АСФАЛЬТОБЕТОН Российский патент 2024 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, включающая наполнитель, состоящий из щебня (53-65%), песка из отсевов дробления (18-28%) и активированного минерального порошка (17 - 23%), полимерно-битумное вяжущее (ПБВ) (4,4-5,7% сверх массы минеральных компонентов) и стабилизирующую добавку - минеральные волокна асбеста (2-7%) (см. Обзорную информацию "Строительство дорожных и аэродромных покрытий из щебеночно-мастичных асфальтобетонных смесей". - М.: Издательство "Информавтодор", 2003. - с.2, 31-33, 39.

Недостатком известной асфальтобетонной смеси является неудовлетворительная долговечность покрытия ввиду того, что ПБВ, входящее в состав асфальтобетонной смеси, имеет невысокую устойчивость к расслоению, вследствие этого неудовлетворительную адгезию ПБВ с поверхностью наполнителя.

Известна так же горячая асфальтобетонная смесь (патент РФ 2196751), содержащая, мас.%: щебень фракции 5-20 мм - 32,6-40,8; песок - отсев дробления фракции до 5 мм - 13,0-16,0; фрезерованный асфальтобетон фракции до 15 мм - 26,0-28,0; масляный раствор синтетического высокомолекулярного полибутадиенового каучука - 0,2-0,4; асфальтовое вяжущее вещество - 20,0-23,0.

Указанная смесь, помимо сложности технологии приготовления в производственных условиях, отличается использованием дорогостоящего полимерного компонента и повышенным количеством асфальтового вяжущего вещества, что компенсирует снижение стоимости смеси за счет применения фрезерованного асфальтобетона. Однако, авторы не учитывают изменение гранулометрического состава фрезерованного асфальтобетона после прогрева в асфальтомесительной установке, а из-за разнородности его свойств и типа при промышленном применении неизбежно возникнут трудности с поддержанием постоянного гранулометрического состава асфальтобетона.

В качестве прототипа принята асфальтобетонная смесь, содержащая щебень (30 - 60%), песок (10 - 30%), минеральный порошок (3 - 18%) и битум (4,0 - 9,0% сверх массы минеральных компонентов), рационально подобранные в соответствии с требованиями стандарта (ГОСТ 9128-2013 «Смеси асфальтобетонные, полимерасфальтобетонные, асфальтобетон, полимерасфальтобетон для автомобильных дорог и аэродромов» МГС, Москва, Стандартинформ, 2014).

Признаками прототипа, совпадающими с существенными признаками заявляемого изобретения, являются - щебень, песок из отсевов дробления, минеральный порошок и битум.

Недостатком прототипа следует признать использование в своем составе только природных сырьевых материалов, стоимость которых возрастает с каждым годом, что в целом увеличивает стоимость дорожного строительства.

Задачей, на решение которой направлено заявляемое изобретение, является расширение дорожно-строительных материалов, используемых для производства асфальтобетонов с эксплуатационными характеристиками и физико-механическими свойствами, соответствующими стандарту на асфальтобетон, за счет использования отходов полиэтилена низкого давления и моторного масла.

Поставленная задача была решена за счет того, что известный асфальтобетон, содержащий щебень, песок из отсевов дробления, минеральный порошок и битум, согласно изобретению, в качестве вяжущего и структурорегулирующего материала дополнительно содержит полиэтилен низкого давления, измельченный до размера частиц от 0,5 до 45 мм (обеспечивается армирование асфальтобетона), загрязнённый моторными маслами, причем он содержит щебень фракций 11,2-16 мм и 4 - 8 мм при следующем соотношении ингредиентов, мас. %: щебень фракции 11,2-16 мм (28-35%) и фракции от 4 до 8мм (28-35%); песок дробленый (отсев дробления) фракции 0-4мм (28-36%); минеральный порошок (3-7%); битум 5,3-5,8% (сверх 100 мас. % минеральной части), полиэтилен низкого давления 3 - 20 (сверх 100 мас. % битума), моторное масло 0,1 - 5 % от массы полиэтилена низкого давления.

Отличительными признаками предлагаемого изобретения от заявляемого по прототипу являются: использование в качестве вяжущего и структурорегулирующего материала измельченного до размера частиц от 0,5 до 45 мм полиэтилена низкого давления, загрязнённого моторными маслами; использование щебня фракций 11,2-16 мм и 4 - 8мм; иное количественное соотношение используемых ингредиентов, мас. %: щебень фракции 11,2-16 мм - 28-35 и фракции от 4 до 8мм - 28-35; песок из отсевов дробления - 28-36; минеральный порошок - 3-7; битум - 5,3-5,8 (сверх 100 мас. % минеральной части); полиэтилен низкого давления - 3 - 20 (сверх 100 мас. % битума); моторное масло от 0,1 до 5% от массы полиэтилена низкого давления.

Использование в составе асфальтобетонной смеси измельчённого полиэтилена низкого давления до размера частиц от 0,5 до 45 мм в количестве 3-20 сверх 100 мас.% битума, загрязненных остатками моторных масел (от 0,1 до 5% от массы полиэтилена низкого давления) обеспечивает создание, в структуре асфальтобетона, каркаса из частиц полиэтилена, который позволяет более эффективно распределить внешние усилия от колес транспорта на нижележащие слои дорожной одежды.

Содержание моторного масла в количестве более 5 % от массы полиэтилена нецелесообразно, т.к. это приводит к разжижению битума и изменению его физико-механических свойств.

