МОДИФИКАТОР АСФАЛЬТОБЕТОННОЙ СМЕСИ Российский патент 2010 года по МПК C04B22/00 C04B24/12 C04B24/34 

Изобретение относится к дорожно-строительным материалам и может быть использовано при устройстве покрытий автомобильных дорог, мостов, аэродромов во всех климатических зонах. Изобретение касается улучшения качественных показателей асфальтобетонной смеси путем введения в нее модификатора в качестве структурирующей добавки.

Известны асфальтобетонные смеси, содержащие песок, минеральный порошок, щебень, нефтяной битум и стабилизирующие или структурирующие добавки (ГОСТ 31015-2002, патент РФ №2196750).

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемому изобретению является асфальтобетонная смесь по патенту РФ 2196750, включающая песок, минеральный порошок, полимерную структурирующую добавку и нефтяной битум, отличающаяся тем, что содержит нефтяной вязкий битум, в качестве полимерной структурирующей добавки содержит резиновый термоэластопласт и дополнительно поверхностно-активную пластифицирующую добавку - талловый пек и отсев дробления щебня фракции 0-5 мм, при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Песок - 16,0-20,0

Минеральный порошок - 10,0-15,0

Резиновый термоэластопласт - 0,5-1,0

Нефтяной вязкий битум - 5,0-6,5

Талловый пек - 0,3-0,5

Отсев дробления щебня фракции 0-5 мм - 57,0-68,2.

Структурирующая добавка в патенте РФ №2196750 принята в качестве прототипа.

Недостатком известного решения является относительно невысокий показатель прочности асфальтобетонных смесей со структурирующей добавкой в виде резинового термоэластопласта и галлового пека при 50°C (1,31-1,65 МПа), характеризующий теплоустойчивость и сдвигоустойчивость смесей, что особенно важно для южных регионов страны. Также недостатком является нетехнологичность приготовления смесей из-за необходимости предварительно модифицировать битум таловым пеком.

Техническим результатом заявляемого изобретения является снижение температурной чувствительности и повышение усталостной долговечности при увеличении водостойкости, морозостойкости, устойчивости к воздействию водно-солевых растворов, прочности в водонасыщенном состоянии и при +50°C (табл.2), снижение вязкости и повышение пластичности при отрицательных температурах, а также возможность изготовления асфальтобетонной смеси с предлагаемым модификатором без изменения стандартной технологии производства асфальтобетонных смесей. Кроме того, техническим результатом является простота использования предлагаемого модификатора при изготовлении асфальтобетонных смесей, что, в конечном итоге, приводит к уменьшению себестоимости дорожного покрытия.

Сущность заявляемого изобретения состоит в том, что в отличие от известного решения в качестве структурирующей добавки асфальтобетонной смеси используется как эластифицирующая составляющая вулканизированный неполярный каучук в виде резиновой крошки (в основном из отработанных шин), а структурирование битумного вяжущего достигается композитом модифицирующих компонентов, в который входят:

- метасиликат кальция игольчатой структуры - упрочняющий и структурообразующий компонент;

- смола эпоксидная - сшивающий агент;

- нитрозоаминное соединение - гелеобразователь;

- фенольную смолу и/или канифоль - адгезив.

Содержание модифицирующих компонентов определено эмпирическим путем на основе существующих знаний по асфальтовому вяжущему в асфальтобетонах и химическому взаимодействию битума с минеральными компонентами асфальтобетонов и вулканизованной резины. Оптимизация количества компонентов проверялась на основе анализа опытных подборов составов асфальтобетонов по изменению их прочности, трещиностойкости, водостойкости и удобоукладываемости.

Соотношение компонентов заявляемого модификатора представлено в табл.1.

Заявляемый модификатор может изготавливаться в виде сухой смеси и поставляться на предприятия, изготавливающие асфальтобетонную смесь в дозированной упаковке. При изготовлении асфальтобетонной смеси модификатор вводится в виде сухого или мокрого порошка.

Асфальтобетонная смесь изготавливается известными способами в смесительных установках, оборудованных смесителями принудительного перемешивания периодического или непрерывного действия. Модификатор вводится непосредственно в смеситель, во время или следом за введением битума. Минимальное время перемешивания основной части асфальтобетонной смеси с данным композитом составляет 25 секунд. Время смешивания устанавливается в соответствии с техническими характеристиками имеющейся смесительной установки и при необходимости уточняется при опытном замесе. Модификатор не требует подогрева перед подачей в смеситель.

