СМЕСЬ ДЛЯ ЛИТОГО АСФАЛЬТА Российский патент 1996 года по МПК C04B26/26 C04B111/20 

Изобретение относится к дорожному строительству и может быть использовано для получения литого асфальта, пригодного для текущего ремонта дорожных покрытий, в том числе ямочного ремонта, а также для заделки разрушений у люков колодцев и устройства покрытий в трамвайных путях и т.п.

Смесь обладает высокой подвижностью и способна после распределения в полотне дорожного покрытия при охлаждении формироваться в монолит повышенной плотности.

Особенности технологии использования смеси заключаются в отсутствии необходимости дополнительного уплотнения ее после укладки. Однако при этом требуются специальные транспортные средства для ее доставки, оборудованные системами обогрева. перемешивания и распределения. Кроме того, подбор компонентов смеси должен обеспечить хорошую подвижность ее при укладке, а также высокую прочность литого асфальта в условиях летней эксплуатаций. Пределы соотношения компонентов могут широко варьироваться в зависимости от характеристик исходных минеральных материалов и битумов, но достаточно узки для конкретных материалов и технологических режимов.

Известна асфальтобетонная смесь, содержащая щебень, песок. минеральный порошок и битум.

Однако смесь характеризуется значительным разбросом количества битума в каждом замесе, что ведет к нестабильности качества асфальтобетона не всегда обеспечивает необходимую технологическую подвижность и эксплуатационную прочность. Известен также асфальтобетон, в котором асфальтовое связующее берется в количестве, необходимом для полного обволакивания поверхностей отдельных частиц минеральных материалов. Однако точная дозировка битума отсутствует а подбор соотношения компонентов опытным путем требует значительных энергозатрат и приводит к удорожанию смесей.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является смесь для литого асфальта, которая обеспечивает его технологические и физико-механические свойства, соответствующие техническим требованиям АКХ им. К. Д. Памфилова.

Однако в известном составе смеси для литого асфальта количество отдельных компонентов не увязано между собой в зависимости от их качества, а оптимальное количество битума для каждой группы минеральных материалов точно не определено, что также приводит к отсутствию стабильности технологических и физико-механических свойств литого асфальта.

Задача изобретения разработка смеси для литого асфальта, обладающего повышенной подвижностью при заданной технологической температуре при укладке и значительной прочностью сформировавшейся структуры при летней эксплуатационной температуре. При этом методика проектирования такого асфальта с заранее заданными свойствами (подвижностью смеси при 200^oС и жесткостью при 40^oC) должна учитывать качество и количество исходных минеральных материалов и битума.

Задача решается тем, что смесь для получения литого асфальта имеет следующий состав компонентов. мас. щебень 41 48; песок 17 29; минеральный порошок 18 21 и битум 8,9 11,0; количество битума в каждой конкретной смеси определяют по формуле:

где Б битум. мас.

Щ щебень, т;
П песок, т;
МП минеральный порошок, мас.

АВВ (МП + Б) асфальтовое вяжущее, мас.

К^щ 0,092 0,199 коэффициент битумоемкости щебня;
W^щ 0,007 0,023 коэффициент водопоглощения щебня;
ρ^, 1,02 1,05 т/м³ плотность битума;
ρщн

За основу технического решения принята аксиома о том, что оптимальным содержанием битума в смеси считается его минимальное количество, при котором технологические и физико-механические свойства смеси и полученного из нее литого асфальта соответствует техническим требованиям. Устойчивость щебеночно-песчаного каркаса обеспечивается плотностью упаковки зерен, достигаемой без приложения уплотняющей нагрузки, прочность и деформативность асфальтовяжущего, в свою очередь, обеспечивается качеством и концентрацией данного минерального порошка и вязкостью применяемого битума при эксплуатационных температурах Наибольшие прочность и вязкость асфальтового вяжущего на данном битуме достигаются при максимальном сближении зерен порошка, межзерновое пространство в котором заполнено битумом.

Однако при этом условии асфальтовяжущее не обладает клеящей способностью, так как не располагает резервом битума на смачивание и обволакивание поверхности зерен щебня и песка в асфальте, а также на заполнение битумом открытых пор минеральных материалов, поэтому полный объемный расход битума (Б) на смачивание и обволакивание поверхности зерен щебня (Б^щ) и песка (Б^п), а также минерального порошка (Б^мп) в расчете на единицу объема их плотного тела определяют по сумме трех составляющих: Б Б^щ + Б^п + Б^мп.

