АСФАЛЬТОБЕТОН Российский патент 2023 года по МПК C04B26/26 E01C7/22 

Изобретение относится к дорожно-строительным материалам, в частности к горячим мелкозернистым асфальтобетонным смесям, и может быть использовано при строительстве автомобильных дорог, мостов, аэродромов.

Известна асфальтобетонная смесь, содержащая битум 5,8 - 7,1%, отход гальванического производства 6,0 - 12,3%, нейтрализованный шлам травильного производства 3,5 - 6,4%, щебень 32,0 - 48,0%, песок остальное (патент РФ №2074277, дата публикации 27.02.1997).

Недостатком известной асфальтобетонной смеси является низкая прочность при 20°C (предел прочности при сжатии равен 2,0-2,1 МПа) и низкая водостойкость (коэффициент водостойкости равен 0,71-0,80).

Известна асфальтобетонная смесь, состоящая из серобитумного вяжущего с активирующей добавкой в виде аминов, отходов песчано-гравийной смеси, песчано-гравийной смеси и доломитовых высевок. Состав смеси отходы песчано-гравийной смеси 43,5%, песчано-гравийная смесь 33,5% высевки доломитовые 13,7%, серобитум (сера, битум в пропорции 1:1, в качестве катализатора используют анилин (ч) в количестве 1,0 г (2% по отношению к сере) 13-9,3% (патент РФ №2452748 C1, дата публикации 10.06. 2012).

Недостатком известной асфальтобетонной смеси, получаемой на основе серобитумного вяжущего, является низкая водостойкость (коэффициент водостойкости равен 0,9), небольшая прочность при 50°C (предел прочности - 1,25 МПа) и большая прочность при 0°C (предел прочности - 11,5 МПа), что характеризует низкую морозостойкость смеси.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является асфальтобетон, содержащий, мас.%: природный песок 11-14, щебень 45-48, песок из отсевов дробления 35-39, в качестве минерального порошка буровой шлам 4-8, битум 5-5,3 сверх 100 мас.% минеральной части (патент РФ № 2755172 от 13.09.2021г.). Данный состав принят в качестве прототипа.

Признаками прототипа, совпадающими с существенными признаками заявляемого изобретения, являются - природный песок 11-14 мас.%, щебень 45-48 мас.%, песок из отсевов дробления 35-39мас.%, минеральный порошок 4-8 мас.%, битум.

Недостатком известного асфальтобетона, взятого за прототип, является низкий предел прочности, низкую водостойкость, теплостойкость.

Задачей, на решение которой направлено заявляемое изобретение, является расширение арсенала средств дорожно-строительных материалов за счет получения асфальтобетона с использованием измельченных отходов полиэтилена низкого давления и моторного масла, используемым в качестве вяжущего и структурорегулирующего материала, с соответствующими нормативным документам эксплуатационными характеристиками и физико-механическими свойствами: плотностью и прочностью материала, пористостью минерального состава, водостойкостью и водонасыщением.

Поставленная задача была решена за счет того, что известный асфальтобетон, содержащий щебень, природный песок, песок из отсевов дробления, минеральный порошок и битум, согласно изобретению в качестве вяжущего и структурорегулирующего материала дополнительно он содержит измельченный до размера частиц от 0,5 до 35мм полиэтилен низкого давления, загрязненный моторными маслами при следующем соотношении ингредиентов, мас. %:

Отличительными признаками предлагаемого изобретения от заявляемого по прототипу являются: использование в качестве вяжущего битума в количестве 4,8-5,5% сверх 100 мас.% минеральной части и измельченного до размера частиц от 0,5 до 35 мм отходов полиэтилена низкого давления в количестве 2-3 сверх 100 мас.% битума, содержащего моторное масло в количестве от 0,1 до 5% от массы полиэтилена низкого давления.

