Асфальтобетонная смесь

 

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ

К ПАТЕНТУ

Комитет Российской Федерации по патентам и товарным знакам (21) 5040899/33 (22) 05.05.92 (46) 15.11.93 Бюл. ¹ 41-42 (76) Мардиросова Изабелла Вартановна; Ипиополов

Сергей Константинович; Углова Евгения Владимировна; Тарасевич Анатолий Павлович; Каклюгин

Александр Викторович (54) АСФАЛЬТОБЕТОННАЯ СМЕСЬ (57) Использование: устройство различных слоев (19) RRU U(») 2002715 С1 (51) 5 С 04 В 26 26 дорожных одежд. Сущность изобретения: асфаль— тобетонная смесь содержит, %: известняк-ракушечник фракции 0 — 5 мм 78,9 — 84,3; минеральный порошок 8,0 — 12,0; битум вязкий 7,0 — 8,0; отход производства технического углерода 0,4 — 0,6; фуза — фосфатидный концентрат 0,3 — 05.. Прочность при сжатии при 20 С 422 — 4,88 МПа, при 50."С—

1,78 — 195 МПа. Коэффициент водостойкости 0,9 — 0,98. 8 табл.

2002715 щая в качестве минерального материала пористую породу основного характера и в качестве связующего битум, содержит дополнительно в качестве структурирующеro компонента отход производства технического углерода (отход ТУ) и в качестве пластифицирующей добавки фузу (фосфатидный концентрат) — отход масложирового комбината, при следующем соотношении компонентов, мас. ;

Известняк-ракушечник фракция 0 — 5 мм 78,9 — 84,3

Минеральный порошок .8,0 — 12,0

Битум вязкий 7,0-8,0

Отход ТУ 0,4 — О,б

Фуза (фосфатидн ы и отход) 0,3-0,5

Введение добавки отхода ТУ в состав всфальтобетона усиливает процессы структурообразования битумного вяжущего, поТУ достигается за счет того, что тонкодисперсный углеродный . продукт неполного сгорания или термического разложения углеводородов имеет энергетически очень неоднородную поверхность, Наряду с участками малой активности имеются участки высокой реакционной способности и участки, способные сильно адсорбировать масла, смолы и другие вещества. Эти свойства отходов ТУ определяют его роль в процессах структурообраэования битумного вяжущего, модифицированного указанным отходом, Отход ТУ образует с битумом "усиленную" микрогетерогенную структуру за счет адсорбции и ориентации у гастков микромолекул вяжущего на энергетически активных участках частичек отхода — модификатора, подобно тому как сажа влияет на строение вулканизированной сетки резины.

Другой особенностью отхода является его способность повышать пластичность и хорошую перемешиваемость асфальтобетона при приготовлении. Частицы отхода подобно самой саже имеют сферическую форму и состоят иэ мельчайших кристалликов, по строению сходных с графиком, но беспорядочно расположенных друг относительно друга, Поверхность частиц обычно гладкая. Последнее способствует лучшей пластификации смеси при приготовлении и укладке асфальтобетона и сокращению времени перемешивания смеси, Отход ТУ, являясь отходом производства сажи, обладает такими ее свойствами, как высокая стабильность, малая чувствительность к действию света, кислорода воздуха, Изобретение относится к строительству автомобильных дорог и может быть использовано для устройства различных конструктивных слоев дорожных одежд, При строительстве автомобильных дорог широко применяются асфальтобетонные смеси, приготовленные в соответствии с ГОСТ 9128 — 84, Известна также асфальтобетонная смесь. представляющая собой смесь минерального наполнителя, шлакового минерального порошка и битума.

Асфальтобетонные смеси. приготовленные с использованием указанных материалов, отличаются хорошим коэффициентом водо- 15 сто и кости Кводостойк. = 0,97

Однако существенным недостатком этой смеси является низкая теплоустойчивость. Предел прочности при сжатии при температуре 50 (Rso ) составляет всего 20

1,45 МПа, По требованиям ГОСТ 9128 — 84 вышая механические характеристики этот показатель должен быть не менее 1,60 смесей, в частности их термоустойчивость, МПа. Низкие значения Rso " приводят к сни- Положительный эффект применения отхода жению показателей сдвигоустойчивости покрытий и не обеспечивают его работоспособность.

