ВИБРОУПЛОТНЯЕМАЯ ГОРЯЧАЯ АСФАЛЬТОБЕТОННАЯ СМЕСЬ Российский патент 2003 года по МПК C04B26/26 C04B111/20 

Изобретение относится к области дорожно-строительных материалов и может быть использовано для строительства и капитального ремонта дорожных асфальтобетонных покрытий.

При строительстве автомобильных дорог широко применяются асфальтобетонные смеси, приготовленные в соответствии с ГОСТ 9128-97, являющиеся смесью минеральных материалов, пустоты между которыми не полностью заполнены битумом.

Известны литые асфальтобетонные смеси, которые имеют относительно небольшое количество щебня, "плавающего в асфальтовом растворе" [Стандарт ФРГ на литой асфальтобетон Tvbit 6/75].

В отличие от этих смесей виброасфальтобетон имеет скелетообразную щебневую структуру, с пустотами, полностью заполненными песком и асфальтовяжущим веществом, что обеспечивает ему прочность как за счет щебневой структуры, так и за счет каркаса из асфальтового вяжущего вещества.

Известен виброасфальт фирмы Strabag Bau AG [Вислобокова Е.Е., Смирнова Н.Г. Новые методы устройства и ремонта дорожных покрытий в Германии. Строительные и дорожные машины. - 1992, 4-6], который при укладке уплотняется только вибробрусом асфальтоукладчика без применения дорожных катков. Он содержит вязкий битум, щебень фракции до 10 мм около 60 мас.%, минеральный порошок фракции мельче 0,093 мм около 17 мас.% и песок.

К исходным материалам предъявляются высокие требования.

Наиболее близкой к заявленной смеси по составу и свойствам является виброуплотняемая горячая асфальтобетонная смесь для строительства и капитального ремонта дорожных асфальтобетонных покрытий (Патент РФ 2087445. Виброуплотняемая горячая асфальтобетонная смесь. 20.06.97).

Смесь содержит, мас.%:
Щебень фракции 5-20 мм - 50-55
Песок - 20-25
Асфальтовое вяжущее вещество, состоящее из битума и мелкодисперсных фракций минерального порошка - 21-25
Количество битума в асфальтовом вяжущем веществе - 7,24-7,50
Указанная смесь обеспечивает заданные свойства виброасфальтобетона с учетом качества исходных материалов и технологии ее приготовления и укладки (при использовании традиционной техники и обычных транспортных средств (автосамосвалов).

Однако показатели свойств соответствуют значениям (как указывается авторами) показателей для II климатической зоны. Для южных же регионов страны (III и IV дорожно-климатические зоны) должны предъявляться более жесткие требования к теплоустойчивости смесей.

Задача настоящего изобретения - повысить прочностные показатели виброуплотняемой горячей асфальтобетонной смеси (прочность при сжатии при 20 и 50^oС, предел прочности при сдвиге при 60^oС), а также снизить расход кондиционных минеральных материалов и битума с учетом качества исходных материалов и технологии ее приготовления и укладки (при использовании традиционной техники и обычных транспортных средств).

Сущность изобретения заключается в том, что виброуплотняемая горячая асфальтобетонная смесь, включающая щебень фракции 5-20 мм, песок и асфальтовое вяжущее вещество, дополнительно содержит фрезерованный асфальтобетон фракции до 15 мм и масляный раствор синтетического высокомолекулярного полибутадиенового каучука, а в качестве песка используют отсевы дробления щебня фракции до 5 мм и масляный раствор синтетического высокомолекулярного полибутадиенового каучука, при следующем соотношении компонентов, мас. %:
Щебень фракции 5-20 мм - 32,6-40,8
Песок-отсев дробления фракции до 5 мм - 13,0-16,0
Фрезерованный асфальтобетон фракции до 15 мм - 26,0-28,0
Масляный раствор синтетического высокомолекулярного полибутадиенового каучука - 0,2-0,4
Асфальтовое вяжущее вещество - 20,0-23,0
Введение фрезерованного асфальтобетона позволяет частично заменить кондиционные минеральные материалы (щебень, песок-отсев дробления фракции 0-5 мм, минеральный порошок) и битум.

Фрезерованный асфальтобетон представляет собой довольно гидрофобный и водостойкий материал за счет наличия на его частичках органического вяжущего - битума. Сочетание фрезерованного асфальтобетона с полимерной и пластифицирующей добавкой - масляным раствором синтетического высокомолекулярного полибутадиенового каучука - позволяет получать более тепло- и сдвигоустойчивую виброуплотняемую горячую асфальтобетонную смесь. Наличие СВБ-М улучшает деформативные свойства вяжущего. Так, индустриальное масло, присутствующее в СВБ-М в качестве растворителя каучука, пластифицирующей вяжущее, блокируя асфальтены битума, препятствует их росту, тем самым замедляя процессы старения вяжущего в асфальтобетоне. Органичное соединение старого асфальтобетона с битумом и СВБ-М обусловлено родством природы компонентов вяжущего к растворенной полимерной каучуковой добавке и вяжущему старого асфальтобетона.

Положительный эффект применения фрезерованного старого асфальтобетона в сочетании с СВБ-М достигается за счет способности СВБ-М, содержащего в своем составе полимерную каучуковую добавку, растворенную в индустриальном масле, образовывать с битумом пластичное битумокаучуковое вяжущее, придающее совместно со старым асфальтобетоном виброуплотняемой горячей смеси высокие прочностные показатели, сдвигоустойчивость и трещиностойкость.

Анализ известных технических решений показал, что применение в составе асфальтобетонных смесей некоторых полимерных каучуковых добавок и фрезерованного асфальтобетона известно. Однако их применение не обеспечивает асфальтобетону такие свойства, которые он проявляет в заявленном решении в сочетании СВБ-М с фрезерованным старым асфальтобетоном, а именно повышение теплоустойчивости (прочности при 50^oС) и, как следствие, повышение сдвигоустойчивости покрытий и их сопротивление к воздействию динамических нагрузок. Таким образом, данный состав компонентов придает асфальтобетонным смесям новые свойства.

Характеристика исходных материалов
1. Щебень.

В качестве щебня использовалась фракция 5-20 мм щебня Апанасовского карьера Ростовской области.

В табл. 1 приведен зерновой состав фракции. Марка щебня по дробимости - 1000, истираемость И-1.

2. Песок.

В качестве песка использовался отсев дробления щебня фракции 0-5 мм (Апанасовского карьера). Зерновой состав отсева приведен в табл. 1.

3. Минеральный порошок.

Минеральный порошок из основных пород по всем показателям соответствует требованиям ГОСТ 16557-78. В табл. 1 приведен его зерновой состав.

4. Фрезерованный асфальтобетон.

Фрезерованный асфальтобетон был отобран после холодного фрезерования покрытий городских дорог г. Каменска (Ростовской области), построенных в 1990-1993 годах.

В табл. 1 представлен зерновой состав средних проб фрезерованного асфальтобетона, установленный путем экстрагирования в аппарате Сокслета. Из приведенных данных следует, что по зерновому составу и содержанию вяжущего (5,5-6,0%) средняя проба сфрезерованного асфальтобетона в основном соответствует требованиям ГОСТ 9128-97 к смесям горячим плотным, типа В.

5. Вяжущее.

В качестве вяжущего использовался битум нефтяной дорожный БНД 40/60. В табл. 2 представлены его физико-механические показатели. По физико-механическим показателям исходный битум удовлетворяет требованиям ГОСТ 22245-90 к битумам нефтяным дорожным марки 40/60.

6. СВБ-М.

СВБ-М - синтетический высокомолекулярный полибутадиеновый каучук модифицированный, марки I по ТУ 38.303-02-81-95 представляет собой полибутадиен с преимущественным содержанием винильных звеньев. Продукт получается путем полимеризации бутадиена в растворе под действием катализаторов смешанного типа с последующим выделением каучука из раствора и его модернизации различными маслами (индустриальным, минеральным и др.)
В работе использовался масляный раствор в индустриальном масле полибутадиенового каучука, содержащего 46,7% винильных звеньев с вязкостью по Муни не менее 25 у.е. с концентрацией каучука 19,0 мас.%.

