РЕГЕНЕРИРУЕМАЯ АСФАЛЬТОБЕТОННАЯ СМЕСЬ И СПОСОБ ЕЕ ПРИГОТОВЛЕНИЯ Российский патент 2001 года по МПК C04B26/26 E01C19/10 

Изобретение относится к области дорожно-строительных материалов и может быть использовано для регенерации асфальтобетона при ремонте дорожных одежд автомобильных и городских дорог, тротуаров, площадок и др.

Известна композиция для регенерации черных дорожных покрытий [1], включающая, мас.%:
Кубовые остатки на основе высших спиртов и их производных - 14,7-42,0
1,4-диметилдиоксан - 0,3-0,7
Анионный эмульгатор - 0,1-1,0
Вода - Остальное
которая предусматривает обработку поверхности дорожного покрытия эмульсией указанного состава и выдерживания его в естественных условиях в течение двух суток.

Недостатками указанной композиции являются ограниченность толщины регенерируемого слоя, закрытие движения на обработанном участке покрытия на двое суток и зависимость от погодно-климатических условий.

Известна смесь для литого асфальтобетона [2], содержащая, мас.%:
Щебень - 41-48
Песок - 17-29
Минеральный порошок - 18-22
Битум - 8,9-11,0
в которой количество битума в каждой конкретной смеси устанавливается по формуле, учитывающей содержание минеральных материалов и их битумоемкость, плотность минеральных материалов и битума, водопоглащение щебня и содержание асфальтового вяжущего.

Недостатком указанной смеси является невозможность определения при регенерации количества старого асфальтобетона, новых минеральных материалов и битума.

Известен способ регенерации асфальтобетона [3] путем смешения его в течение 30 с при 20^oC с 0,1...1,0% отработанного моторного масла, в которое дополнительно вводят тетраэтоксинлан в количестве 5,2. ..42,8% от массы масла.

Недостатком указанного способа является необходимость измельчения регенерируемого асфальтобетона до мелких фракций, что приводит к разрушению щебня и большим энергозатратам.

Наиболее близким аналогом к предложенному изобретению является регенерируемая асфальтобетонная смесь, включающая дробленый асфальтобетон, щебень и песок - новый каменный материал - до 50% от массы смеси и битум в количестве 2-6% от массы регенерируемой смеси.

Способ приготовления регенерируемой смеси включает нагрев новых материалов до 220-260^oC, смешение их с холодным дробленым старым асфальтобетоном и нагретым битумом [4].

Задача, на решение которой направлено изобретение, состоит в снижении материальных затрат и сохранении свойств битума в регенерируемом асфальтобетоне.

Поставленная задача решается тем, что регенерируемая асфальтобетонная смесь, включающая дробленый асфальтобетон, щебень, песок и битум, дополнительно содержит минеральный порошок при следующем соотношении компонентов в мас.%:
Дробленый асфальтобетон - 30-70
Щебень, песок - 28-66
Минеральный порошок - 6-14
Битум - 2-7,
при этом количество дробленого асфальтобетона в каждой конкретной смеси устанавливают по формуле:

где АБ - дробленый старый асфальтобетон, мас.%,
C_Щ+П - теплоемкость щебня и песка, ккал/кг·град.;
C_Б - теплоемкость битума, ккал/кг·град.;
C_МП - теплоемкость минерального порошка, ккал/кг·град.;
C_АБ - теплоемкость асфальтобетона, ккал/кг·град.;
m_Щ - вес щебня и песка в одном замесе, кг;
m_Б - вес битума в одном замесе, кг;
m_МП - вес минерального порошка в одном замесе, кг;
t_н - температура нагрева щебня и песка, ^oC;
t_с - температура готовой смеси, ^oC;
t_Н^Б - температура нагрева битума, ^oC;
t_МП - температура минерального порошка, ^oC;
M - вес смеси одного замеса, кг;
r_В - удельная теплоемкость и теплота испарения воды;
W - влажность дробленого асфальтобетона, %.

Также поставленная задача решается тем, что в способе приготовления регенерируемой асфальтобетонной смеси, включающем перемешивание нагретых щебня и песка с холодным дробленым асфальтобетоном и нагретым битумом, в смесь дополнительно вводят холодный минеральный порошок, щебень и песок нагревают до температуры 210-280^oC, а битум нагревают до рабочей температуры, перемешивание осуществляют в течение 3-7 с, полученную смесь выдерживают в бункере-термосе не менее 2 мин и окончательно перемешивают до полной однородности.

Изобретение осуществляется следующим образом.

