РЕЗИНИРОВАННАЯ АСФАЛЬТОБЕТОННАЯ СМЕСЬ ДЛЯ ОСНОВАНИЙ И НИЖНИХ СЛОЕВ ПОКРЫТИЙ Российский патент 2013 года по МПК C04B26/26 

Изобретение относится к области дорожно-строительных материалов и может быть использовано для устройства оснований и нижних слоев покрытий автомобильных дорог и аэродромов во всех климатических зонах.

В последнее время в большинстве развитых стран мира наблюдается тенденция повышения устойчивости асфальтобетонных слоев оснований и нижних слоев покрытий за счет применения полимерно-битумных вяжущих, поскольку именно в них возникают максимальные растягивающие (нижний слой в пакете асфальтобетонных слоев) и сдвигающие напряжения (средний слой в пакете асфальтобетонных слоев).

Известны составы асфальтобетонной смеси АС 22 BS и АС 16 ВС (см. TL Asphalt-StB 07 Technische Lieferbedingungen für Asphaltmischgut fur den Bau von Verkehrsflächenbefestigungen - Немецкий нормативный документ: «Дополнительные технические условия договора и положения для строительства дорожных одежд с асфальтобетонным покрытием проезжей части») для устройства связующего слоя (нижнего слоя покрытия), содержащей в своем составе щебень, песок и битум, модифицированный полимером. Однако применение дорогостоящего полимерно-модифицированного битума приводит к значительному удорожанию асфальтобетонных смесей, ограничивая их применение в нашей стране.

Наиболее близким аналогом предложенного изобретения по технической сущности и достигаемому результату являются пористые и высокопористые щебеночные асфальтобетонные смеси для нижних слоев покрытий и оснований по ГОСТ 9128 «Смеси асфальтобетонные дорожные, аэродромные и асфальтобетон. Технические условия» (стр.2-14), состоящие из щебня, песка и битума.

Недостатками известных асфальтобетонных смесей следует признать низкие значения предела прочности на сжатие (при 50°C достаточно 0,5-0,7 МПа) и коэффициента водостойкости при длительном водонасыщении (не менее 0,5-0,6), которые для крупнозернистых смесей и вовсе не нормируются, а также трещиностойкости по пределу прочности на растяжение при расколе.

Технической задачей предлагаемого изобретения является получение резинированных пористых и высокопористых асфальтобетонных смесей с улучшенными физико-механическими свойствами и меньшей себестоимостью по сравнению с вариантом использования полимерно-модифицированного битума за счет использования вторичного сырья, а также уменьшение экологического ущерба за счет утилизации отходов: бывших в употреблении автомобильных шин и линейного полиэтилена низкой плотности.

Сущность изобретения заключается в том, что резинированная асфальтобетонная смесь для оснований и нижних слоев покрытий, включающая щебень, песок и битум, при этом дополнительно содержит резиновую крошку и вторичный линейный полиэтилен низкой плотности, при следующем соотношении компонентов, мас.%: для пористой резинированной асфальтобетонной смеси: щебень фракции 20-40 мм - 25-31; щебень фракции 5-20 мм - 25-29; песок из отсевов дробления фракции 0-5 мм - 16,5-23,9; битум БНД 60/90 - 3,0-5,0; резиновая крошка - 0,4-0,8; вторичный линейный полиэтилен низкой плотности - 0,1-0,3; песок - остальное; для высокопористой резинированной асфальтобетонной смеси: щебень фракции 20-40 мм - 39-45; щебень фракции 5-20 мм - 31-40 мм; песок из отсевов дробления фракции 0-5 мм - 5,6-18,2; битум БНД 60/90 - 2,0-4,0; резиновая крошка - 0,3-0,6; вторичный линейный полиэтилен низкой плотности - 0,1-0,2; песок - остальное.

Введение мелкодисперсной резиновой крошки совместно с полиолефиновым компонентом (вторичный линейный полиэтилен низкой плотности) способствует улучшению всего комплекса физико-механических свойств асфальтобетонной смеси. Такой эффект связан с особенностью получаемой структуры: минеральный каркас связан не малопрочным битумным вяжущим, а резино-полимерно-битумным вяжущим, более устойчивым к образованию трещин и пластических деформаций.

