активированный минеральный порошок для асфальтобетонных смесей

Формула изобретения

Активированный минеральный порошок для асфальтобетонных смесей, содержащий минеральный порошок и активизирующую добавку из поверхностно-активного вещества и битума, отличающийся тем, что в качестве битума он содержит битумно-каучуковое вяжущее из битума и раствора этиленпропиленового каучука, продутое воздухом, при следующем соотношении компонентов, вес.%:

Вышеуказанное битумно-каучуковое вяжущее - 1,0 - 3,0

Поверхностно-активное вещество - 1,0 - 1,1

Минеральный порошок - Остальное до 100%

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к дорожному строительству, а именно к составам для активирования минеральных порошков, и может быть использовано для получения асфальтобетона улучшенного качества при использовании в условиях холодного климата (пониженных температур).

Известно, что для приготовления асфальтобетонных смесей в качестве минерального порошка применяют тонкоизмельченные известняки и доломиты, а также известняковые асфальтовые породы [см. Справочник "Материалы изделия для строительства дорог".- М.: Трансстрой, 1986, с. 163].

Добавка минерального порошка позволяет повысить прочность асфальтобетона. Однако содержание ее в смеси должно быть предельно минимальным, достаточным лишь для придания асфальтобетону нормативной плотности и прочности, т.к. повышенное содержание увеличивает хрупкость. Несоблюдение норм приводит к снижению долговечности при низких температурах.

Известен также состав, используемый для приготовления асфальтобетонной смеси повышенного качества. При этом минеральный порошок обработан небольшим количеством активирующей смеси, состоящей из битума и поверхностно-активного вещества (ПАВ), взятых в соотношении 1:1-1.1 соответственно. Типы ПАВ различны - это гудроны, жирные синтетические кислоты C₁₇-C₂₀, петролатумы и другие. Общее количество активирующей смеси составляет 1.5-2.5 к массе минерального порошка [см. там же, с. 167].

Достоинством состава является то, что активированный минеральный порошок обладает комплексными свойствами и позволяет увеличить сцепление с поверхностью мелких и крупных зерен, увеличивая тем самым плотность, прочность и водостойкость асфальтобетонных смесей.

Недостатком состава является то, что, повышая прочность асфальтобетона, он вместе с тем увеличивает его хрупкость, что снижает долговечность асфальтобетона при низких температурах окружающей среды.

Решаемая техническая задача состоит в том, что необходимо создать такой состав активированного минерального порошка, который обладает соответствующими физико- химическими свойствами, снижая хрупкость, повышая устойчивость к старению, обеспечивая более высокие прочностные характеристики в условиях холодного климата.

Целью предлагаемого изобретения является повышение качества минерального порошка за счет использования модифицированных добавок.

Поставленная цель достигается описываемым составом для активирования минерального порошка, содержащим минеральный порошок и активирующую смесь.

Новым является то, что в качестве активизирующей смеси он содержит битумно-каучуковое вяжущее (БКВ) и ПАВ в соотношении 1,0:1,0-3,0:1,1 соответственно, при этом БКВ содержит раствор этиленпропиленового каучука СКЭП (Т)-С и битум марки БНД 90/130 в соотношении 1:3, при следующем соотношении компонентов, вес.%:

Битумно-каучуковое вяжущее - 1,0-3,0

Поверхностно-активное вещество - 1,0-1,1

Минеральный порошок - Остальное до 100%

Предлагаемый состав отличается от прототипа тем, что в качестве активирующей добавки используется битумно-каучуковые вяжущее, обладающее повышенным показателем сцепления с горной породой, широким интервалом пластичности, более высокими показателями пенетрации и растяжимости при 0^oC.

Из доступных источников патентной и научно-технической литературы нам не известна заявленная совокупность отличительных признаков. Следовательно, предлагаемый состав отвечает критерию "существенные отличия".

Битумно-каучуковые вяжущие получают путем объединения битума марки БНД 90/130 и раствора синтетического этиленпропиленового каучука строительного, гидроизоляционного, получаемого по ТУ-5717-002-11201701-97 (СКЭП(Т)-С), с последующей продувкой композиции воздухом при температуре 185-195^oC.

