ПОРИСТАЯ ЭМУЛЬСИОННО-МИНЕРАЛЬНАЯ СМЕСЬ Российский патент 2002 года по МПК C04B26/26 C04B111/20 C08L95/00 

Изобретение относится к строительству автомобильных дорог и может быть использовано для устройства и ремонта слоев дорожных одежд.

В практику дорожных ремонтно-строительных работ в последнее время прочно внедряются технологии приготовления битумоминеральных смесей с использованием в качестве вяжущих материалов катионных битумных эмульсий, приготовленных на основе вязких дорожных битумов, удовлетворяющие требованиям (см. ГОСТ 22245.-90).

Известна битумоминеральная смесь (см. авт. св. 1217832 А, кл. С 04 В 26/26 // С 04 В 24/12, 1986), включающая битумную катионную эмульсию, аминный стабилизатор и минеральный наполнитель. Эмульсионно-минеральные смеси, приготовленные с использованием указанных материалов, отличаются ускоренным формированием слоя (15-60 мин) и повышенной износостойкостью-истиранием (2,5-5,1% от массы). Однако недостатком этой смеси является несколько завышенное время перемешивания (60 с).

Наиболее близкой к предложенному изобретению по технической сущности и достигаемому результату является пористая щебеночная эмульсионно-минеральная смесь (см. Пособие по приготовлению и применению битумных дорожных эмульсий, к СНИП 3.06.03-85, с.46-49), включающая, маc.%:
Битумная катионная эмульсия - 6,0-10,0
Минеральный наполнитель - 90,0-94,0
Оптимальное количество битума в эмульсионно-минеральной смеси подбирается в соответствии с ГОСТ 12801-98. Оптимальное количество эмульсии берется в соответствии с пособием к СНИП 3.06.03.-85.

Недостатком указанной эмульсионно-минеральной смеси являются ее низкие прочностные характеристики () и недостаточные адгезионные свойства вяжущего к минеральным материалам, особенно кислого характера.

Сущность изобретения заключается в том, что пористая эмульсионно-минеральная смесь, содержащая минеральный материал и катионную битумную эмульсию, включающую битум, катионный эмульгатор, соляную кислоту, воду, при этом эмульсионно-минеральная смесь содержит указанные компоненты в соотношении, мас. %: минеральный материал - 88,8-93,3; катионная битумная эмульсия - 6,7-10,2; а катионная битумная эмульсия дополнительно содержит хлорид кальция, резиновый термоэластопласт (РТЭП) и сланцевое масло, причем используют битум БНД 60/90, а в качестве катионного эмульгатора - катионный реагент "БИЭМ" при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Битум БНД 60/90 - 57-61
Катионный реагент "БИЭМ" - 0,45-0,55
Соляная кислота - 0,35-0,45
Хлорид кальция - 0,1-0,14
Резиновый термоэластопласт РТЭП - 0,9-1,4
Сланцевое масло - 0,7-1,35
Вода - Остальное
Введение добавки резинового термоэластопласта в состав эмульсионно-минеральной смеси в сочетании со сланцевым маслом повышает ее вязкость, увеличивает прочностные характеристики, в частности сопротивление сжатию при 20^oС, сообщает вяжущему повышенные адгезионные и эластичные свойства, что увеличивает сдвигоустойчивость и долговечность покрытий дорог. РТЭП выполняет роль полимерной и одновременно армирующей добавки, комплексно воздействующей на свойства и структуру эмульсионно-минеральной смеси, на формирование в ней полимерно упрочненной структуры.

Сланцевое масло является одним из продуктов термического разложения горючих сланцев, обладает высокими поверхностно-активными свойствами и, будучи введено в состав битумного вяжущего, сообщает ему повышенные адгезионные и пластифицирующие свойства.

Катионная битумная эмульсия готовилась с использованием катионного реагента "БИЭМ", применяемого в дорожном строительстве как эмульгатор, соляной кислоты и стабилизатора хлорида кальция.

Анализ известных технических решений показал, что применение в составе битумоминеральных и асфальтобетонных смесей полимерных добавок в сочетании с адгезионно-пластифицирующими известны. Однако их применение в смесях не обеспечивает такие свойства, которые они проявляют в заявляемом решении, а именно значительное увеличение прочностных характеристик эмульсионно-минеральной смеси, в частности показателя сопротивления сжатию при 20^oС (), а также повышение адгезионных свойств битумной эмульсии и, как следствие, повышение долговечности дорожного покрытия. Таким образом, данный состав компонентов придает битумоминеральной смеси новые свойства, что позволяет сделать вывод о соответствии заявляемого решения критерию "существенные отличия".

ХАРАКТЕРИСТИКА ИСХОДНЫХ МАТЕРИАЛОВ
1. Минеральный материал представлен следующим образом.

1.1. Щебень.

В качестве щебня использовались фракции щебня Апанасовского карьера Ростовской области: отсев щебня (фракция 0-20 мм) и фракция щебня 5-20 мм. В таблице 1 приведены зерновые составы этих фракций.

1.2. Песок.

В качестве песка использовался природный песок. Зерновой состав песка приведен в таблице 1.

2. Битум.

Использовался битум нефтяной дорожный БНД 60/90. В таблице 2 представлены его физико-механические свойства, по физико-механическим показателям исходный битум удовлетворяет требованиям ГОСТ 22245-90.

3. Резиновый термоэластопласт (РТЭП).

РТЭП представляет собой гранулы черного цвета с характерным запахом резины и геометрическими размерами 3-4 мм. ИК-спектр гранул имеет вид, характерный для резины, наполненной карбонатом кальция. На рентгенограмме просматриваются линии кальция и серы. В целом РТЭП соответствует требованиям ТУ 38-105590-85 и может быть идентифицирован как резиновая крошка из вулканизированных отходов, наполненная карбонатом кальция и серы.