Наиболее близкой к предложенному изобретению по технической сущности является горячая песчаная смесь (ГОСТ 9128—

84), включающая битум и минеральную 30 часть, составленную из основных пород(известнякового материала) при следующем соотношении компонентов, мас,%:

Известняк-ракушечник фракция 0-15 мм 79-85 35

Минеральный порошок 8 — 12

Битум вязкий 7-9

Н едостатком укаэанной асфальтобетонной смеси является низкая теплоустойчивость (резкое уменьшение показателя "0

"сопротивление сжатию" при повышенных температурах Кьо" ж) и склонность смесей, приготовленных с использованием минеральных материалов пористых основных по" род к процессам старения и, как следствие, недостаточная долговечность покрытия, Отмеченная склонность асфальтобетонных смесей к старению может быть обьяснена протекающими процессами расслоения структуры битумов при контакте с высоко- 50 пористыми материалами. Внутрь минеральных материалов по порам избирательно проникают молекулы масел и смол, а s поверхностном слое концентрируются молекулы и агрегаты асфальтенов. В результате этого битумная пленка в поверхностном слое GTBHQBNTbcR более жесткой и более подверженной процессам старения.

Сущность изобретения заключается в том, что асфальтобетонная смесь, содержа2002715 высоких и низких температур, что существенно повышает стабильность модифицированных этим отходом битумов и в дальнейшем асфальтобетона к тепловому и светооэонному старению, т.е, служит как бы ингибитором процессов старения асфальтобетона, Фуза — фосфатидный концентрат имеет дифильный характер, Молекулы фосфатидов состоят из двух частей: гидрофильной

"головы", образованной полярными остатками фосфорной кислоты и гидрофобного

"хвоста", образованного длинными алифатическими цепями остатков высших жирных кислот. Обладая высокими поверхностноактивными сво ..ствами, фуза, адсорбируясь своими полярными концами на поверхности пористого минерального материала, препятствует прониканию составных компонентов битума — масел и смол внутрь пористого материала, Гидрофобный же

"хвост" молекул фосфатидного концентрата, обладая хорошей растворимостью в органических растворителях. в частности в битуме, способствует лучшей пластификации смеси и более гомогенному распределению в вяжущем введенной добавки отхода

ТУ, т,к. в связи с уменьшением процесса расслоения битума, вязкость вяжущего будет возрастать значительно меньше.

В качестве пористых материалов основного характера использован известняк-ракушечник месторождения "Каменка"

Ростовской области.

В табл. 1 и 2 приведены химический состав и физико-механические показатели известняка-ракушечника.

В табл; 3 представлен зерновой состав известняка-ракушечника фракции 0-5 мм.

Отход ТУ является отходом производства сажи. В настоящей работе использовался отход производства технического углерода

Ставропольского завода "Техуглерод". Указанный отход представляет собой тонкодисперсный порошок, остаток на сите 0,5 мм составляет 1-2 . Химический состав отхода представляет в основном углеродом 80—

99 . Помимо углерода в состав отхода входит водород (0,3 — 0,6 ), кислород (0,1—

0,2 ) и незначительные количества минеральных примесей, В табл.4 представлены физико-механические показатели отхода

ТУ.

Используемый отход ТУ образуется при печном методе получения сажи сжиганием специальных ароматических продуктов нефти или природного газа. Каких-либо технических условий на используемый в заявке отход технического углерода не имеется.

Однако судя по многократным определени30

55 лены 5 вариантов составов смесей ингредиентов, из которых состав N 3 является оптимальным (см, табл,7).

В ка <естве пористого минерального материала основного характера использовали известняк-ракушечник, в качестве связующего — битум БНД вЂ” 60/90, в качестве ПАВ— пластификатора — фузу (фосфатидный концентрат) и в качестве структурирующего компонента и эамедлителя процесса старения — отход технического углерода, Образцы изготавливались следующим образом; в предварительно нагретые материалы; известняк-ракушечник (фракция 0-5 мм), минеральный порошок и отход ТУ. вводился нагретый битум БНД вЂ” 60/90, с добавкой фузы (фосфатидный концентрат). Смесь перемешивалась в лабораторной мешалке до образования однородной смеси. Затем из нее готовились образцы диаметром 5,05 см. Результаты сравнительных испытаний сведены в табл,7.

Из табл,7 следует, что асфальтобетонная смесь предлагаемого состава обладает значительно более высоким показателем теплоустойчивости Вьо ж = 1.95 МПа, у прототипа этот показатель составляет всего

1,32 МПа.

