способ приготовления асфальтобетонной смеси

Формула изобретения

1. СПОСОБ ПРИГОТОВЛЕНИЯ АСФАЛЬТОБЕТОННОЙ СМЕСИ, включающий смешение нагретого битума с нагретым минеральным материалом крупной фракции, смешение нагретого битума с нагретым минеральным материалом мелкой фракции и окончательное перемешивание полученных композицей между собой, отличающийся тем, что в качестве крупной фракции минерального материала используют смесь щебня, песка и высевок, которые перемешивают с нагретым битумом в асфальтосмесителе, а нагретый минеральный материал мелкой фракции - минеральный порошок смешивают в нагретым битумом в скоростном смесителе с градиентом скорости сдвига, равным 3000 - 5000 1/с, полученное асфальтовяжущее подают в асфальтосмеситель, где производят окончательное перемешивание композиций.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что минеральный материал мелкой и крупной фракций смешивают с битумом одной марки.

3. Способ по пп.1 и 2, отличающийся тем, что минеральный порошок смешивают с 80 - 90% битума от его общей массы в асфальтобетонной смеси.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к дорожному строительству, в частности к технологии приготовления асфальтобетонных смесей, используемых в качестве материала для дорожного покрытия.

Известен способ приготовления асфальтобетонной смеси, включающий получение асфальтовяжущего путем смешения минерального порошка с вязким битумом в асфальтосмесителе с последующим перемешиванием асфальтовяжущего с крупным и мелким заполнителями [1]

Известен также способ приготовления асфальтобетонной смеси, включающий получение асфальтовяжущего в вибрационном смесителе, выдержку его в течение 3-4 мин при 140-150^оС и последующее перемешивание его с крупным и мелким заполнителями [2]

Наиболее близким к изобретению является способ приготовления асфальтобетонной смеси путем раздельного смешения минерального заполнителя мелкой фракции (0-5 мм) с жидким битумом и крупной фракции (5-15 мм) с вязким битумом с последующим перемешиванием полученных композиций между собой [3]

Недостатки асфальтобетонных смесей, получаемых известными способами с использованием асфальтосмесителей, заключаются в неполном покрытии битумом частиц мелкого заполнителя песка и крупного заполнителя щебня, а также в образовании флокул агресигованных тонкодисперсных фракций минерального порошка, покрытых пленкой битума, которые даже при длительном перемешивании не разрушаются. Вследствие этого минеральный порошок не выполняет свою основную функцию наполнителя битума, не достигается равномерное распределение битума в минеральном порошке, что не позволяет получить однородную асфальтобетонную смесь. Это приводит к перерасходу битума и ухудшению физико-механических свойств и снижению долговечности асфальтобетонных покрытий. Другим недостатком прототипа является сложность технологии, связанная с использованием двух марок битума.

Изобретение направлено на улучшение качества асфальтобетонной смеси, обеспечивающее повышение эксплуатационных свойств: водостойкости, прочности и долговечности покрытия.

Для достижения указанного результата в способе приготовления асфальтобетонной смеси, включающем смешение предварительно нагретого битума с нагретым минеральным материалом крупной фракции, смешение минерального материала мелкой фракции с нагретым битумом и последующее перемешивание полученных композиций между собой, нагретый минеральный материал крупной фракции предварительно смешанные щебень, высевки и песок смешивают с нагретым битумом в асфальтосмесителе, а минеральный материал мелкой фракции в виде минерального порошка смешивают с нагретым битумом отдельно в скоростном смесителе с градиентом скорости сдвига равным 3000-5000 1/с и, полученную асфальтовяжущую смесь добавляют в смесь битума с щебнем высевками и песком. При этом для приготовления асфальтобетонной смеси на всех этапах смешения минерального материала крупной и мелкой фракций с битумом используют одну марку битума. Кроме этого, битум для смешения с минеральным порошком берут в количестве 80-90% от общей массы битума в асфальтобетонной смеси.

Использование скоростного смесителя, характеризуемого градиентом скорости равным 3000-5000 1/с, который определяется отношением линейной скорости концов лопаток смесителя к зазору между стенками камеры и краями лопаток, позволит получить более подвижное асфальтовяжущее. При смешении в скоростном смесителе флокулы минерального порошка, формирующиеся на первом этапе процесса смешения, быстро разрушаются и практически каждая твердая частица покрывается битумной пленкой, образуя однородную коагуляционную структуру.

В результате больших сдвиговых напряжений, возникающих в материале, в зонах между краями лопаток и стенками камеры в поверхностных слоях частиц минерального порошка, а также в прилегающих пленках битума происходит разрыв химических связей и образуются свободные радикалы. При этом в зонах контакта протекают сложные химические реакции и образуются новые устойчивые соединения, обеспечивающие повышение прочности и водостойкости асфальтобетонных покрытий. Уменьшение градиента скорости менее 3000 1/с (скорость 10 м/с, зазор 3 мм) ведет к снижению механохимического эффекта. При этом не обеспечивается необходимое разрушение флокул минерального порошка на более мелкие частицы, уменьшается обволакивающий эффект минеральных частиц порошка вяжущим, что ведет к снижению качества асфальтобетонной смеси. Увеличение градиента скорости более 5000 1/с (скорость 15 м/с, зазор 3 мм) нецелесообразно, так как приводит к чрезмерному износу лопаток смесителя и росту потребляемой мощности.

