БИТУМНО-МИНЕРАЛЬНАЯ КОМПОЗИЦИЯ Российский патент 2011 года по МПК C08L95/00 

Изобретение относится к строительству и может быть применено для получения композиционных материалов на основе битумных вяжущих, используемых в дорожных, аэродромных, кровельных покрытиях.

Наиболее близкими по технической сущности к предлагаемому изобретению являются горячие асфальтобетонные смеси и асфальтобетон песчаного типа Г, содержащие нефтяной дорожный битум, минеральный заполнитель - дробленый песок из плотных горных пород и наполнитель - известняковый минеральный порошок (ГОСТ 9128-97. Смеси асфальтобетонные, дорожные, аэродромные и асфальтобетон. Технические условия). Техническими условиями вышеуказанного ГОСТа нормируются минимально допустимые значения показателей физико-механических свойств горячих асфальтобетонных смесей песчаного типа Г, регламентируется применение минеральных порошков для этих смесей.

Технический результат изобретения - создание битумно-минеральной композиции повышенной прочности, тепло- и трещиностойкости с использованием высокодисперсных многотоннажных техногенных отходов химического производства фосфорных удобрений - фосфогипса (CaSO₄·2H₂O).

Указанный технический результат достигается тем, что битумно-минеральная композиция, включающая битумное вяжущее, в качестве минерального заполнителя содержит дробленый песок из плотных горных пород фракций от 0,16 до 5,00 мм и наполнитель - в рационально подобранном соотношении смесь фосфогипса фракций менее 0,16 мм и известнякового минерального порошка при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Битумное вяжущее - нефтяной дорожный битум - 6,5-7,0;

Дробленый песок из плотных горных пород - 74,3;

Минеральный наполнитель:

Фосфогипс - 3,7-3,9;

Известняковый минеральный порошок - остальное.

Взятый из отвалов фосфогипс высушивают до стабилизации веса и дополнительно измельчают в шаровой мельнице, рассеивают на фракции и отбирают отсев фракций менее 0,16 мм.

Пример. Были приготовлены составы битумно-минеральных композиций (табл.1). Битумно-минеральная композиция приготавливалась следующим образом: заполнитель, наполнитель и битум нагревались до температуры 155±5°C, 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 12801-98.

Результаты испытаний битумно-минеральной композиции представлены в табл.2.

Как видно из табл.1 и 2, расход битума в битумно-минеральной композиции принят в пределах 6,5-7,0 мас.%. При расходе битума менее 6,5 мас.%, например 6,0 мас.% (состав 1), снижаются прочностные показатели, теплостойкость, водонасыщение W не удовлетворяет требованиям ГОСТ 9128-97 (табл.2). При содержании битума в смеси более 7,0 мас.%, например 7,5 мас.% (состав 4), снижаются прочностные показатели и коэффициент водостойкости k_в.

Содержание фосфогипса в наполнителе принято в пределах 3,7-3,9 мас.%. При содержании фосфогипса в наполнителе менее 3,9 мас.%, например 2,8 мас.% (состав 6), снижается прочность R₂₀ и теплостойкость R₅₀. При содержании фосфогипса в наполнителе более 3,9 мас.%, например 4,8 мас.% (состав 7), ухудшаются прочностные показатели, теплостойкость и водонасыщение.

Из сравнения качества предлагаемых смесей (составы 2 и 3) с прототипом (состав 9, требования ГОСТ 9128-97 для горячих плотных асфальтобетонных смесей типа Г I-III марок) очевидны следующие преимущества перед ним, а именно (в среднем):

на 120,0% повышается предел прочности при сжатии при 20°C R₂₀;

на 76,0% повышается теплостойкость R₅₀;

на 39,0% ниже показатели предела прочности при сжатии при 0°C (R₀), что свидетельствует о повышенной трещиностойкости.

Введение в состав наполнителя (известнякового минерального порошка) фосфогипса в рационально подобранных соотношениях позволяет значительно улучшить прочность, теплостойкость и трещиностойкость предложенных битумно-минеральных композиций, что вместе с тем открывает новую возможность утилизации данного многотоннажного техногенного отхода.

Совокупность вышеперечисленных положительных свойств предлагаемого технического решения позволяет повысить эксплуатационные характеристики и расширить область применения фосфогипса в конструктивных элементах покрытий с использованием предложенных составов битумно-минеральных композиций.

Таблица 1 БИТУМНО-МИНЕРАЛЬНАЯ КОМПОЗИЦИЯ Компоненты Содержание, мас.% Прототип Предлагаемые композиции 1 2 3 4 5 6 7 8 9 Битум марки БНД 60/90 6,0 6,5 7,0 7,5 7,0 7,0 7,0 7,0 6,0-9,0 Песок из плотных горных пород фракций 0,16-5,0 мм 74,3 74,3 74,3 74,3 74,3 74,3 74,3 74,3 66,0-79,0 Фосфогипс фракций менее 0,16 мм 3,9 3,9 3,9 3,9 1,9 2,8 4,8 5,7 - Известняковый минеральный порошок Остальное Остальное

Таблица 2 БИТУМНО-МИНЕРАЛЬНАЯ КОМПОЗИЦИЯ Показатель Физико-механические свойства композиций Результаты испытаний предлагаемых композиций Прототип 1 2 3 4 5 6 7 8 9 Прочность при сжатии при 0°C, R₀, МПа 6,4 6,9 8,4 7,3 8,5 8,0 7,1 7,0 Не более 9,0-13,0 Прочность при сжатии при 20°C, R₂₀, МПа 3,2 4,3 5,6 4,1 4,5 4,2 3,9 3,7 Не менее 2,0-2,5 Прочность при сжатии при 50°C, R₅₀, МПа 1,6 2,1 2,3 1,9 2,0 1,9 1,8 1,5 Не менее 0,9-1,6 Водонасыщение, W, % 5,5 3,5 2,9 2,6 1,8 2,3 5,0 6,3 От 1,5 до 4,0 Коэффициент водостойкости, k_в 0,9 0,9 0,9 0,88 0,95 0,92 0,87 0,82 Не менее 0,7-0,95

Изобретение относится к строительству и может быть применено для получения композиционных материалов на основе битумных вяжущих, используемых в дорожных, аэродромных и кровельных покрытиях. Битумно-минеральная композиция включает битумное вяжущее, минеральный заполнитель и минеральный наполнитель. В качестве битумного вяжущего используют нефтяной дорожный битум. В качестве минерального заполнителя - дробленый песок из плотных горных пород фракции 0,16-5,00 мм. В качестве минерального наполнителя используют смесь фосфогипса фракции менее 0,16 мм и известнякового минерального порошка. Соотношение компонентов мас.%: битумное вяжущее - 6,5-7,0; дробленый песок из плотных горных пород - 74,3; фосфогипс - 3,7-3,9; известняковый минеральный порошок - остальное. Полученная композиция имеет повышенную прочность, тепло- и трещиностойкость. 2 табл.

Битумно-минеральная композиция, включающая вяжущее - дорожный нефтяной битум, минеральный заполнитель - дробленый песок из плотных горных пород фракции 0,16-5,00 мм и минеральный наполнитель, отличающаяся тем, что в качестве минерального наполнителя содержит смесь фосфогипса фракции менее 0,16 мм и известнякового минерального порошка при следующем соотношении компонентов, мас.%:
битумное вяжущее - нефтяной дорожный битум 6,5-7,0 дробленый песок из плотных горных пород 74,3