Согласно протоколу лабораторных испытаний 454 от 09.06.99 Испытательного лабораторного центра Госсанэпидемнадзора в Новороссийском бассейне на транспорте исследованная проба "резиновый термоэластопласт" (РТЭП) не содержит ядовитых и радиоактивных веществ.

4. Сланцевое масло.

Использовалось марки С-1, отвечающие требованиям ТУ 38-10957-80.

5. Катионный эмульгатор.

Использовался катионный реагент для дорожного строительства "БИЭМ" производства "Дон-Технохим", г. Волгодонск. Технические условия ТУ 2482-008-24157290-99.

"БИЭМ" является сложным полиамином. Синтезируется он при реакции жирных кислот с этилендиамином и полиэтилен-полиаминами.

"БИЭМ" представляет собой вязкую жидкость или аморфную массу от светло- до темно-коричневого цвета с кислотным числом не более 25 мг КОН/г и основностью не менее 25 мм 0,1 НС1 на 1 г эмульгатора. Застывает продукт при температуре не выше 40^oС. Затаривается в стальные бочки.

6. Кислота соляная.

Кислота соляная синтетическая техническая, ГОСТ 857-95.

7. Вода.

Вода для приготовления эмульсий имела жесткость 6 мг-экв.

8. Хлорид кальция.

Использовался марки: технически чистый (ТЧ).

Пример. Для экспериментальной проверки заявляемого состава были приготовлены 5 вариантов составов эмульсионно-минеральных смесей. В качестве минеральных материалов использовались вышеописанные материалы подобранного зернового состава (таблица 1).

Приготовление катионной битумной эмульсии производили в следующем порядке. Добавки РТЭП и сланцевого масла вводились в разогретый до 130-140^oС битум и перемешивались до однородного состояния смеси в течении 10 мин в лабораторной установке для модифицирования битумов. На основе подготовленного таким способом вяжущего (битума с добавками РТЭП и сланцевого масла) приготавливалась катионная битумная эмульсия путем смешения модифицированного битума с эмульсионно-водным раствором (вода + катионный эмульгатор "БИЭМ" + соляная кислота + хлористый кальций) и совместного диспергирования.

Образцы эмульсионно-минеральной смеси изготовлялись следующим образом: равномерно перемешивали взятые в нужном соотношении щебень, песок и минеральный порошок, увлажняли и снова перемешивали, затем добавляли расчетное количество эмульсии и перемешивали до получения однородной массы.

Для приготовления смеси использовалась лабораторная мешалка. Приготовление смеси осуществлялось при комнатной температуре.

Из каждой смеси на гидравлическом прессе изготавливают по 12 образцов. Формы отличаются от аналогичных форм для изготовления образцов из горячих смесей диаметром 70 мм несколько большим зазором между полым цилиндром и вкладышем для обеспечения оттока воды при формовании образца. Нагрузку на образец постепенно доводят до 30 МПа и выдерживают в течение 3 мин.

Образцы испытывают через 14 суток хранения на воздухе в комнатных условиях при температуре 18-20^oС. Результаты сравнительных испытаний приведены в таблице 3.

Из данных таблицы 3 следует, что эмульсионно-минеральная смесь предлагаемого состава обеспечивает повышение прочностного показателя смеси (сопротивление сжатию при 20^oС, ) и сцепления вяжущего с минеральным материалом.

Изобретение относится к строительству и ремонту автомобильных дорог и может быть использовано для устройства и ремонта слоев дорожных одежд. Сущность изобретения заключается в том, что пористая эмульсионно-минеральная смесь, содержащая минеральный материал и катионную битумную эмульсию, включающую битум, катионный эмульгатор, соляную кислоту, воду, при этом эмульсионно-минеральная смесь содержит указанные компоненты в соотношении, мас.%: минеральный материал 88,8-93,3; катионная битумная эмульсия 6,7-10,2; а катионная битумная эмульсия дополнительно содержит хлорид кальция, резиновый термоэластопласт (РТЭП) и сланцевое масло, причем используют битум БНД 60/90, а в качестве катионного эмульгатора - катионный реагент "БИЭМ" при следующем соотношении компонентов, мас.%: битум БНД 60/90 - 57-61; катионный эмульгатор "БИЭМ" 0,45-0,55; соляная кислота 0,35-0,45; хлорид кальция 0,1-0,14; резиновый термоэластопласт РТЭП 0,9-1,4; сланцевое масло 0,7-1,35; вода остальное. Технический результат: повышение прочностных характеристик смеси и адгезионных свойств вяжущего к минеральным материалам. 3 табл.

Пористая эмульсионно-минеральная смесь, содержащая минеральный материал и катионную битумную эмульсию, включающую битум, катионный эмульгатор, соляную кислоту, воду, отличающаяся тем, что эмульсионно-минеральная смесь содержит указанные компоненты в соотношении, мас. %: минеральный материал 88,8-93,3; катионная битумная эмульсия 6,7-10,2, а катионная битумная эмульсия дополнительно содержит хлорид кальция, резиновый термоэластопласт РТЭП и сланцевое масло, причем используют битум БНД 60/90, а в качестве катионного эмульгатора - катионный реагент "БИЭМ" при следующем соотношении компонентов, мас. %:
Битум БНД 60/90 - 57-61
Катионный реагент "БИЭМ" - 0,45-0,55
Соляная кислота - 0,35-0,45
Хлорид кальция - 0,1-0,14
Резиновый термоэластопласт РТЭП - 0,9-1,4
Сланцевое масло - 0,7-1,35
Вода - Остальное