Введение в состав асфальтобетонной смеси предварительно измельченных отходов полиэтилена в количестве 2-3 сверх 100 мас.% битума, содержащих остатки моторного масла в количестве 0,1 - 5% от массы полиэтилена низкого давления обеспечивает повышение устойчивости минерального остова асфальтобетона к внешним сдвиговым нагрузкам. Моторное масло ускоряет процесс равномерного распределения измельченных отходов полиэтилена низкого давления в асфальтобетонной смеси при перемешивании.

Содержание моторного масла в количестве более 5% от массы полиэтилена нецелесообразно, т.к. это будет изменять начальную вязкость битума и снизит прочностные характеристики асфальтобетона.

Отличительные признаки в совокупности с известными, позволяют понизить стоимость асфальтобетона, обеспечив при этом соответствие асфальтобетона требованиям нормативных документов по эксплуатационным характеристикам и физико-механическим свойствам. Кроме того, это позволит снизить техногенную нагрузку на окружающую среду, а также будет расширен арсенал средств дорожно-строительных материалов.

Для приготовления асфальтобетона используют следующий компонентный состав:

1. Природный песок, фракция от 0 до 5 мм в соответствии с ГОСТ 8735-2014 «Песок для строительных работ. Методы испытаний».

2. Щебень, фракция от 5 до 20 мм в соответствии с ГОСТ 8267-93 «Щебень и гравий из плотных горных пород для строительных работ. Технические условия».

3. Песок из отсевов дробления, фракция от 0 до 5 мм в соответствии с ГОСТ 8735-2014 «Песок для строительных работ. Методы испытаний».

4. Полиэтилен низкого давления, загрязненный моторными маслами (содержание от 0,1 до 5%, крупность отдельных частиц не более 35 мм.

5. Битум 90/130 (сверх 100% МЧ), в соответствии с ГОСТ 22245-90 «Битумы нефтяные дорожные. Технические условия». Глубина проникания иглы 0,1 мм при 25°С - 90.

Использование отходов полиэтилена в составе асфальтобетона не изменяет технологическую схему его производства. Технологический процесс получения асфальтобетонной смеси с добавлением полиэтиленовых отходов проходит следующим образом:

Предварительно измельченные отходы полиэтилена низкого давления смешивают с минеральными компонентами (щебень, природный песок, песок из отсева дробления). Затем в смесь вводят битум, разогретый до температуры 165-175°С. После перемешивания всех компонентов и доведения температуры смеси до требуемой, в зависимости от вида производимого асфальтобетона, осуществляют выпуск готовой смеси. Технология допускает использование штатного оборудования, применяемого на серийно выпускаемых асфальтобетонных заводах.

Технический результат подтвержден испытаниями на соответствие требованиям ГОСТ 9128-2013 «Смеси асфальтобетонные, полимерасфальтобетонные, асфальтобетон, полимерасфальтобетон для автомобильных дорог и аэродромов. Технические условия», для проведения которых были использованы асфальтобетонные смеси при следующем соотношении компонентов, мас. %:

Смесь 1 - природный песок 11, щебень 47, песок из отсевов дробления 38, минеральный порошок 4, битум БНД 90/130 4,8 (сверх 100 мас.% минеральной части), полиэтилен низкого давления 2 (сверх 100 мас.% битума) с содержанием моторного масла 0,1%.

Смесь 2 - природный песок 11, щебень 47, песок из отсевов дробления 38, минеральный порошок 4, битум БНД 90/130 5,5 (сверх 100 мас.% минеральной части), полиэтилен низкого давления 3 (сверх 100 мас.% битума) с содержанием моторного масла 1%.

Смесь 3 - природный песок 14, щебень 45, песок из отсевов дробления 35, минеральный порошок 6, битум БНД 90/130 5,0 (сверх 100 мас.% минеральной части), полиэтилен низкого давления 2,5 (сверх 100 мас.% битума) с содержанием моторного масла 2%.