Пример. Для экспериментальной проверки заявляемого состава были подготовлены 5 вариантов составов виброуплотняемого горячего асфальтобетона. В качестве материалов использованы вышеописанные материалы, удовлетворяющие требованиям ГОСТ 9128-97, предъявляемым к материалам, применяемым для укатываемых горячих асфальтобетонных смесей.

За основные характеристики качества виброуплотняемого асфальтобетона приняты подвижность смеси при укладке при 200^oС, глубина вдавливания штампа в виброасфальтобетон при 40^oС, требуемые значения которых (табл. 3) совместно с прочностными характеристиками обеспечивают одновременно комплекс необходимых технологических и деформационных свойств, а также высокую износостойкость покрытия.

Состав виброасфальтобетопа проектируется в соответствии с требуемыми показателями его качества (табл. 3) и качеством имеющихся в распоряжении проектировщика исходных материалов. Примеры составов виброасфальтобетона, отвечающих требованиям запроектированных на стандартных материалах, применяемых для горячих уплотняемых смесей (ГОСТ 9128-97), приведены в табл. 3.

Образцы для испытаний прочностных показателей смеси и сдвигоустойчивости изготовлялись следующим образом. В предварительно нагретые до 200-210^oС материалы: щебень фракции 5-20 мм, песок-отсев щебня фракции 0-5 мм вводился фрезерованный лом асфальтобетона, смесь тщательно перемешивалась 2-3 мин. Затем вводилось асфальтовое вяжущее, модифицированное добавкой высокомолекулярного полибутадиенового каучука СВБ-М. Асфальтовое вяжущее включает нагретый до 160^oC битум БНД 60/90 и минеральный порошок. Все перемешивали до образования однородной смеси. Из приготовленной смеси готовились образцы диаметром 70,1 мм без дополнительного давления.

Количество битума в асфальтовом вяжущем составляет 5,65-5,9%. Из данных табл. 3 следует, что виброуплотняемая асфальтобетонная смесь предлагаемого состава обеспечивает утилизацию отхода фрезерованного асфальтобетона и повышает физико-механические показатели виброасфальтобетона

Изобретение относится к области дорожно-строительных материалов и может быть использовано для строительства и капитального ремонта дорожных асфальтобетонных покрытий. Технический результат - повышение прочности и сдвигоустойчивости виброуплотняемой горячей асфальтобетонной смеси, снижение расхода кондиционных минеральных материалов и вяжущего за счет утилизации отхода фрезерованного старого асфальтобетона. Виброуплотняемая горячая асфальтобетонная смесь, включающая щебень фракции 5-20 мм, песок и асфальтовое вяжущее вещество, дополнительно содержит фрезерованный асфальтобетон фракции до 15 мм и масляный раствор синтетического высокомолекулярного полибутадиенового каучука, а в качестве песка используют отсевы дробления щебня фракции до 5 мм при следующем соотношении компонентов, мас.%: щебень фракции 5-20 мм - 32,6-40,8; песок-отсев дробления фр. до 5 мм - 13,0-16,0; фрезерованный асфальтобетон, фр. до 15 мм - 26,0-28,0; масляный раствор синтетического высокомолекулярного полибутадиенового каучука - 0,2-0,4; асфальтовое вяжущее вещество - 20,0-23,0. 3 табл.

Виброуплотняемая горячая асфальтобетонная смесь, включающая щебень фракции 5-20 мм, песок и асфальтовое вяжущее вещество, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит фрезерованный асфальтобетон фракции до 15 мм и масляный раствор синтетического высокомолекулярного полибутадиенового каучука, а в качестве песка используют отсевы дробления щебня фракции до 5 мм при следующем соотношении компонентов, мас. %:
Щебень фракции 5-20 мм - 32,6 - 40,8
Песок-отсев дробления фр. до 5 мм - 13,0 - 16,0
Фрезерованный асфальтобетон, фр. до 15 мм - 26,0 - 28,0
Масляный раствор синтетического высокомолекулярного полибутадиенового каучука - 0,2 - 0,4
Асфальтовое вяжущее вещество - 20,0 - 23,0