схемы, например, в районы Крайнего Севера цемент, затаренный в мешки, увлажняется под воздействием осадков и при длительном хранении слеживается с частичным превращением в цементный камень. В предлагаемом техническом решении в качестве минерального порошка применяется гидратированный цемент со степенью гидратации 20-30%, активностью 200-300 кгс/см2, с адсорбированной влажностью 6-10%. Минеральный порошок в асфальтобетонной смеси выступает в роли активного адсорбента и структурообразователя. Известно, что процесс твердения цемента происходит за счет присоединения воды к твердой фазе и дальнейшего отсасывания свободной воды к центру зерна. В результате химической контракции при гидратации цемента образуются мельчайшие поры. При приготовлении асфальтобетонной смеси минеральный порошок с частично гидратированной поверхностью покрывается битумной пленкой. При возобновляющейся гидратации цементного зерна свободная вода взаимодействует с клинкерными минералами цементного зерна, происходит физическое явление – контракция. С образованием контракционных пор создается вакуум, при котором наиболее жидкая часть битума (масло, смола) всасывается внутрь цементного зерна. В системе битум – гидратированный цемент изменяются свойства 1 битумной пленки, в частности деформативные свойства, повышается предел прочности на растяжение и соответственно коэффициенты трещиноустойчивости и морозостойкости. Кроме того, созданная система битум – гидратированный цемент обладает высокой адгезией к заполнителям (крупному, мелкому), что создает условия для обеспечения долговечности асфальтобетонных покрытий. Выбор гранулометрического состава минерального порошка ограничен активностью сыпучей части гидратированного цемента (200 кгс/см2). При активности менее 200 кгс/см2 практически идет укрупнение частиц (выше 1,25 мм) и увеличение степени гидратации цемента выше 40%. Пример. В качестве минерального заполнителя предлагаемой битумоминеральной смеси могут использоваться любые известные материалы, например щебень, получаемый дроблением гравия, грунты, пески. Возможно применение как отдельного заполнителя, так и их комбинации друг с другом. В качестве битумного вяжущего могут использоваться битумы нефтяные дорожные вязкие, нефтяные гудроны, жидкие битумы. Для приготовления асфальтобетонных смесей применялись следующие материалы: минеральный заполнитель: – щебень из гравия фракции 5-20 мм, – песок кварцевый Мкр=2,2, – грунт (гравийно-песчаная смесь), гранулометрический состав грунта приведен в табл.1. 
Минеральный порошок:
– гидратированный цемент активностью 200 кгс/см2, просеянный через сито 1,25 мм.
Зерновой состав гидратированного цемента, мас.% не менее:
мельче 1,25 мм 100%
0,315 мм 50%
0,071мм 5%;
Битумное вяжущее:
– битум БНД 90/130,
– нефтяной гудрон вязкостью С560=130-200 с.
Способ приготовления асфальтобетонной смеси:
крупный заполнитель + гидратированный цемент  перемешивание 30-60 с + битумное вяжущее перемешивание 10-20 с + мелкий заполнитель перемешивание 30-40 с выгрузка смеси.
По прототипу испытаны следующие составы асфальтобетона:
1) щебень известняковый фракции 10-20 мм 18,7%
гравий фракции 10-20 мм 10%
гравий фракции 5-10мм 20%
песок 30,8%
известняковый минеральный порошок 16%
битум БНД 60/90 4,5%
2) щебень известняковый фракции 10-20 мм 22%
гравий фракции 10-20 мм 5%
гравий фракции 5-10 мм 10%
песок 49,4%
известняковый минеральный порошок 8,4%
нефтяной гудрон 5,2%
Составы асфальтобетонных смесей приведены в табл.2.
Физико-механические испытания асфальтобетонных образцов проводились через 1 сутки после изготовления и через 1 год выдержки их на крыше административного здания в г. Мирном (Якутия) под воздействием существующих климатических условий (летом температура +10-+40°С, зимой -25–50°С). В табл.3 приведены результаты испытаний асфальтобетонных образцов. Коэффициент морозостойкости определялся по снижению предела прочности образцов при сжатии после 35 циклов замораживания и оттаивания.
Показатель трещиноустойчивости определялся как отношение R/K,
где R – предел прочности на растяжение при расколе,
К – модуль упругости.
Из данных табл.3 следует, что предлагаемая асфальтобетонная смесь обладает высокими физико-механическими свойствами. Оптимальное количество гидратированного цемента составляет 1-15%.
Показатели морозостойкости и трещиноустойчивости асфальтобетона (составы 1-8) по сравнению с прототипом значительно выше.
При введении гидратированного цемента (состав 5) меньше 1% морозостойкость и трещиноустойчивость асфальтобетонных образцов снижаются.
При введении гидратированного цемента более 15% (состав 4) морозостойкость и трещиноустойчивость образцов повышается незначительно, однако возрастает расход битума.
При применении в качестве битумного вяжущего нефтяного гудрона показатели морозостойкости и трещиноустойчивости асфальтобетона (состав 6) по сравнению с прототипом значительно выше.
При применении в качестве минерального заполнителя грунта, а в качестве вяжущего
– нефтяного гудрона показатели морозостойкости и трещиноустойчивости после 1 года выдержки на крыше не снижаются (состав 7).
При применении в качестве минерального заполнителя грунта, а в качестве вяжущего битума БНД 90/130 показатели морозостойкости и трещиноустойчивости после 1 года выдержки на крыше не снижаются (состав 8).
Формула изобретения 1. Асфальтобетонная смесь, включающая минеральный заполнитель, битумное вяжущее и минеральный порошок, отличающаяся тем, что в качестве минерального порошка она содержит гидратированный цемент фр. 1,25-0,071 мм, при следующем соотношении компонентов, вес.%: Минеральный заполнитель 77 – 94 Битумное вяжущее 5 – 8 Гидратированный цемент 1 – 15 2. Асфальтобетонная смесь по п.1, отличающаяся тем, что используют гидратированный цемент зернового состава, мас.%: Мельче 1,25 Не менее 100% Мельче 0,315 Не менее 50% Мельче 0,071 Не менее 5% РИСУНКИ
|
||||||||||||||||||||||||||