Такое решение позволяет учесть необходимые дополнительные объемные расходы битума на образование сплошной пленки на зернах щебня и песка с учетом формы зерен, их крупности, шероховатости и физико-химических свойств поверхности щебня. Кроме того. состав асфальтовяжущего (АВВ) в литом асфальте изменяется в зависимости от качества битума и минерального ворошка (МП), что также необходимо учитывать при проектировании состава литого асфальта.

Практика показал, что при принятом технологическом режиме в оптимальных составах литого асфальта для ямочного ремонта. содержание основных исходных компонентов колеблется в определенных пределах. Так, содержание асфальтовяжущего вещества для обеспечения требуемых свойств должно составлять не менее 25 а содержание щебня 41-48 по массе. Расчет составов литого асфальта для упрощения целесообразно вести при фиксированных значениях.

Проектирование состава начинается с определения расчетных характеристик исходных материалов полученных по результатам лабораторных испытаний и эмпирическим коэффициентам, определяемым по номограмме (чертеж).

На номограмме цифрами указана марочная вязкость и применяемого битума глубина проникания иглы при 25^oС.

Коэффициенты минеральных материалов щебня и песка учитывают природу минерального материала форму зерен шероховатость поверхности и марочную вязкость битума. Номограмма составлена для наиболее часто применяемых на практике материалов.

Расчетные характеристики исходных материалов приведены в табл. 1.

В табл. 2 приведено оптимальное соотношение битума и минерального порошка Б^мп/МП в зависимости от марки используемого битума гранулометрического состава минерального порошка.

В табл. 3 приведен пример расчета состава смеси для литого асфальта на основе расчетных характеристик исходных материалов (значения всех рассчитываемых показателей определяются с точностью, указанной для них в примере расчета; итоговые значения содержания компонентов в смеси округляют до десятых).

Таким образом, рассчитанный состав литого асфальта содержит, мас.

Щебень Щ 41,0
Песок П 28,3
Минеральный порошок МП 21,8
Битум Б 8,9
Итого 100,0
Для определения оптимального для производственных условий состава в лабораторных условиях проводят испытания спектра составов, рассчитанных по данной методике с варьированием основных компонентов в рекомендуемых пределах. Результаты испытаний рассчитанных составов приведены в табл. 4.

Результаты испытаний показали, что составы 5,6 и 7 смесей для литого асфальта не обладает достаточной подвижностью при 200^oС и не могут быть рекомендованы для производства. В то же время состав N 1 полностью удовлетворяет требованиям к качеству литых асфальтов.

При производстве смеси для литого асфальта предлагаемого состава нагревают смесь песка и щебня до 280 ЗОО^oС в сушильном барабане. Минеральный порошок подают при естественной температуре. До подачи битума в мешалку все минеральные материалы перемешивают насухо до выравнивания температуры до 220 240^oС. Время сухого перемешивания составляет 60 с. Битум нагревают до 150^oС, подают в мешалку и перемешивают вместе с минеральными материалами в течение 60 с для достижения однородной и литой смеси. Температура готовой смеси на выходе из мешалки 200 220^oС. Для транспортировки к месту укладки ее помещают в специальные машины оборудованные системами подогрева, перемешивания и распределения.

Технологическая температура литой смеси при укладке не должна быть менее 200^oС. ТТТ1 ТТТ2 ТТТ3 ТТТ4

Использование: приготовление литого асфальта для текущего ремонта дорожных покрытий, в том числе ямочного, а также для заделки разрушений у люков колодцев и устройства покрытий в трамвайных путях и т.п. Сущность изобретения: смесь для литого асфальта содержит, %: щебень 41 - 48; песок 17 - 29; минеральный порошок 10 - 22 и битум 8,9 - 11. Количество битума в каждой конкретной смеси устанавливают по формуле: , где Б - битум, маc. %; Щ - щебень, маc. %; П - песок, мас. %; МП - минеральный порошок, мас. %; К<M^>щ<D> - коэффициент битумоемкости щебня; W<M^ >щ<D> - коэффициент водопоглощения щебня; ρ^, - плотность битума, т/м<M^>3<D>; ρщн

Смесь для литого асфальта, содержащая, мас.

Щебень(Щ) 41-48
Песок(П) 17 29
Минеральный порошок(МП) 18 22
Битум(Б) 8,9 11,0,
отличающаяся тем, что количество битума в каждой конкретной смеси устанавливают по формуле
Б=Щ(K^щ+W^щ)•ρ^б/ρщн

Щ щебень, мас.

П песок, мас.

МП минеральный порошок, мас. АВВ МП + Б асфальтовое вяжущее, мас.

К^щ коэффициент битумоемкости щебня;
W^щ коэффициент водопоглощения щебня:
ρ^,- плотность битума, т/м³;
ρщн