Новые минеральные материалы (щебень и песок) нагревают в сушильном барабане до температуры 210...330^oC, создавая избыточный запас тепла, необходимый для нагрева дробленого асфальтобетона и минерального порошка до температуры готовой смеси. Битум нагревают до рабочей температуры. Затем дозируют все компоненты смеси и предварительно перемешивают (1 стадия) холодные и горячие компоненты. После этого смесь выдерживают в бункере- термосе, и дробленый асфальтобетон нагревается при термостатировании без ухудшения качества его битума за счет избыточного тепла минеральных материалов. При последующем перемешивании на 2 стадии нагретые зерна дробленого асфальтобетона разрушаются и распределяются вместе с добавкой нового битума в объеме смеси.

Дробленый песчаный асфальтобетон различных фракций и минеральный порошок использовали при температуре 23^oC, минеральные материалы нагревали до температуры 260^oC, битум БНД 60/90 - до 160^oC.

Время перемешивания регенерируемой смеси во всех случаях составляло: на I этапе (предварительное перемешивание) - 5 с, на II этапе (окончательное перемешивание) - 60 с. Длительность термостатирования составляла для смеси N 1 - 2 мин, смеси N 2 - 3 мин, смеси N 3 - 4 мин, и смеси N 4 - 5 мин.

Регенерируемая асфальтобетонная смесь содержала, мас.%: дробленый песчаный асфальтобетон различных фракций - 50,0; отсев гранитный - 22,0; песок гидронамывной - 23,0; порошок минеральный - 5,0; битум - 3,5. Составы различались по крупности фракций дробленого асфальтобетона: состав N 1 - фракция 0...10 мм, состав N 2 - фракция 10...20 мм, состав N 3 - фракция 20...30 мм, состав N 4 - фракция 30...40 мм.

Количество дробленого старого асфальтобетона для состава N 1 рассчитывали следующим образом.

Для расчета принимают следующие исходные данные: теплоемкость щебня и песка C_Щ+П = 0,92 кДж/кг·град.; теплоемкость битума C_Б = 0,96 кДж/кг·град.; теплоемкость минерального порошка C_МП = 1,13 кДж/кг·град.; теплоемкость асфальтобетона C_АБ = 0,92 кДж/кг·град.; вес щебня и песка в одном замесе m_Щ = 300 кг; вес битума в одном замесе m_Б = 28 кг; вес минерального порошка в одном замесе m_МП = 40 кг; температура нагрева щебня и песка t_н = 316^oC; температура готовой смеси t_с = 160^oC; температура нагрева битума t_Н^Б = 180^oC; температура минерального порошка t_МП = 24^oC; температура дробленого асфальтобетона t_АБ = 24^oC; вес смеси одного замеса M = 600 кг; удельная теплоемкость и теплота испарения воды r_В = 2675 кДж/кг; влажность дробленого асфальтобетона W = 0%.

Подставляем принятые исходные данные в заявленную формулу и получаем:

Для проверки полученных результатов готовили контрольную песчаную асфальтобетонную смесь без добавок старого асфальтобетона по обычной технологии. Контрольная смесь содержала, мас.%: отсев гранитный - 44,0; песок гидронамывной - 46,0; порошок минеральный -10,0; битум БНД 60/90 - 7,0.

Во всех случаях приготовление смесей, формирование образцов и их испытания проводили в соответствии с требованиями ГОСТ 9128-84 "Смеси асфальтобетонные дорожные, аэродромные и асфальтобетон. Технические условия" и ГОСТ 12801-84 "Смеси асфальтобетонные дорожные и аэродромные, дегтебетонные аэродромные, асфальтобетон и дегтебетон. Методы испытаний".

Примеры конкретного выполнения состава регенерируемой асфальтобетонной смеси и способа ее приготовления приведены в таблице.

Требования ГОСТ 9128-84 "Смеси асфальтобетонные дорожные, аэродромные и асфальтобетон. Технические условия" к показателям физико-механических свойств песчаного асфальтобетона для различных дорожно-климатических зон следующие: предел прочности при сжатии при 20^oC - не менее 1,0...1,6 МПа; коэффициент водостойкости - не менее 0,7...0,95; набухание - не более 0,5... 1,5% по объему; водонасыщение - 1,0...6,0% по объему.

Как видно из приведенных данных, описываемый состав регенерируемой асфальтобетонной смеси и способ его приготовления позволят получить смеси, соответствующие современным техническим условиям.

Источники информации
1. А.С. СССР N 1701688.

2. А.С. СССР N 2062762.

3. А.С. СССР N 1599340.