Объединение битума и раствора каучука осуществляют в окислительных установках типа СИ-204, Т-308 или обычном котле, снабженным барбoтером для подачи воздуха. При этом сначала битум предварительно нагревают до температуры 185-195^oC, затем подают в котел на 2/3 объема, измеряют температуру размягчения и пенетрацию. Затем раствор каучука подают на поверхность битума в течениe 60 мин с одновременной подачей воздуха с расходом 1 л/мин на 1 кг смеси. Соотношение битума и раствора составляет 3:1 соответственно.

Полученное таким образом БКВ соответствует требованиям технических условий ТУ-5718-003-41201704-98, выпускается ООО "Пластик", г. Нижнекамск.

В качестве поверхностно-активного вещества (ПАВ) возможно использование неионогенного ПАВ "Азербайджан-11" ТУ 4019-73, низкотемпературных смол (дегти), анионныx ПАВ типа высших карбоновых кислот (хлопковый гудрон ОСТ 18-114-73, жировой гудрон ОСТ 18-114-73, жирные синтетические кислоты C₁₇-C₂₀ ОСТ 38-7-25-73, кубовый остаток синтетических жирных кислот ТУ 38-1-07-54-74, окисленный петролатум ОСТ 38-01-117-76, нафтеновая кислота C₁₃).

В качестве горной породы возможно использование минерального порошка, изготовленного из известняков, доломитов, доломитизированных известняков, применяемых для производства асфальтобетонных смесей согласно ГОСТу 16557-78.

Приготовление активированного БКВ минерального порошка (см. чертеж) проводили следующим образом:

- щебень фракционного состава 5-20 мм подавали из бункера-накопителя 1 в сушильный барабан 2, просушивали при температуре 110-140^oC до содержания влаги в нем 0,5-1,0%, затем элеватором 3 подавали в смеситель 4 марки ДС-5. Одновременно из битумного котла 5 битумно-каучуковое вяжущее (ТУ-5717-002-11201701-97) и второй жировой гудрон из емкости ПАВ 6 через котел-смеситель 7 в виде активизирующей смеси с температурой 70-80^oC подавали в смеситель марки ДС-5 и перемешивали в течение 3-4 мин.

Соотношение БКВ к весу щебня составляет 1,0-3,0. При увеличении концентрации БКВ нарушается однородность структуры порошка, происходит комкование, а при снижении концентрации БКВ снижаются его адгезионные свойства. Далее активированную горную породу (щебень) подавали в накопительный бункер 8, где она остывала до температуры 20-30^oC, и направляли в шаровую мельницу 9 марки СШ-14, где ее измельчали в порошок, соответствующий ГОСТу 16557-78. Полученный активированный минеральный порошок элеватором 10 подавали в раздаточный бункер 11 в готовом к употреблению виде.

Готовый продукт гидрофобен, удобен для транспортирования, хранения и использования.

При применении модифицированного битума (БКВ) для дорожного строительства минеральные частицы (зерна) обволакиваются плотными слоями, в которых контактный слой БКВ обладает повышенной пластичностью, вязкостью и прочностью по сравнению со свободным битумом, заполняющим 65-70% межзерновых пустот в асфальтобетоне, и позволяет снизить потребность битума на 6-8%.

Опытные испытания показали, что при использовании предлагаемого активированного порошка при производстве асфальтобетона улучшаются следующие показатели:

- более полно заполняются пустоты песчано-щебеночного каркаса и повышается плотность минерального остова;

- модифицированный битум при смешении с минеральным порошком превращается в прочное асфальтовое вяжущее вещество;

- асфальтобетон становится более устойчивым к старению - в 2 раза и более;

- увеличивается интервал пластичности до 71-75^oC;

- увеличивается пенетрация и растяжимость при 0^oC;

- повышается трещиностойкость покрытия;

- увеличивается водостойкость асфальтобетона;

- устройство дорожных покрытий с применением модифицированного активированного порошка предлагаемого типа позволяет на 30-40% повысить модуль упругости при температуре 10^oC и понизить в 2-3 раза хрупкость покрытия;

- повышается уплотняемость асфальтобетонной смеси при использовании тех же механизмов уплотнения на 30%;

- понижается температура укладки смеси с 120 до 90^oC с сохранением физико-механических характеристик и увеличивается жизнеспособность смеси в 1,5-2,0 раза.

Технико-экономическая эффективность предлагаемого состава для активирования минеральных порошков, используемых для дорожного строительства, в частности при производстве асфальтобетона, складывается за счет повышения качественных характеристик конечного материала.