Характеристики исходных материалов

1. Песок

Для приготовления резинированных асфальтобетонных смесей использовался песок из отсевов дробления щебня из гравия производства ООО «Прогресс» фракции 0-5 мм, республики Северная Осетия: марка по прочности - 1200, содержание глинистых частиц, определяемых методом набухания, - 0,00%; а также природный песок производства ОАО «Мостовской ДСЗ», Краснодарского края: марка по прочности - 1000, содержание пылеватых и глинистых частиц - 2,6%.

2. Щебень

Для приготовления резинированных асфальтобетонных смесей использовался щебень фракции 20-40 мм производства ООО «Прогресс», республика Северная Осетия, а также щебень фракции 5-20 мм производства ОАО «Мостовской ДСЗ», Краснодарский край. Основные свойства щебня представлены в таблицах 1 и 2.

Таблица 1 Основные свойства щебня фракции 20-40 мм ООО «Прогресс» Порода Марка по дробимости Марка по истираемости Марка по морозостойкости Содержание зерен пластинчатой и игловатой формы, % по массе Гранит 1200 И1 F300 2,7

Таблица 2 Основные свойства щебня фракции 5-40 мм ОАО «Мостовской ДСЗ» Порода Марка по дробимости Марка по истираемости Марка по морозостойкости Содержание зерен пластинчатой и игловатой формы, % по массе Щебень из гравия 1000 И1 F300 8,8

3. Дорожный битум

Для приготовления резинированных асфальтобетонных смесей использовался нефтяной дорожный битум марки БНД 60/90 производства Саратовского нефтеперерабатывающего завода. Основные свойства битума представлены в таблице 3.

Таблица 3 Физико-механические показатели битума БНД 60/90 Глубина проникания иглы, 0,1 мм Температура размягчения по кольцу и шару, °С Растяжимость, см Температура хрупкости, °С Температура вспышки, °С Изменение температуры размягчения после прогрева, °С при +25°C при 0°С при +25°С при 0°С 71 22 50 96 3,9 -19 298 4

4. Вторичный линейный полиэтилен низкой плотности (ЛПЭНП-В) изготавливается из бывшей в эксплуатации стрейч-пленки путем ее дробления, отмывки от посторонних примесей и регранулирования. Его физико-химические показатели приведены в таблице 4.

Таблица 4 Физико-механические показатели вторичного линейного полиэтилена низкой плотности (ЛПЭНП-В) Плотность, кг/м³ при 23°C 918-923 при 20°C 920-925 Показатель текучести расплава при 190°C и нагрузке 2,16 кг, г/10 мин 1,5-2,4 Разброс показателя текучести расплава в пределах партии, %, не более ±10 Количество включений, шт., не более 20 Отношение показателя текучести расплава ПТР21,6/ПТР2,16 20-35 Предел текучести при растяжении, МПа, не менее 10 Прочность при разрыве, МПа, не менее 28 Относительное удлинение при разрыве, %, не менее 700

5. Резиновая крошка

Резиновая крошка - продукт переработки изношенных автомобильных шин.

Использовалась резиновая крошка с размером частиц до 1 мм изготовленная в соответствии с ТУ 38-108035-97.

Пример. Для экспериментальной проверки заявленных составов были приготовлены 10 вариантов смесей. Образцы изготавливались следующим образом: в предварительно нагретые до 200°C минеральные материалы (щебень разной фракции, песок из отсевов дробления и природный) вводились гранулы вторичного полиэтилена. Смесь перемешивалась в лабораторной мешалке в течение 1 минуты. Затем в нее подавались битум, нагретый до температуры 150°C и резиновая крошка, и смесь дополнительно перемешивалась в течение 2 минут. После этого из нее готовились стандартные цилиндрические образцы диаметром 101,0 мм. Уплотнение образцов производилось по ГОСТ 12801-98.

Согласно «Пособию по устройству асфальтобетонных покрытий к СНиП 3.06.03-85» (стр.26) нижние слои покрытий на дорогах I-II категории устраивают из пористого асфальтобетона, а на дорогах III-IV категорий из высокопористого асфальтобетона; в верхних слоях оснований можно использовать как пористый, так и высокопористый асфальтобетоны. В связи с этим были разработаны резинированные пористые и высокопористые асфальтобетонные смеси.

