БИТУМОМИНЕРАЛЬНАЯ КОМПОЗИЦИЯ Российский патент 2008 года по МПК C04B26/26 C04B14/12 

Изобретение относится к строительству и может быть применено для получения композиционных материалов на основе битумных вяжущих, используемых в дорожных, аэродромных, кровельных покрытиях, а также для изготовления тепло- и гидроизоляционных покрытий.

Известна битумоминеральная композиция, включающая битумное вяжущее, плотный минеральный заполнитель и минеральный порошок состава керамзитовая пыль:известняковый минеральный порошок в соотношении 50,0:50,0 (об.%) соответственно (Печеный Б.Г. Битумы и битумные композиции. - М.: Химия, 1990, с.с.197-198, 238). Недостатками данной композиции являются недостаточно высокая теплостойкость, повышенные показатели плотности, веса и теплопроводности.

Наиболее близкими по технической сущности к предлагаемому изобретению являются битумные минеральные композиции, содержащие нефтяной заполнитель - дробленый керамзитовый песок и наполнитель - известняковый минеральный порошок (Патент РФ №2052607, Кл. C1 6 E04D 7/00, БИ №2, 1996, с.208). Указанным композициям присущи следующие недостатки: недостаточно высокие показатели теплостойкости, прочности, повышенная теплопроводность. В совокупности эти недостатки ухудшают эксплуатационные качества битумоминеральных композиций, сужают область их применения.

Технический результат изобретения - создание битумоминеральной композиции повышенной прочности, тепло- и трещиностойкости и с низкими показателями теплопроводности, плотности и веса с использованием высокодисперсных отходов дробления керамзита.

Указанный технический результат достигается тем, что битумоминеральная композиция, включающая битумное вяжущее - дорожный нефтяной битум, в качестве минерального заполнителя содержит дробленый керамзитовый песок фракции от 0,14 до 5,00 мм и керамзитовую пыль фракции менее 0,14 мм при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Нефтяной дорожный битум - 12,0-13,0;Минеральный заполнитель - дробленый керамзитовый песок - 66,0-70,0;Минеральный наполнитель - керамзитовую пыль - остальное

Керамзитовый песок получают дроблением керамзитового гравия или щебня в шаровой мельнице и рассеивают на фракции от 5,00 до 0,14 мм. Керамзитовая пыль является высокодисперсным отходом дробления керамзитового гравия или щебня (фракции менее 0,14 мм).

Пример. Были приготовлены составы битумоминеральных композиций (табл.1). Битумоминеральная композиция приготавливалась следующим образом: заполнитель, наполнитель и битум нагревались до температуры 160°С, смешивались и уплотнялись под прессом при давлении 40 МПа в течение 3 минут в цилиндрических металлических формах (размеры образцов-цилиндров 50×50 мм). Определение физико-механических свойств проводили по ГОСТ 9128-97. Оценку теплопроводности производили на измерителе теплопроводности ИТ-1. Трещиностойкость оценивалась по температуре растрескивания Т_р, определяемой на установке УОНДА 1420.

Результаты испытаний битумоминеральной композиции представлены в табл.2.

Как видно из табл.1 и 2, расход битума в битумоминеральной композиции принят в пределах 12,0-13,0 мас.%. При расходе битума менее 12,0 мас.%, например 11,5 мас.% (состав 1), снижаются прочностные показатели, повышаются температура растрескивания и водонасыщение W (табл.2). При содержании битума в смеси более 13,0 мас.%, например 13,5 мас.% (состав 5), снижаются прочностные показатели и температура растрескивания.

Расход керамзитового песка принят в пределах 66,0-70,0 мас.%. При содержании керамзитового песка менее 66,0 мас.% и увеличении содержания керамзитовой пыли, например 64,0 мас.% (состав 6), повышается температура растрескивания. При содержании керамзитового песка более 70,0 мас.%, например 72,0 мас.%, и уменьшении, соответственно, содержания керамзитовой пыли (состав 9) ухудшаются прочностные показатели и водонасыщение.