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. Щебень, фракция 11,2-16 мм и 4 до 8 мм в соответствии с ГОСТ 32703-14 «Дороги автомобильные общего пользования. Щебень и гравий из горных пород. Технические требования»

2. Песок из отсевов дробления, фракция от 0 до 4 мм в соответствии с ГОСТ 32730-2014 «Дороги автомобильные общего пользования. Песок дробленный. Технические требования».

4. Полиэтилен низкого давления 3 - 20%, крупность отдельных частиц не более 45 мм.

5. Моторное масло (содержание от 0,1 до 5 % от массы полиэтилена низкого давления).

6. Битум БНД 70/100 (сверх 100% минеральной части), в соответствии с ГОСТ 22245-90 «Битумы нефтяные дорожные. Технические условия».

7. Минеральный порошок ГОСТ 32761-2014.

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 измельченный полиэтилен низкого давления (отходы потребления, загрязненные моторным маслом) до размера частиц от 0,5 до 45 мм вводят в битум, разогретый до температуры 165-175°С. После перемешивания и доведения температуры смеси битума и полиэтилена низкого давления до требуемой, в зависимости от вида производимого асфальтобетона, смешивают с минеральной частью асфальтобетонной 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, %: щебень фракции 11,2-16 мм (28%) и фракции от 4 до 8мм (32%); песок дробленый (отсев дробления) фракция 0-4мм (36%); минеральный порошок (4%); битум БНД 70/100 (5,3% сверх 100 мас. % минеральной части), полиэтилен низкого давления (3% сверх 100 мас. % битума), моторное масло (0,1% от массы полиэтилена низкого давления).

Смесь 2, %: щебень фракции 11,2-16 мм (35%) и фракции от 4 до 8мм (30%); песок дробленый (отсев дробления) фракция 0-4мм (32%); минеральный порошок (3%); битум БНД 70/100 (5,5% сверх 100 мас. % минеральной части), полиэтилен низкого давления (10% сверх 100 мас. % битума), моторное масло (3% от массы полиэтилена низкого давления).

Смесь 3, %: щебень фракции 11,2-16 мм (35%) и фракции от 4 до 8мм (28%); песок дробленый (отсев дробления) фракция 0-4мм (31%); минеральный порошок (6%); битум БНД 70/100 (5,8% сверх 100 мас. % минеральной части), полиэтилен низкого давления (15% сверх 100 мас. % битума), моторное масло (5% от массы полиэтилена низкого давления).

Смесь 4, %: щебень фракции 11,2-16 мм (30%) и фракции от 4 до 8мм (35%); песок дробленый (отсев дробления) фракция 0-4мм (28%); минеральный порошок (7%); битум БНД 70/100 (5,8% сверх 100 мас. % минеральной части), полиэтилен низкого давления (20% сверх 100 мас. % битума), моторное масло (2% от массы полиэтилена низкого давления).

Физико-механические показатели полученных асфальтобетонов представлены в таблице:

ПОКАЗАТЕЛИ ГОСТ 9128-2013 Смесь 1 Смесь 2 Смесь 3 Смесь 4 Пористость минеральной части по объему, % 14,0 - 19,0 15,5 17,5 18,3 18,8 Остаточная пористость по объему, % 2,5 - 5,0 2,1 2,7 2,9 2,8 Водонасыщение, по объему, % 1,5 - 4,0 1,5 2,1 2,3 2,3 Предел прочности при сжатии, МПа - при температуре 20 °С, > 2,5 3,98 4,48 4,55 4,40 - при температуре 50°С, > 1,0 1,97 2,26 2,36 2,33 - при температуре 0°С, < 11,0 10,53 9,46 9,25 8,80 Коэффициент водостойкости, Не менее 0,90 1,00 1,00 0,98 0,95 Коэффициент водостойкости при длительном водонасыщении, Не менее 0,85 0,96 0,93 0,93 0,91 Сдвигоустойчивость по:
- коэффициенту внутреннего трения, Не менее 0,87 0,96 0,93 0,91 0,89 - сцеплению при сдвиге при температуре 50°С, МПа, Не менее 0,25 0,41 0,60 0,65 0,55 Трещиностойкость, при расколе при 0°С, МПа 2,5-6,0 3,55 3,33 3,10 2,90 Средняя плотность, г/см3 - 2,57 2,50 2,44 2,38

Таким образом, создана горячая мелкозернистая асфальтобетонная смесь с добавлением измельченной тары из ПНД, содержащей 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 дорожно-строительных материалов, используемых для производства асфальтобетонов с соответствующими эксплуатационными характеристиками и физико-механическими свойствами. Асфальтобетон содержит компоненты в следующем соотношении, мас.%: щебень фракции 11,2-16 мм - 28-35 и фракции 4-8 мм - 28-35; песок из отсевов дробления - 28-36; минеральный порошок - 3-7; битум - 5,3-5,8 (сверх 100 мас.% минеральной части); полиэтилен низкого давления - 3-20 (сверх 100 мас.% битума); моторное масло 0,1-5% от массы полиэтилена низкого давления. 1 табл.

Асфальтобетон, содержащий щебень, песок из отсевов дробления, минеральный порошок и битум, отличающийся тем, что дополнительно содержит измельченный до размера частиц от 0,5 до 45 мм полиэтилен низкого давления, загрязненный моторными маслами, причем он содержит щебень фракций 11,2-16 мм и 4-8 мм при следующем соотношении ингредиентов, мас.%: щебень фракции 11,2-16 мм - 28-35, щебень фракции 4-8 мм - 28-35, песок из отсевов дробления - 28-36, минеральный порошок - 3-7, битум - 5,3-5,8 сверх 100 мас.% минеральной части, полиэтилен низкого давления - 3-20 сверх 100 мас.% битума, моторное масло - 0,1-5% от массы полиэтилена низкого давления.