Модифицирующая гранулированная добавка к асфальтобетонной смеси Российский патент 2022 года по МПК C04B26/26 C08L95/00 

Изобретение относится к дорожному строительству, а именно - к составу модифицирующей добавки к асфальтобетонной смеси, которая может быть использована при устройстве покрытий автомобильных дорог и мостов во всех климатических зонах.

Из уровня техники известен активированный минеральный порошок для асфальтобетонной смеси, включающий минеральный материал карбонатных пород, второй жировой гудрон и растворимую древесную смолу, взятые в определенном соотношении (см. RU 2120922, опубл. 27.10.1998).

Недостатком известного активированного минерального порошка является то, что при повышении прочности асфальтобетона увеличивается его хрупкость, что снижает долговечность асфальтобетона при низких температурах окружающей среды, не обеспечивает при использовании в асфальтобетонной смеси требуемых прочностных характеристик асфальтобетона и обладает низкой водостойкостью.

Также известна модифицированная асфальтобетонная смесь, содержащая песок, минеральный порошок, резиновый термоэластопласт, нефтяной вязкий битум, талловый пек, а также отсев дробления щебня с фракцией 0-5 мм. (см. RU 2196750, опубл. 27.04.2001).

Недостатком известного технического решения является относительно невысокий показатель прочности асфальтобетонных смесей.

Из уровня техники известна модифицирующая композиция для асфальтобетонных смесей, содержащая активный резиновый порошок, метасиликат игольчатой структуры, инициатор гелеобразования и структурирующий агент или структурирующие агенты. (см. RU 2377262, опубл. 27.12.2009).

К недостаткам известного технического решения следует отнести сложный технологический процесс получения композиции и дорогостоящие модифицирующие добавки.

Наиболее близким к заявленному техническому решению является модификатор для асфальтобетонной смеси, состоящий из механоактивированного нефтяного кокса с дисперсностью от 10 до 15 мкм в количестве 70 мас. % и смеси нефтяного дорожного битума с полиэтиленовым окисленным воском в количестве 30 мас. % при массовом соотношении воск:битум равном 1:30 соответственно (см. RU 2748791, опубл. 31.05. 2021г).

Недостатком прототипа являются то, что технология ограничена использованием конкретного вида сырья, а именно воска, в составе гранул с коксом, а также избыточно высокой степенью измельчения кокса, используемого для получения гранул.

Задачей заявленного изобретения является получение новой модифицирующей добавки к асфальтобетонной смеси, позволяющей влиять на прочностные качества дорожного полотна, увеличение срока эксплуатации без проведения текущих дорожных работ и безопасности движения автотранспорта при атмосферных осадках за счёт устойчивого поверхностного шероховатого слоя.

Поставленная задача решается за счет того, что модифицирующая добавка к асфальтобетонной смеси представляет собой гранулы, полученные из порошка нефтяного кокса с размером частиц 60 - 90 мкм и нефтяного вязкого дорожного битума при следующем соотношении исходных компонентов, мас.ч.:

порошок нефтяного кокса 75-90

нефтяной вязкий дорожный битум 10-25.

Гранулы модифицирующей добавки в предпочтительном варианте имеют диаметр 3 - 5 мм и длину 5 - 11 мм.

Технический результат, достигаемый заявленной совокупностью существенных признаков, заключается в расширении арсенала модифицирующих добавок к асфальтобетонной смеси путем создания новой модифицирующей добавки, за счет использования которой повышается стабильность поверхностного слоя дорожного покрытия, его прочность и происходит замедление процессов старения. На поверхности дорожного полотна формируется чешуйчатый шероховатый слой, образованный из масел, смол и частиц кокса, а также заполняются пустоты, что повышает эксплуатационные характеристики дорожного полотна при низких и высоких температурах и способствует большей сопротивляемости разрушающей нагрузке.

Заявленное соотношение массы порошка нефтяного кокса и нефтяного битума в сочетании с заявленной размерностью гранул является оптимальным и позволяет получить гранулы, обеспечивающее вышеуказанные характеристики дорожного покрытия при добавлении в асфальтобетонную смесь, а так же способствует получению смеси однородного состава для последующего гранулирования. Полученные гранулы обладают высокой прочностью. При сбрасывании упакованных гранул на бетонный пол с высоты 5 м они сохраняли свою целостность. Гранулы обладают высокой устойчивостью против слёживаемости при транспортировке и хранении при температуре более 45°С.

При массовом соотношении порошка нефтяного кокса и нефтяного вязкого дорожного битума, меньшем, чем 75:25 происходит увлечение липкости и слеживаемости гранул, что неблагоприятно сказывается на их дальнейшем использовании после транспортировки и хранения при высоких температурах.

При массовом соотношении порошка нефтяного кокса и нефтяного вязкого дорожного битума, большем, чем 90:10 происходит увлечение хрупкости гранул и снижение их прочности, что также неблагоприятно сказывается на их дальнейшем использовании после транспортировки и хранения при высоких температурах.

В нашем случае среда битумного вяжущего обедняется маслами, израсходованными на дополнительные сольватационные связи с введенным порошком нефтяного кокса с размером частиц от 60 мкм до 90 мкм, поэтому пенетрация, будучи параметром вязкости, начинает снижаться вследствие повышения вязкости всей системы.

Данная размерность частиц порошка нефтяного кокса заполняет межзерновое пространство в смеси с битумом, образуя асфальтовяжущее вещество и в асфальтобетоне является непрерывной матрицей крупного и мелкого заполнителей, а также склеивает и делает монолитом зерна каркаса.

Размер частиц порошка нефтяного кокса, составляющий 60-90 мкм, обеспечивает более легкое и однородное перемешивание с битумом и большее наполнение (структурирование), нежели при использовании более мелкодисперсных фракций.

Экспериментально установлено, что нефтяной кокс дисперсностью менее 60 мкм ведёт к слипанию микрочастиц, образованию комковатости, коксовых капсул, снижению межмолекулярного взаимодействия фаза-среда в связи с статическим электрическим потенциалом, дисперсность более 90 мкм ведёт к разрыву микрочастиц кокса, нарушению структуры среды за счёт однополярных электрических потенциалов.

Поэтому объем притязаний заявителя ограничивается размерностью порошка нефтяного кокса 60-90 мкм.

Установлено, что использование в составе модифицирующей добавки порошка из нефтяного кокса с размером частиц 60-90 мкм при заявленном массовом соотношении порошка кокса и битума, обеспечивает развитый рельеф поверхности с высокой микрошероховатостью. Благодаря этому происходит увеличение не только прочностных характеристик асфальтобетонных образцов, но и повышение показателей коррозионной устойчивости – водостойкости при длительном водонасыщении и морозостойкости асфальтобетонов, что положительно сказывается на долговечности асфальтобетонных покрытий в процессе эксплуатации.

Заявленное изобретение осуществляется следующим образом.

Предварительно высушенный и измельченный до состояния порошка с размером частиц 60-90 мкм нефтяной кокс смешивают с нефтяным вязким дорожным битумом. Может быть использован нефтяной вязкий дорожный битум марок БНД 60/90, БНД 70/100, БНД 90/130, БН 60/90, БН 90/130, ПБВ 60, ПБВ 90, причем данный список не является исчерпывающим. Исходные компоненты используют при следующем соотношении, мас. ч.:

порошок нефтяного кокса 75-90,

нефтяной вязкий дорожный битум 10-25.

Полученную смесь направляют в гранулятор, на выходе из которого получают гранулы с диаметром 3 - 5 мм и длиной 5 - 11 мм.

Пример 1.

Порошок нефтяного кокса с размером частиц 65-75 мкм смешивают с нефтяным вязким дорожным битумом марки БНД 70/100 в соотношении по массе 75:25. После гранулирования получают добавку в виде гранул с диаметром 4 мм и длиной 8 мм.

Пример 2.

Порошок нефтяного кокса с размером частиц 80-90 мкм смешивают с нефтяным вязким дорожным битумом марки БНД 90/130 в соотношении по массе 90:10. После гранулирования получают добавку в виде гранул с диаметром 3 мм и длиной 5 мм.

Пример 3.

Порошок нефтяного кокса с размером частиц 75-85 мкм смешивают с нефтяным полимерным вязким дорожным битумом марки ПБВ 60 в соотношении по массе 80:20. После гранулирования получают добавку в виде гранул с диаметром 5 мм и длиной 11 мм.

Заявленная модифицирующая добавка при всех значениях параметров в рамках заявленных интервалов обеспечивает стабильность поверхностного слоя дорожного покрытия, его прочность и замедление процессов старения.

Изобретение относится к дорожному строительству, а именно – к составу модифицирующей добавки к асфальтобетонной смеси, которая может быть использована при устройстве покрытий автомобильных дорог и мостов во всех климатических зонах. Технический результат заключается в расширении арсенала модифицирующих добавок к асфальтобетонной смеси, повышении стабильности поверхностного слоя дорожного покрытия, его прочности и замедлении процессов старения. Модифицирующая добавка к асфальтобетонной смеси представляет собой гранулы, полученные из порошка нефтяного кокса с размером частиц 60 - 90 мкм и нефтяного вязкого дорожного битума при следующем соотношении, мас.ч.: порошок нефтяного кокса 75-90, нефтяной вязкий дорожный битум 10-25. 1 з.п. ф-лы.

1. Модифицирующая добавка к асфальтобетонной смеси, характеризующаяся тем, что она представляет собой гранулы, полученные из порошка нефтяного кокса с размером частиц 60-90 мкм и нефтяного вязкого дорожного битума при следующем соотношении исходных компонентов, мас.ч.:

порошок нефтяного кокса 75-90 нефтяной вязкий дорожный битум 10-25

2. Модифицирующая добавка по п. 1, отличающаяся тем, что гранулы имеют диаметр 3-5 мм и длину 5-11 мм.