Холодная складируемая органоминеральная смесь для капитального и ямочного ремонта асфальтобетонного дорожного покрытия с высоким содержанием переработанного асфальтобетона Российский патент 2023 года по МПК C04B26/26 C04B18/167 

Изобретение к относится к дорожному строительству, а именно к технологии приготовления органоминеральных смесей для строительства и ремонта покрытий автомобильных дорог, и может быть использовано для получения холодных и органоминеральных смесей с одновременной утилизацией старого асфальтобетона при устройстве верхних слоев дорожных одежд и ремонте дорожных покрытий.

Органоминеральная смесь для дорожного строительства состоит из щебня в соответствии с требованиями ГОСТ 32703, отсев дробления по ГОСТ 31424, минеральный порошок по ГОСТ 32761, переработанного асфальтобетона фракций 5-15 (10) мм (РАП-щебень) и РАП фракции 0-5 мм в соотношении от 1:2 до 1:4 и эмульсии органо - битумной в количестве 2-3% от массы переработанного асфальтобетона (РАП), а также добавки в виде суспензии - вода и активный минеральный порошок – цемент, известь гашеная, активные порошкообразные местные материалы или отходы промышленности - в соотношении вода : активные порошкообразные материалы (АПМ) = 0,4-0,8.

Особенно актуально применение холодных органоминеральных смесей в зимний период, когда традиционные способы ремонта дорожного покрытия неприменимы.

Применение холодных асфальтобетонов - один из наиболее перспективных способов снижения энергозатрат в дорожном строительстве. Холодные асфальтобетоны можно транспортировать ть на большие расстояния без риска потери или изменения их потребительских свойств. Ремонтный сезон продлевается до температуры минус 20°C, при этом обеспечиваются высокая мобильность и оперативность ремонтных работ. Сокращается энерго- и механовооруженность ремонтных бригад.

Чаще всего, холодная асфальтобетонная смесь производится на основе битума, полимерных добавок и минеральных наполнителей или с применением классической битумной эмульсии и цемента (рисайклинг). Главный недостаток подобных составов - несоответствие показателей водонасыщения, водостойкости и остаточной пористости асфальтобетонов для покрытий автомобильных дорог требованиям ГОСТ 9128-97 к холодным асфальтобетонам и относительно высокая стоимость, что сильно ограничивает возможные сферы применения полученного таким способом асфальтобетона. Кроме того, в случае использования технологии холодного риайклинга набор прочности (формирование покрытия) происходит достаточно продолжительное время (обычно около месяца), что требует снижения скорости и регулирования движения по ширине покрытия.

Известен способ приготовления холодной асфальтобетонной смеси [авторское свидетельство СССР № 707945], который заключается в смешении жидкого нефтяного битума марок СГ 70/130, МГ 70/130, а также более вязкого битума БНД 200/300 с отходами дробления литого шлакового щебня, разогретого до температуры 105-120°С, в зависимости от вязкости используемого битума.

Известен также способ приготовления холодной асфальтобетонной смеси [патент RU № 2186746 на изобретение], включающий в себя нагрев щебенисто-песчаной смеси до 90-160°С и рассеянную на крупную и мелкую фракцию. Разжижители - мазут, нефтяной гудрон в количестве 1,6-3% с температурой 60°С перемешивают с крупной фракцией заполнителя 10 секунд, затем вводят вязкий нефтяной битум БНД 90/130, нагретый до 90-130°С, и перемешивают 15-20 секунд, туда же подают мелкий заполнитель и минеральный порошок, смесь перемешивают 30 секунд.

Способ получения вяжущего для холодного асфальтобетона предлагает патент RU 2531497, когда в битум вводятся две добавки органического происхождения – таловое масло и моноэфир жирной кислоты, возможна добавка небольшого количества модификатора СБС (до 2%).

Главным недостатком всех вышеперечисленных способов является необходимость подогрева участвующих в процессе приготовления смесей минеральных материалов, что требует дополнительных затрат энергии. Кроме того, разжижители, входящие в состав вяжущего, приходится полностью удалять для получения технических характеристик материала до требуемых при эксплуатации дорожного покрытия значений, что достаточно проблематично при использовании модифицированных эмульсий.

Патент RU 2351703 более близок к предлагаемому способу приготовления холодной органоминеральной смеси.

Однако и этому способу присущ тот же недостаток: расход энергии, связанный с необходимостью подогрева битума.

Изобретение направлено на улучшение технологических параметров и основных характеристик физико-механических свойств (сдвигоустойчивости, водоустойчивости, усталостных характеристик и других) холодной органоминеральной смеси, снижение расхода ее дорогостоящих компонентов: битума и полимерной добавки, а также уменьшения экологического ущерба за счет утилизации сфрезерованного переработанного асфальтобетона (РАП).

Технический результат заявленного изобретения заключается в повышении качества холодных асфальтобетонных смесей за счет восстановления качества старого битума в переработанном асфальтобетоне (РАП), повышении устойчивости к воздействию шипованных шин, увеличении строительного сезона, возможности предварительного приготовления и транспортирования смеси на значительные расстояния без ухудшения её качества, а также возможность повторного использования асфальтобетона.

