Гранулированный стабилизатор для щебеночно-мастичного асфальтобетона
Патентуемое предложение относится к получению щебеночно-мастичного асфальтобетона для верхних слоев дорожной одежды. Гранулированный стабилизатор содержит гранулы из хризотиловых волокон насыпной плотностью 700-1200 г/дм3. Такое решение в отличие от гранул из природных целлюлозных волокон по прототипу повышает надежность обеспечения стабилизирующих свойств и способствует повышению долговечности щебеночно-мастичного асфальтобетона. В предложении предусматривается выполнение гранул из смеси хризотиловых волокон разной длины (до 8,00 мм). Это позволяет использовать асбест 6 группы непосредственно для получения гранулированного стабилизатора. Кроме того, предлагается в гранулы вводить парафин-содержащий материал для снижения водопоглощения и/или битуминозный материал для увеличения сил сцепления между стабилизатором и щебнем асфальтобетона.
Патентуемое решение относится к получению щебеночно-мастичных асфальтобетонов, предназначенных для изготовления верхних слоев дорожной одежды.
Одним из условий получения щебеночно-мастичных асфальтобетонов является наличие в них повышенного количества битумного вяжущего (6-8%) для наиболее полного заполнения межкаменного пространства и для улучшения деформационных характеристик. Для стабилизации вяжущего, то есть исключения истекания избыточного битума из асфальтобетонной смеси, используют стабилизаторы из волокнистых материалов. В последние годы установлено, что стабилизаторы должны быть в виде гранул, имеющих достаточную механическую прочность и способных распадаться на отдельные частицы при их подаче в смесь щебеночно-мастичного асфальтобетона. Гранулированные стабилизаторы для щебеночно-мастичного асфальтобетона, известны, например, из следующих источников:
Е.Смирнов "Щебеночно-мастичный асфальтобетон", журнал "Автомобильные дороги", 2003, №1, с.13; А.Эфа и др. "Теория и практика применения щебеночно-мастичного асфальтобетона в Западно-Сибирском регионе", журнал "Автомобильные дороги, 2003, №2, с.90; ГОСТ 31015-2002 "Смеси асфальтобетонные щебеночно-мастичные и щебеночно-мастичный асфальтобетон".
Наиболее близким аналогом можно считать гранулированный стабилизатор по Е.Смирнов "Щебеночно-мастичный асфальтобетон", журнал "Автомобильные дороги", 2003, №1, с.13. Он представляет собой
гранулы длиной 2-10 мм из натуральных волокон целлюлозы.
Однако, в виду термического разрушения целлюлозы при температурах выше 200°С требуются дополнительные меры для предотвращения обгорания этих гранул при попадании на горячий материал в процессе получения щебеночно-мастичного асфальтобетона, что вызывает необходимость в жестком технологическом контроле. При увеличении времени смешивания целлюлозные волокна истираются. В результате снижается надежность обеспечения стабилизации битумного вяжущего.
Кроме того, недостаточная химическая стойкость, низкая механическая прочность и склонность к загниванию целлюлозы не способствуют долговечности щебеночно-мастичного асфальтобетона.
Предложение направлено на создание гранулированного стабилизатора из природного волокнистого материала, влияющего на обеспечение высоких эксплуатационных характеристик щебеночно-мастичного асфальтобетона.
Технический результат, который достигается патентуемым решением, состоит в повышении надежности обеспечения стабилизирующих свойств, а также в повышении долговечности щебеночно-мастичного асфальтобетона.
Для осуществления этого гранулированный стабилизатор содержит гранулы из хризотиловых волокон насыпной плотностью 700-1200 г/дм3
Исследования показали, что стабилизации избыточного битума в щебеночно-мастичном асфальтобетоне способствует спутанная пространственная структура хризотиловых волокон в гранулах и свойство хризотиловых волокон расщепляться на тончайшие эластичные волокна с высокой удельной поверхностью (до 20 м2/г).
Гранулы из хризотиловых волокон выдерживают нагрев до 700°С, то есть более огнестойкие по сравнению с прототипом и не
требуют очень жесткого технологического контроля при их смешивании с горячими составляющими при получении щебеночно-мастичного асфальтобетона, что повышает надежность обеспечения стабилизирующих свойств гранул.
Высокая химическая стойкость, устойчивость к загниванию, большая механическая прочность хризотиловых волокон, а также их армирующая роль способствуют повышению долговечности щебеночно-мастичного асфальтобетона.
При увеличении насыпной плотности указанных гранул стабилизатора более 1200 г/дм3 затрудняется разрушение гранул при смешивании с компонентами щебеночно-мастичного асфальтобетона, в результате не обеспечивается надежная стабилизация битумного вяжущего.
При насыпной плотности гранул стабилизатора менее 700 г/дм3 не обеспечивается необходимая прочность для их транспортирования, что приводит к преждевременному разрушению гранул, нарушению их дозирования и невозможности подачи транспортирующим устройством в смесь щебеночно-мастичного асфальтобетона.