Предлагаемый модификатор позволяет получить качественно новый состав асфальтобетонной композиции, в которой каучук является химически и физически связанным с остальными компонентами всей композиции, без предварительной деградации путем нагревания в битуме при высоких температурах, а также заметно улучшить реологические и эксплуатационные характеристики асфальтобетонов:

- в части снижения температурной чувствительности и повышения усталостной долговечности, при увеличении водостойкости, морозостойкости, устойчивости к воздействию водно-солевых растворов, прочности в водонасыщенном состоянии и при +50°C (табл.2);

- в части снижения вязкости и повышения пластичности при отрицательных температурах (табл.3).

При этом сохраняются все известные преимущества резино-асфальтовых покрытий, а именно увеличение срока службы, снижение колейности, снижение шума при движении автотранспорта, снижение тормозного пути, снижение толщины водной пленки и улучшение скатываемости воды, снижение всех видов трещинообразования и т.п.

В отличие от прототипа технология приготовления модификатора заключается в простом смешении компонентов в заявляемых пропорциях.

Табл.1 Функция (назначение) Тип материала Содержание в % по массе от общего состава модификатора упрочняющий и структурообразующий компонент метасиликат кальция игольчатой структуры 24 сшивающий агент смола эпоксидная 2 гелеобразователь нитрозоаминное соединение 1 адгезив фенольная смола и/или канифоль 4 эластифицирующий компонент вулканизированный неполярный каучук в виде резиновой крошки 69

Табл.2 Показатели Предлагаемая композиция Контрольная смесь, подпадающая под требования ГОСТ Известная согласно патенту RU 2196750 Усталостная долговечность при -18°C (количество циклов до разрушения) 8255 1042 - Усталостная долговечность при +20°C (количество циклов до разрушения) 25284 18718 - Предел прочности при сжатии при 20°C, МПа 5,1 3,9 4,37-5,87 Предел прочности при сжатии при 50°C, МПа 3,8 1,3 1,31-1,65 Коэффициент морозостойкости 0,78 0,68 - Коэффициент устойчивости к воздействию водно-солевых растворов Кв-с 0,75 0,69 - Водостойкость, Кв 0,97 0,85 0,85-0,99 Прочность при сжатии в водонасыщенном состоянии, 20°C, МПа 5,0 3,8 - Водостойкость при длительном водонасыщении, Кдл 0,97 0,85 +14%

Табл. 3 №№ п/п состава Температура, °C Нагрузка Q, кг Вязкость, η пуаз Степень пластичности, P Модуль упругости, E (кг/с²) Модуль упругости E (МПа) Известная смесь по ГОСТ (контрольная) +20 2,553 2,17Е+11 0,370 24297,89 2429,79 -18 17,700 1,05Е+12 0,332 29472,40 2947,24 Предлагаемая +20 2,050 1,22Е+11 0,384 22645,85 2264,60 -18 14,55 5,42E+11 0,351 27029,00 2702,90

Изобретение относится к дорожно-строительным материалам и может быть использовано при устройстве покрытий автомобильных дорог, мостов, аэродромов во всех климатических зонах. Модификатор содержит следующие компоненты - вулканизированный каучук и композит модифицирующих компонентов, которые находятся между собой в соотношении по массе в %: метасиликат кальция игольчатой структуры - 24, смола эпоксидная - 2, нитрозоаминное соединение - 1, фенольная смола и/или канифоль - 4, вулканизированный каучук (резиновая крошка) - 69. Достигается улучшение качественных показателей асфальтобетонной смеси. 3 табл.

Модификатор асфальтобетонной смеси, содержащий вулканизированный каучук и композит модифицирующих компонентов, состоящий из метасиликата кальция игольчатой структуры, смолы эпоксидной, нитрозоаминного соединения, фенольной смолы и/или канифоли, которые находятся между собой в соотношении по массе, %:
метасиликат кальция игольчатой структуры 24 смола эпоксидная 2 нитрозоаминное соединение 1 фенольная смола и/или канифоль 4 вулканизированный каучук (резиновая крошка) 69