Смесь 4 - природный песок 11, щебень 45, песок из отсевов дробления 39, минеральный порошок 5, битум БНД 90/130 5,5 (сверх 100 мас.% минеральной части), полиэтилен низкого давления 3 (сверх 100 мас.% битума) с содержанием моторного масла 4%.

Смесь 5 - природный песок 13, щебень 48, песок из отсевов дробления 35, минеральный порошок 4, битум БНД 90/130 5,3 (сверх 100 мас.% минеральной части), полиэтилен низкого давления 3 (сверх 100 мас.% битума) с содержанием моторного масла 5%.

Дополнительно была приготовлена асфальтобетонная смесь (исходная), содержащая традиционное битумное вяжущее для сравнения результатов физико-механических показателей при следующем соотношении компонентов, мас. %: природный песок 12, щебень 46, отсев дробления 38, минеральный порошок 4, битум БНД 90/130 (сверх 100% минеральной части) 5,3.

Составы смесей и результаты их испытаний приведены в таблице:

ПОКАЗАТЕЛИ Требования ГОСТ 9128-2013 Показатели контрольных образцов Смесь 1 Смесь 2 Смесь 3 Смесь 4 Смесь 5 Предел прочности при сжатии, МПа - при 20°С, не менее 2,5 4,78 5,25 5,32 5,27 5,34 5,75 - при 50°С, не менее 1,2 1,61 1,45 1,40 1,46 1,41 1,35 - при 0°С, не более 11,0 9,59 9,45 9,25 9,27 9,18 9,05 Сдвигоустойчивость по: -коэффициенту внутреннего трения, не менее 0,81 0,89 0,90 0,91 0,93 0,91 0,90 - сцеплению при сдвиге при температуре 50°С, МПа, не менее 0,35 0,51 0,53 0,58 0,61 0,60 0,63 Средняя плотность, г/см³ - 2,41 2,41 2,41 2,40 2,40 2,39 Водостойкость, не менее 0,85 0,89 0,89 0,90 0,90 0,91 0,91 Водонасыщение, % 1,5-4,0 1,93 1,80 1,74 1,72 1,70 1,64 Пористость минеральной части, % 14-19 15,8 15,7 15,6 15,5 15,4 15,4 Остаточная пористость, % 2,5-5,0 4,05 3,90 3,80 3,85 3,75 3,15

Таким образом, создана горячая мелкозернистая асфальтобетонная смесь типа Б II марки с добавлением предварительно измельченных отходов полиэтилена низкого давления, содержащих остатки моторных масел, обладающая требуемыми прочностными характеристиками, что позволило расширить номенклатуру материалов используемых в дорожно-строительной отрасли, понизить стоимость асфальтобетона, а также снизить техногенную нагрузку на окружающую среду.

Изобретение относится к дорожно-строительным материалам, в частности к составам смесей для изготовления асфальтобетонов, и может быть использовано при строительстве автомобильных дорог, мостов, аэродромов. Технический результат заключается в расширении арсенала средств с одновременным снижением техногенной нагрузки на окружающую среду отхода - емкостей из полиэтилена низкого давления, содержащих остатки моторных масел. Асфальтобетон содержит компоненты при следующем соотношении, мас.%: природный песок 11-14, щебень 45-48, песок из отсевов дробления 35-39, минеральный порошок 4-8, битум 4,8-5,5 сверх 100 мас.% минеральной части, измельченный до размера частиц от 0,5 до 35 мм полиэтилен низкого давления 2-3 сверх 100 мас.% битума, моторное масло от 0,1 до 5% от массы полиэтилена низкого давления. 1 табл.

Асфальтобетон, содержащий природный песок, щебень, песок из отсевов дробления, минеральный порошок, битум и измельченный до размера частиц от 0,5 до 35 мм полиэтилен низкого давления, загрязненный моторными маслами, при следующем соотношении ингредиентов, мас.%: