модификатор асфальтобетонной смеси
Классы МПК: | C04B22/00 Использование неорганических материалов в качестве активных ингредиентов для строительных растворов, бетона или искусственных камней, например ускорителей C04B24/12 азотсодержащие соединения C04B24/34 природные смолы, например канифоль |
Патентообладатель(и): | Колеров Владимир Сергеевич (RU) |
Приоритеты: |
подача заявки:
2009-09-30 публикация патента:
20.10.2010 |
Изобретение относится к дорожно-строительным материалам и может быть использовано при устройстве покрытий автомобильных дорог, мостов, аэродромов во всех климатических зонах. Модификатор содержит следующие компоненты - вулканизированный каучук и композит модифицирующих компонентов, которые находятся между собой в соотношении по массе в %: метасиликат кальция игольчатой структуры - 24, смола эпоксидная - 2, нитрозоаминное соединение - 1, фенольная смола и/или канифоль - 4, вулканизированный каучук (резиновая крошка) - 69. Достигается улучшение качественных показателей асфальтобетонной смеси. 3 табл.
Формула изобретения
Модификатор асфальтобетонной смеси, содержащий вулканизированный каучук и композит модифицирующих компонентов, состоящий из метасиликата кальция игольчатой структуры, смолы эпоксидной, нитрозоаминного соединения, фенольной смолы и/или канифоли, которые находятся между собой в соотношении по массе, %:
метасиликат кальция игольчатой структуры | 24 |
смола эпоксидная | 2 |
нитрозоаминное соединение | 1 |
фенольная смола и/или канифоль | 4 |
вулканизированный каучук (резиновая крошка) | 69 |
Описание изобретения к патенту
Изобретение относится к дорожно-строительным материалам и может быть использовано при устройстве покрытий автомобильных дорог, мостов, аэродромов во всех климатических зонах. Изобретение касается улучшения качественных показателей асфальтобетонной смеси путем введения в нее модификатора в качестве структурирующей добавки.
Известны асфальтобетонные смеси, содержащие песок, минеральный порошок, щебень, нефтяной битум и стабилизирующие или структурирующие добавки (ГОСТ 31015-2002, патент РФ № 2196750).
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемому изобретению является асфальтобетонная смесь по патенту РФ 2196750, включающая песок, минеральный порошок, полимерную структурирующую добавку и нефтяной битум, отличающаяся тем, что содержит нефтяной вязкий битум, в качестве полимерной структурирующей добавки содержит резиновый термоэластопласт и дополнительно поверхностно-активную пластифицирующую добавку - талловый пек и отсев дробления щебня фракции 0-5 мм, при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Песок - 16,0-20,0
Минеральный порошок - 10,0-15,0
Резиновый термоэластопласт - 0,5-1,0
Нефтяной вязкий битум - 5,0-6,5
Талловый пек - 0,3-0,5
Отсев дробления щебня фракции 0-5 мм - 57,0-68,2.
Структурирующая добавка в патенте РФ № 2196750 принята в качестве прототипа.
Недостатком известного решения является относительно невысокий показатель прочности асфальтобетонных смесей со структурирующей добавкой в виде резинового термоэластопласта и галлового пека при 50°C (1,31-1,65 МПа), характеризующий теплоустойчивость и сдвигоустойчивость смесей, что особенно важно для южных регионов страны. Также недостатком является нетехнологичность приготовления смесей из-за необходимости предварительно модифицировать битум таловым пеком.
Техническим результатом заявляемого изобретения является снижение температурной чувствительности и повышение усталостной долговечности при увеличении водостойкости, морозостойкости, устойчивости к воздействию водно-солевых растворов, прочности в водонасыщенном состоянии и при +50°C (табл.2), снижение вязкости и повышение пластичности при отрицательных температурах, а также возможность изготовления асфальтобетонной смеси с предлагаемым модификатором без изменения стандартной технологии производства асфальтобетонных смесей. Кроме того, техническим результатом является простота использования предлагаемого модификатора при изготовлении асфальтобетонных смесей, что, в конечном итоге, приводит к уменьшению себестоимости дорожного покрытия.
Сущность заявляемого изобретения состоит в том, что в отличие от известного решения в качестве структурирующей добавки асфальтобетонной смеси используется как эластифицирующая составляющая вулканизированный неполярный каучук в виде резиновой крошки (в основном из отработанных шин), а структурирование битумного вяжущего достигается композитом модифицирующих компонентов, в который входят:
- метасиликат кальция игольчатой структуры - упрочняющий и структурообразующий компонент;
- смола эпоксидная - сшивающий агент;
- нитрозоаминное соединение - гелеобразователь;
- фенольную смолу и/или канифоль - адгезив.
Содержание модифицирующих компонентов определено эмпирическим путем на основе существующих знаний по асфальтовому вяжущему в асфальтобетонах и химическому взаимодействию битума с минеральными компонентами асфальтобетонов и вулканизованной резины. Оптимизация количества компонентов проверялась на основе анализа опытных подборов составов асфальтобетонов по изменению их прочности, трещиностойкости, водостойкости и удобоукладываемости.
Соотношение компонентов заявляемого модификатора представлено в табл.1.
Заявляемый модификатор может изготавливаться в виде сухой смеси и поставляться на предприятия, изготавливающие асфальтобетонную смесь в дозированной упаковке. При изготовлении асфальтобетонной смеси модификатор вводится в виде сухого или мокрого порошка.
Асфальтобетонная смесь изготавливается известными способами в смесительных установках, оборудованных смесителями принудительного перемешивания периодического или непрерывного действия. Модификатор вводится непосредственно в смеситель, во время или следом за введением битума. Минимальное время перемешивания основной части асфальтобетонной смеси с данным композитом составляет 25 секунд. Время смешивания устанавливается в соответствии с техническими характеристиками имеющейся смесительной установки и при необходимости уточняется при опытном замесе. Модификатор не требует подогрева перед подачей в смеситель.
Предлагаемый модификатор позволяет получить качественно новый состав асфальтобетонной композиции, в которой каучук является химически и физически связанным с остальными компонентами всей композиции, без предварительной деградации путем нагревания в битуме при высоких температурах, а также заметно улучшить реологические и эксплуатационные характеристики асфальтобетонов:
- в части снижения температурной чувствительности и повышения усталостной долговечности, при увеличении водостойкости, морозостойкости, устойчивости к воздействию водно-солевых растворов, прочности в водонасыщенном состоянии и при +50°C (табл.2);
- в части снижения вязкости и повышения пластичности при отрицательных температурах (табл.3).
При этом сохраняются все известные преимущества резино-асфальтовых покрытий, а именно увеличение срока службы, снижение колейности, снижение шума при движении автотранспорта, снижение тормозного пути, снижение толщины водной пленки и улучшение скатываемости воды, снижение всех видов трещинообразования и т.п.
В отличие от прототипа технология приготовления модификатора заключается в простом смешении компонентов в заявляемых пропорциях.
Табл.1 | ||
Функция (назначение) | Тип материала | Содержание в % по массе от общего состава модификатора |
упрочняющий и структурообразующий компонент | метасиликат кальция игольчатой структуры | 24 |
сшивающий агент | смола эпоксидная | 2 |
гелеобразователь | нитрозоаминное соединение | 1 |
адгезив | фенольная смола и/или канифоль | 4 |
эластифицирующий компонент | вулканизированный неполярный каучук в виде резиновой крошки | 69 |
Табл.2 | |||
Показатели | Предлагаемая композиция | Контрольная смесь, подпадающая под требования ГОСТ | Известная согласно патенту RU 2196750 |
Усталостная долговечность при -18°C (количество циклов до разрушения) | 8255 | 1042 | - |
Усталостная долговечность при +20°C (количество циклов до разрушения) | 25284 | 18718 | - |
Предел прочности при сжатии при 20°C, МПа | 5,1 | 3,9 | 4,37-5,87 |
Предел прочности при сжатии при 50°C, МПа | 3,8 | 1,3 | 1,31-1,65 |
Коэффициент морозостойкости | 0,78 | 0,68 | - |
Коэффициент устойчивости к воздействию водно-солевых растворов Кв-с | 0,75 | 0,69 | - |
Водостойкость, Кв | 0,97 | 0,85 | 0,85-0,99 |
Прочность при сжатии в водонасыщенном состоянии, 20°C, МПа | 5,0 | 3,8 | - |
Водостойкость при длительном водонасыщении, Кдл | 0,97 | 0,85 | +14% |
Табл. 3 | ||||||
№ № п/п состава | Температура, °C | Нагрузка Q, кг | Вязкость, пуаз | Степень пластичности, P | Модуль упругости, E (кг/с2) | Модуль упругости E (МПа) |
Известная смесь по ГОСТ (контрольная) | +20 | 2,553 | 2,17Е+11 | 0,370 | 24297,89 | 2429,79 |
-18 | 17,700 | 1,05Е+12 | 0,332 | 29472,40 | 2947,24 | |
Предлагаемая | +20 | 2,050 | 1,22Е+11 | 0,384 | 22645,85 | 2264,60 |
-18 | 14,55 | 5,42E+11 | 0,351 | 27029,00 | 2702,90 |
Класс C04B22/00 Использование неорганических материалов в качестве активных ингредиентов для строительных растворов, бетона или искусственных камней, например ускорителей
Класс C04B24/12 азотсодержащие соединения
Класс C04B24/34 природные смолы, например канифоль