4. Регенерация асфальтобетонных слоев дорожных одежд. ОИ ЦБНТИ Минавтодора РСФСР, Сер. "Строительство и эксплуатация автомобильных дорог", М., 1981, вып. 6, с. 31-34.

Изобретение относится к области дорожно-строительных материалов и может быть использовано для регенерации асфальтобетона при ремонте дорожных одежд автомобильных и городских дорог, тротуаров, площадок и др. Регенерируемая асфальтобетонная смесь содержит компоненты при следующем соотношении, мас.%: дробленый асфальтобетон 30-70, щебень, песок 28-66, минеральный порошок 6-14, битум 2-7, при этом количество дробленого асфальтобетона в каждой конкретной смеси устанавливают по формуле: АБ=(С_Щ+П·m_Щ·(t_н-t_с)+С_Б·m_Б·(t_Н^Б-t_с)-С_МП· m_МП(t_с-t_МП))/[С_АВ·(t_с-t_АВ)+0,01·r_B·W]·M)·100%,
где АБ - дробленый старый асфальтобетон, мас.%; С_Щ+П - теплоемкость щебня и песка, ккал/кг·град.; С_Б - теплоемкость битума, ккал/кг·град.; С_МП - теплоемкость минерального порошка, ккал/кг·град.; С_АВ - теплоемкость асфальтобетона, ккал/кг·град. ; m_Щ - вес щебня и песка в одном замесе, кг; m_Б - вес битума в одном замесе, кг; m_МП - вес минерального порошка в одном замесе, кг; t_н - температура нагрева щебня и песка, °С; t_с - температура готовой смеси, °С; t_Н^Б - температура нагрева битума, °С; t_МП - температура минерального порошка, °С; М - вес смеси одного замеса, кг; r_В - удельная теплоемкость и теплота испарения воды; W - влажность дробленого асфальтобетона, %. Дробленый асфальтобетон и минеральный порошок используют при температуре окружающего воздуха, минеральные материалы (щебень и песок) нагревают до температуры 210-330^oC, а органическое вяжущее - до рабочей температуры. Отдозированные компоненты смеси объединяют и перемешивают (1 стадия) до однородного объемного распределения холодных и горячих материалов, затем выдерживают в термостатированных условиях для нагрева холодных компонентов и ослабления битумных связей в зернах дробленого асфальтобетона и окончательно перемешивают смесь (2 стадия) до однородного состояния. Технический результат: образцы регенерированной асфальтобетонной смеси имеют предел прочности при сжатии: при 20^oC 4,1-5,0 МПа; при 50^oC 1,1-1,2 МПа; водонасыщенных образцов 4,5-5,8 МПа; водонасыщение 2,6-3,0 об.%; набухание 0,9-0,19 об.%. 2 с. и 1 з.п. ф-лы, 1 табл.

1. Регенерируемая асфальтобетонная смесь, включающая дробленый асфальтобетон, щебень, песок и битум, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит минеральный порошок при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Дробленый асфальтобетон - 30 - 70
Щебень, песок - 28 - 66
Минеральный порошок - 6 - 14
Битум - 2 - 7
2. Регенерируемая асфальтобетонная смесь по п.1, отличающаяся тем, что количество дробленого асфальтобетона в каждой конкретной смеси устанавливают по формуле

где АБ - дробленый старый асфальтобетон, мас.%;
С_Щ+П - теплоемкость щебня и песка, ккал/кг · град.;
C_Б - теплоемкость битума, ккал/кг · град;
С_МП - теплоемкость минерального порошка, ккал/кг · град;
С_АБ - теплоемкость асфальтобетона, ккал/кг · град;
m_Щ - вес щебня и песка в одном замесе, кг;
m_Б - вес битума в одном замесе, кг;
m_МП - вес минерального порошка в одном замесе, кг;
t_н - температура нагрева щебня и песка, ^oC;
t_с - температура готовой смеси, ^oC;
t^Б_н - температура нагрева битума, ^oC;
t_МП - температура минерального порошка, ^oC;
М - вес смеси одного замеса, кг;
r_В - удельная теплоемкость и теплота испарения воды;
W - влажность дробленого асфальтобетона, %. 3. Способ приготовления регенерируемой асфальтобетонной смеси, включающий перемешивание нагретых щебня и песка с холодным дроблением асфальтобетоном и нагретым битумом, отличающийся тем, что в смесь дополнительно вводят холодный минеральный порошок, щебень и песок нагревают до температуры 210 - 280^oC, а битум нагревают до рабочей температуры, перемешивание осуществляют в течение 3 - 7 с, полученную смесь выдерживают в бункере термосе не менее 2 мин и окончательно перемешивают до полной однородности.