Разработанные пористые и высокопористые асфальтобетонные смеси готовились с различным процентным содержанием резиновой крошки от 0,2% до 1,0% с шагом 0,2% для пористого асфальтобетона и от 0,15% до 0,75% с шагом 0,15% для высокопористого асфальтобетона. Содержание вторичного линейного полиэтилена низкой плотности варьировалось от 0,01% до 0,4% с шагом 0,1% для пористого асфальтобетона и от 0,05% до 0,25% с шагом 0,5% для высокопористого асфальтобетона.

За основные характеристики качества асфальтобетона приняты предел прочности на сжатие при температуре 50°C, трещиностойкость - предел прочности на растяжение при расколе при температуре 0°C и коэффициенты теплостойкости и длительной водостойкости. Очень важным является коэффициент теплостойкости, поскольку он показывает, как реагирует прочность материала на изменение температуры, и чем он меньше, тем лучше.

Наилучшие показатели предлагаемой асфальтобетонной смеси наблюдались при введении резиновой крошки в состав пористого асфальтобетона в пределах от 0,4 до 0,8% и вторичного линейного полиэтилена низкой плотности в пределах от 0,1 до 0,3%. Для высокопористого асфальтобетона лучшие результаты получены при введении резиновой крошки в интервале от 0,3 до 0,6% и вторичного линейного полиэтилена низкой плотности от 0,1 до 0,2%.

Исследуемые составы смесей и результаты их испытаний приведены для пористых смесей в таблице 5, для высокопористых в таблице 6.

Из результатов, приведенных в таблицах 5 и 6, видно, что образцы из предлагаемого состава характеризуются повышенными показателями трещиностойкости, водостойкости, теплостойкости и предела прочности при 50°C. Полученные данные свидетельствуют о том, что резинированные пористые и высокопористые асфальтобетонные смеси характеризуется повышенной по сравнению с прототипом деформационной устойчивостью, трещиностойкостью и водостойкостью.

Изобретение относится к области дорожно-строительных материалов и может быть использовано для устройства оснований и нижних слоев покрытий автомобильных дорог и аэродромов во всех климатических зонах. Технический результат: улучшение физико-механических характеристик асфальтобетонных смесей, позволяющее повысить срок службы дорожных одежд. Резинированная асфальтобетонная смесь для оснований и нижних слоев покрытий включает щебень, песок и битум. Причем смесь дополнительно содержит резиновую крошку и вторичный линейный полиэтилен низкой плотности при следующем соотношении компонентов, мас.%, для пористой резинированной асфальтобетонной смеси: щебень фракции 20-40 мм - 25-31, щебень фракции 5-20 мм - 25-29, песок из отсевов дробления фракции 0-5 мм - 16,5-23,9, битум БНД 60/90 - 3,0-5,0, резиновая крошка - 0,4-0,8, вторичный линейный полиэтилен низкой плотности - 0,1-0,3, песок - остальное, а для высокопористой резинированной асфальтобетонной смеси: щебень фракции 20-40 мм - 39-45, щебень фракции 5-20 мм - 31-40, песок из отсевов дробления фракции 0-5 мм - 5,6-18,2, битум БНД 60/90 - 2,0-4,0, резиновая крошка - 0,3-0,6, вторичный линейный полиэтилен низкой плотности - 0,1-0,2, песок - остальное. 6 табл.

Резинированная асфальтобетонная смесь для оснований и нижних слоев покрытий, включающая щебень, песок и битум, отличающаяся тем, что дополнительно содержит резиновую крошку и вторичный линейный полиэтилен низкой плотности при следующем соотношении компонентов для пористой резинированной асфальтобетонной смеси, мас.%:
Щебень фракции 20-40 мм 25-31 Щебень фракции 5-20 мм 25-29 Песок из отсевов дробления фракции 0-5 мм 16,5-23,9 Битум БНД 60/90 3,0-5,0 Резиновая крошка 0,4-0,8 Вторичный линейный полиэтилен низкой плотности 0,1-0,3 Песок Остальное,