Технический результат достигается за счет того, что в качестве вяжущего предлагается применять органо-битумную эмульсию, в которой дисперсионной средой являются органические масла, разжижители или пластификаторы Она может использоваться как добавка – пластификатор в битум на этапе обработки щебня фракции 5-15 (10) мм из сфрезерованного асфальтобетона (приготовление черного щебня из РАП-щебня) и/или играть роль восстанавливающей добавки в сфрезерованную асфальтобетонную смесь (РАП).

Возможны два варианта внесения вяжущего – одно- и двухэтапный.

Двухэтапный способ приготовления состоит в том, что РАП-щебень обрабатывают вяжущим заранее (готовят, так называемый, «черный щебень»), который может храниться на складе более полугода. Затем его смешивают с остальными компонентами.

Однокомпонентный способ состоит в смешении всех компонентов по технологии холодного рисайклинга.

Смесь в обоих случаях приготавливается без нагрева компонентов и может храниться на складе в закрытой таре длительное время.

Компонентный состав смесей приведен в Таблице 1.

Состав смесей, %% 1 2 3 4 Сфрезерованный
асфальтобетон, фракция 5-15мм 60 60 60 60 Сфрезерованный
асфальтобетон, фракция 0-5мм 16 16 16 16 Отсев дробления фракция 0 – 5 мм 21 21 21 21 Минеральный порошок 3 3 3 3 Цемент: вода 3 : 1,5 Известь: вода 3 : 1,5 Доломитовая мука 3 : 1,5 Битум нефтяной дорожный БНД 70/100 с 5% эмульсии FF 2,0 Органо- битумная эмульсия FF 2,0 2,0 2,0

Результаты испытаний смеси на 3-е сутки показаны в таблице 2

Показатели свойств Одноэтапный метод Двухэтапный метод Состав 4 - Смесь с компаундированным битумом
(битум с добавкой
эмульсии FF) Состав 1 Состав 2 Состав 3 Состав 1 Состав 2 Состав 3 Средняя плотность 2,35 2,38 2,37 2,38 2,43 2,37 2,40 Водонасыщение по объёму 4,6 3,3 4,4 4,4 4,5 4,8 5,5 Пределы прочности, МПа
при 50°С 0,95 1,32 0,50 1,22 0,82 2,0 1,92 - « - при 20°С 1,60 2,70 1,80 2,70 2,76 - « -
при непрямом растяжении
(при 0°С) 0,52 0,50 0,90 0,50 0,58 1,93 2,60 Сдвигоустойчивость tgϕ 0,835 0,743 0,835 0,843 0,767 0,840 0,737 - « - С 0,223 0,82 0,18 0,96 0,64 0,48 0,54 Коэффициент водостойкости 0,93 0,91 0,84 0,96 0,88 0,87 1,0 Коэф. длительн.
водостойкости 0,94 0,80 0,78 0,95 0,75 0,80 0,89

Смесь состава 3, приготовленная по двухэтапному методу была уложена на опытном участке на дороге Москва – Минск при температуре воздуха плюс 3°С и влажном покрытии.

Визуальное наблюдение не выявило дефектов покрытия после 30 суток эксплуатации, несмотря на грузонапряженное движение, низкие температуры воздуха (до минус 10 С), мокрое покрытие, применение шипованных шин и противогололедных материалов.

Изобретение относится к дорожному строительству, а именно к технологии приготовления органоминеральных смесей для строительства и ремонта покрытий автомобильных дорог с одновременной утилизацией старого асфальтобетона при устройстве верхних слоев дорожных одежд и ремонте дорожных покрытий. Технический результат заявленного изобретения заключается в повышении качества холодных асфальтобетонных смесей за счет восстановления качества старого битума в переработанном асфальтобетоне (РАП), повышении устойчивости к воздействию шипованных шин, увеличении строительного сезона, возможности предварительного приготовления и транспортирования смеси на значительные расстояния без ухудшения её качества, а также возможность повторного использования асфальтобетона. Холодная органоминеральная смесь приготовлена без нагревания компонентов и содержит в своем составе минеральные компоненты асфальтобетона, переработанный асфальтобетон фракций 5-15 мм и 0-5 мм и органо-битумную эмульсию в количестве 2% от массы указанных компонентов, причем минеральные компоненты и переработанный асфальтобетон находятся в соотношении от 1:2 до 1:4. Технический результат достигается за счет того, что в качестве вяжущего предлагается применять органо-битумную эмульсию, в которой дисперсионной средой являются органические масла, разжижители или пластификаторы. 2 табл.

Холодная органоминеральная смесь, характеризующаяся тем, что приготовлена без нагревания компонентов, содержащая в своем составе минеральные компоненты асфальтобетона, переработанный асфальтобетон фракций 5-15 мм и 0-5 мм и органо-битумную эмульсию в количестве 2% от массы указанных компонентов, причем минеральные компоненты и переработанный асфальтобетон находятся в соотношении от 1:2 до 1:4.