Снижение количества битума менее 80% для приготовления асфальтовяжущего и соответствующее повышение содержания его в композиции с крупным заполнителем приводит к увеличению толщины пленки битума на зернах заполнителя, а это ведет к снижению прочности асфальтобетона.

Увеличение содержания битума в асфальтовяжущем сверх 90% и соответствующее снижение содержания его в композиции с крупным заполнителем приводит к неполному обволакиванию зерен заполнителя битумом, что ведет к снижению прочности и водостойкости асфальтобетонных покрытий.

Для осуществления предлагаемого способа при изготовлении смесей использовались следующие материалы и оборудование:

Крупный заполнитель щебень гранитный, фракции 5-15 мм

Мелкий заполнитель песок и высевки гранитные фракции 0,071-5 мм

Мелкий заполнитель минеральный порошок, известковая мука, 0-0,71 мм

Битум вязкий марки БНД 90/130

Асфальтосмеситель двухвальный ДС-158

Скоростной смеситель одновальный периодического действия конструкции ВНИИ стройполимер модель СС_к П-70.

Приготовление асфальтобетонной смеси согласно изобретению осуществляют следующим образом. Нагретые заполнители-крупнозернистый (щебень), мелкозернистый (высевки; песок) смешивают между собой, а затем с нагретым битумом в тихоходном, двухвальном асфальтосмесителе. Одновременно готовят асфальтовяжущее смешивают минеральный порошок с нагретым вязким битумом в скоростном смесителе с градиентом скорости сдвига равным 3000-5000 Т/с, определяемым отношением линейной скорости по краям лопаток, м/c, к зазору между камерой и лопатками скоростного смесителя, мм. Затем полученное асфальтовяжущее подают в асфальто- смеситель в смесь битума с крупным и мелким заполнителями и продолжают перемешивание до получения однородной асфальтобетонной смеси.

По предлагаемому способу.

Асфальтобетонная смесь была приготовлена в три стадии смешения компонентов.

П р и м е р 1. Получение смеси крупнозернистого заполнителя с битумом. Нагретый до 140^оС крупный заполнитель граничный щебень фракции 5-15 мм в количестве 35 мас. предварительно смешанный с песком и высевками фракции 0,071-5 мм в количестве 53% смешивали в асфальтосмесителе с нагретым до 140^оС вязким битумом в количестве 0,87 мас. минеральной части в течение 15 с.

П р и м е р 2. Приготовление асфальтовяжущего.

Нагретый до 140^оС вязкий битум в количестве 4,93 мас. минеральной части, что составляет 85% от всего количества битума для приготовления асфальтобетонной смеси, смешивали с мелким заполнителем минеральным порошком фракции 0-0,071 мм, взятым в количестве 12 мас. в скоростном смесителе с градиентом равным 3000-5000 1/с (при значениях линейной скорости по краям лопаток смесителя равным V_л 10 м/с и зазором b 3 мм и соответственно V_л 15 м/с b 3 мм) в течение 30 с.

П р и м е р 3. Перемешивание двух композиций асфальтовяжущего со смесью крупнозернистого заполнителя с битумом.

Полученное асфальтовяжущее, выгружали из скоростного смесителя, вводили в асфальтосмеситель со смесью крупного заполнителя и битума и перемешивали в течение 20 с.

По известному способу-прототипу.

Асфальтобетонную смесь приготавливали в двухвальном лопастном асфальтосмесителе на всех стадиях смешения композиций.

П р и м е р 1. Нагретый до 160^оС крупный заполнитель минеральный материал фракции 5-15 мм в количестве 55 мас. смешивали с нагретым до 160^оС вязким битумом в количестве 2,5 мас. минерального материала в асфальтосмесителе с градиентом скорости равным 300-600 1/с в течение 15 с.

П р и м е р 2. Затем отдельно смешивали в асфальтосмесителе нагретый до 120^оС мелкий заполнитель фракции 0-5 мм в количестве 45 мас. с нагретым до 100^о жидким битумом в количестве 7,5 мас. минерального материала в течение 30 с.

П р и м е р 3. Полученные смеси 1 и 2 перемешивали в асфальтосмесителе в течение 30 с.

Из полученных асфальтобетонных смесей по предлагаемому способу и по способу-прототипу изготовили образцы и проводили сравнительные испытания по определению качественных показателей. Результаты испытаний приведены в таблице.

Из таблицы видно, что применение предлагаемого способа с использованием скоростного смесителя на стадии приготовления вяжущего по сравнению со способом-прототипом обеспечивает значительное улучшение физико-механических свойств асфальтобетона. Достигается увеличение прочности на 4-6% водостойкости при длительном насыщении на 11 усталостной прочности на 30% условной жесткости на 169% и снижение водонасыщения на 47% Кроме того, в предлагаемом способе использование на всех стадиях смешения одной марки позволяет упростить технологический процесс, а увеличенное количество битума 80-90% в асфальтовяжущем обеспечивает лучшее перемешивание всех композиций и получение однородной структуры асфальтобетонной смеси.