Нами установлено, что необходимые стабилизирующие свойства проявляет стабилизатор на основе смеси в гранулах хризотиловых волокон длиной до 8,00 мм при соотношении их между собой, мас. %:
| хризотиловые волокна длиной 1,35-8,00 мм | 30-60 |
| хризотиловые волокна длиной 0,40-1,35 мм | 20-60 |
| хризотиловые волокна длиной менее 0,40 мм | 10-20 |
(п.2 формулы).
Это позволяет использовать для гранулированного стабилизатора асбест 6 группы без необходимости специально нарезать и распушивать волокна, что выполняется при использовании целлюлозных волокон по прототипу. Гранулы из хризотиловых волокон указанной
длины имеют развитое волокнистое строение. Для них характерен равномерный рисунок из тончайших нитевидных спутанных волокон без агрегатов, пучков и пустых петель. Такие гранулы надежно обеспечивают стабилизацию в щебеночно-мастичном асфальтобетоне.
При увеличении длины хризотиловых волокон более 8,00 мм затрудняется их разрушение и смешивание с компонентами щебеночно-мастичного асфальтобетона.
Другое отличие (п.3 формулы) состоит в том, что для снижения водопоглощения гранулы дополнительно могут включать парафинсодержащий материал (парафин, воск, стеарин) в количестве 1-5% от массы хризотиловых волокон.
Количества парафинсодержащего материала менее I мас. % недостаточно для защиты гранул от влаги при хранении и транспортировке стабилизатора.
Увеличение количества парафинсодержащего материала более 5 мас.% затрудняет разрушение гранул при смешивании с компонентами щебеночно-мастичного асфальтобетона и требует увеличения при этом энергозатрат.
Проведенными работами также установлено, что при введении в гранулы из хризотиловых волокон битуминозного материала в количестве до 40% от массы хризотиловых волокон (п.4 формулы) возрастают силы сцепления между стабилизатором и щебнем асфальтобетона. Введение битуминозного материала более 40 мас.% в гранулы неоправданно удорожает стабилизатор щебеночно-мастичного асфальтобетона.
Для изготовления патентуемого гранулированного стабилизатора используют асбест 6 группы с хризотиловыми волокнами длиной до 8,00 мм при следующем соотношении волокон разной длины, мас. %: волокна длиной 1,35-8,00 мм 30-60, волокна длиной 0,40-1,35 мм 20-60, волокна длиной менее 0,40 мм 10-20. Волокна перемешивают с
водой и спрессовывают в виде гранул на прессе. Гранулы имеют насыпную плотность 700-1200 г/дм3 , влажность не более 8%. Гранулы получают в виде цилиндров длиной до 10 мм, диаметром до 7 мм, светлосерого цвета.
Для получения гранул с парафинсодержащим материалом, например, с парафином, воском или стеарином, хризотиловые волокна и парафинсодержащий материал в количестве 1-5% от массы хризотиловых волокон дозируются в смесители и перемешиваются до однородного состояния. Затем смесь подается в экструдер, на котором образуются гранулы цилиндрической формы длиной до 10 мм с влажностью до 2%. Аналогично описанному получают гранулированный стабилизатор из хризотиловых волокон с включением в гранулы битуминозного материала (битума или битума с модификаторами) в количестве до 40% от массы хризотиловых волокон.
Готовые гранулы затаривают в упаковочные мешки. Гранулированный стабилизатор готов к применению. Он подается транспортирующим устройством в щебеночно-мастичную асфальтобетонную смесь, где гранулы разрушаются при смешивании, а хризотиловые волокна, расщепляясь на отдельные тончайшие эластичные волокнистые частицы, распределяются в горячей асфальтобетонной смеси, выдерживают, не обгорая, высокую температуру и надежно стабилизируют битумное вяжущее асфальтобетона. Высокая химическая стойкость, высокая механическая прочность и устойчивость к загниванию хризотиловых волокон способствуют повышению долговечности щебеночно-мастичного асфальтобетона.
1. Гранулированный стабилизатор для щебеночно-мастичного асфальтобетона, характеризующийся тем, что он содержит гранулы из хризотиловых волокон насыпной плотностью 700-1200 г/дм3 .
2. Гранулированный стабилизатор для щебеночно-мастичного асфальтобетона по п.1, отличающийся тем, что гранулы содержат хризотиловые волокна длиной до 8,00 мм при следующем соотношении, мас.%:
Хризотиловые волокна длиной 1,35-8,00 мм 30-60
Хризотиловые волокна длиной 0,40-1,35 мм 20-60
Хризотиловые волокна длиной менее 0,40 мм 10-20
3. Гранулированный стабилизатор для щебеночно-мастичного асфальтобетона по п.1 или 2, отличающийся тем, что гранулы дополнительно включают парафинсодержащий материал в количестве 1-5% от массы хризотиловых волокон.
4. Гранулированный стабилизатор для щебеночно-мастичного асфальтобетона по любому из пп.1 и 2, отличающийся тем, что гранулы дополнительно включают битуминозный материал в количестве до 40% от массы хризотиловых волокон.