Добавление в исходный битум БНД

60/90 фузы (фосфатидного концентрата) в количестве 0,3-0,5 (от массы смеси) увеличивает глубину проникания иглы от 70 (исходный битум) до 78-82 (с добавкой фуэы):

Асфальтобетонная смесь, приготовле< ная ям усредненнь<х проб этого отхода, отобранных в отвалах Ставропольского завода

"Технический углерод" в течение 1991 г. и по отработанному постоянному режиму пол5 учения печной сажи, физико-механические показатели указанного отхода удовлетворяют данным, приводимым в табл.4. Безусловно, ещелучшие результаты для целей нашей работы будет иметь продукт, отвечающий

10 требованиям на стандартный продукт.

Фуза — фосфатидный концентрат — отход масложирового комбината, r. Лабинска, Краснодарского края. Фуэа является подсолнечным концентратом.. В табл.5 приве15 дены состав усредненных проб отхода. а в табл,6 некоторые их характеристики.

Иэ приведенных в табл, 5 и 6 данных следует, что фуза представлена в основном маслами и фосфатидами, примерно в соот20 ношении 1:1, Отход устойчив вплоть до

160 С (потери составляют 2,5 — 2,7 ), обладает малой вязкостью (С 7 — 9 с), нераство80 рим в воде, имеет значительное число омыления — 145 мг КОН.

25 Пример. Для экспериментальной проверки заявляемого состава были подготов2002715

Таблица 1

Химический состав известняка-ракушечника, фракция 0 — 5 мм

Содержание, АЬОз+

СаО

Ге20з

MgO

$0з

XR2O3 ппп

+Т102

48,95

2,70

0,90

0,55

0,25

1,45

1,32

45,02

Таблица 2

Физико-механические характеристики известняка-ракушечника, фракция 0-5 мм

Таблица 3

Зерновой состав фракции 0-5 мм известняка-ракушечника на таком менее вязком битуме будет обладать большей пластичностью, Температура размягчения вяжущего при этом не снижается эа счет введения отхода ТУ вЂ” 0,4 — 0 6% от массы смеси. Температура размягчения исходного битума 43 С, с добавками отхода

ТУ и фузы — 43,5 С.

Данные табл.8 указывают, что асфальтобетонная смесь прототипа в большей степени подвергается процессам старения.

После выдер>кивания смеси прототипа в аппарате искусственной погоды в течение 300 ч коэффициент водостойкости К»д> як, у нее снизился до 0,81 и стал ниже нормативного (не менее 0,85), В тех же условиях у предлагаемой смеси наблюдаются незначительные изменения, (К»д лмк. = 0,96).

К числу преимуществ смеси следует от5 нести и экономию дефицитного материала вяжущего-битума. У прототипа на приготовление смеси расходуется 8,5%, предлагаемая смесь состав 3 требует 7,5%, 10 (56) Авторское свидетельство СССР

hb 1204601. кл. С 04 В 26/26, 1984.

ГОСТ 9128-84. Смеси всфальтобетонные дорожные, аэродромные и асфальтобетон. ТУ. Стройиздат, — M.. с.3. 13, 16.

20027 I 5

Продолжение табл 3

30,5

38,2

53,5

13,5

8,0

69,3

95,0

TP,o

Таблица 4

Таблица 5

Таблица 6

Прошло через сиФизико-механические показатели отхода ТУ

Компонентный состав фузы (фосфатидного концентрата) Показатели свойств фузы (фосфатидного концентрата) Показатели физико-механических свойств асфальтобетонных образцов

2002715

Таблица 7

Продолжение табл. 7

2002715

13

Продолжение табл, 7

Таблица 8

Изменение физико-механических показателей асфальтобетонных образцов при старении (выдерживание 300 ч в аппарате искусственной погоды), Формула изобретения

Составитель И. Мардиросова

Техред M.Ìîðãåíòàë Корректор В. Петраш

Редактор А. Зробок

Заказ 3212

Тираж Подписное

НПО "Поиск" Роспатента

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб„4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101

АСФАЛЬТОБЕТОННАЯ СМЕСЬ, включающая в качестве минерального материала известняк-ракушечник фракции 0- 5 мм, минеральный порошок, в качестве связующего вязкий битум, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит в качестве структурообразующего компонента отход, производства технического углерода, а в качестве пластифицирующей добавки фузу

- фосфатидный концентрат при следующем соотношении компонентов, мас. :

Известняк-ракушечник фракции 0-5 мм 78,9 - 84,3

Минеральный порошок 8,0 - 12,0

Вязкий битум 7,0- 8,0

Отход производства технического углерода 0,4 - 0,6

10 фуза - фосфатидный концентрат 0,3 - 0,5