Из сравнения качества предлагаемых смесей (составы 2-4, 7, 8) с прототипом (состав 10) очевидны следующие преимущества перед ним, а именно (в среднем):

на 79,0% повышается прочность на сжатие при 20°С R₂₀;

на 154,0% повышается теплостойкость R₅₀;

несколько ниже показатели прочности на сжатие при 0°С (R₀), что повышает трещиностойкость;

на 1,5°С понижается температура растрескивания Т_р;

на 10% понижается плотность ρ;

на 23,5% понижается теплопроводность λ.

Некоторое увеличение битумоемкости предлагаемых составов (в среднем на 16%) в сравнении с аналогом объясняется более высокими удельной поверхностью (5200-5600 см²/г), пористостью и дисперсностью керамзитовой пыли в сравнении с этими же параметрами известнякового минерального порошка аналога. В то же время введение в состав предлагаемых композиций отхода дробления керамзита - керамзитовой пыли - и обуславливает значительное улучшение основных физико-механических показателей, трещиностойкости, понижение плотности и теплопроводности.

Совокупность вышеперечисленных положительных свойств предлагаемого технического решения позволит повысить эксплуатационные характеристики и снизить расчетные нагрузки при проектировании конструктивных элементов покрытий с использованием предложенных составов битумоминеральных композиций.

Таблица 1КомпонентыСодержание, мас.%ПрототипПредлагаемые композиции12345678910Битум марки БНД 60/9011,512,012,513,013,512,512,512,512,510,0-11,5Керамзитовый песок фракции 0,14-5,0 мм68,068,068,068,068,064,066,070,072,054,0-65,0Керамзитовая пыль фракции менее 0,14 ммостальное-Известняковый минеральный порошок-остальное

Таблица 2ПоказательФизико-механические свойства композицийРезультаты испытаний предлагаемых композицийПрототип12345678910Прочность на сжатие при 0°С, R₀, МПа8,99,29,810,09,711,210,39,89,38,8-12,9Прочность на сжатие при 20°С, R₂₀, МПа6,17,88,69,08,09,59,28,78,44,0-5,5Прочность на сжатие при 50°С, R₅₀, МПа4,85,35,86,25,46,86,46,15,91,9-2,7Температура растрескивания, Т_р, °С-45-48-50-52-51-48-51-55-58-46 - -54Водонасыщение, W, %9,34,53,02,32,02,02,23,13,91,8-4,9Плотность, ρ, г/см³1,501,521,541,551,561,601,581,521,491,66-1,76Коэффициент теплопроводности, λ, Вт/м·°С0,0970,0980,0980,0980,0980,1000,0950,0930,0920,122-0,127

Композиция применима в дорожном, аэродромном, промышленном и гражданском строительстве для изготовления трещиностойких конструкционных, тепло- и гидроизоляционных покрытий. Битумоминеральная композиция, включающая битумное вяжущее - дорожный нефтяной битум, пористый минеральный заполнитель - керамзитовый песок фракции 0,14-5,00 мм и минеральный наполнитель, отличающаяся тем, что в качестве минерального наполнителя содержит пористый минеральный наполнитель - керамзитовую пыль фракции менее 0,14 мм при следующем соотношении компонентов, мас.%: Битумное вяжущее - нефтяной дорожный битум - 12,0-13,0 Керамзитовый песок фракции 0,14-5,00 мм - 66,0-70,0 Керамзитовая пыль - остальное. 2 табл.

Битумоминеральная композиция, включающая битумное вяжущее - дорожный нефтяной битум, пористый минеральный заполнитель - керамзитовый песок фракции 0,14-5,00 мм и минеральный наполнитель, отличающаяся тем, что в качестве минерального наполнителя содержит пористый минеральный наполнитель - керамзитовую пыль фракций менее 0,14 мм при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Битумное вяжущее - нефтяной дорожный битум12,0-13,0Керамзитовый песок фракции 0,14-5,00 мм66,0-70,0Керамзитовая пыльОстальное