Результат интеллектуальной деятельности: АСФАЛЬТОБЕТОН

Изобретение относится к дорожно-строительным материалам, в частности к горячим плотным мелкозернистым асфальтобетонным смесям, и может быть использовано в дорожном и аэродромном строительстве для устройства покрытий и оснований, автомобильных дорог промышленных предприятий, в I-III климатических зонах, характеризующихся холодным и влажным климатом.

Известен горячий песчанистый асфальтобетон на активированном кварцевом заполнителе, который содержит в качестве активатора кварцевого песка карбонатный шлам водоумягчения ТЭС в количестве 5-10% от массы песка (патент РФ №2102355, МПК С04В 26/26, С04В 20/10). Известный асфальтобетон содержит, мас. %:

Недостатками асфальтобетона являются - низкая плотность, высокая пористость минерального остова, что приводит к снижению показателей прочности при сжатии, увеличению величины водонасыщения, снижению коэффициента водостойкости и ухудшению эксплуатационных характеристик, а также к сокращению срока службы асфальтобетонного покрытия.

Наиболее близким к предлагаемому является асфальтобетон (А.С. №969804, опубл. 30.10.82), содержащий щебень из мартеновского шлака, горелый формовочный песок, доломитовый минеральный порошок и битум при следующем соотношении компонентов, мас. %:

Недостатками известного асфальтобетона являются низкие показатели прочностных характеристик предела прочности при сжатии при разных температурных режимах, показателя водонасыщения, коэффициента водостойкости.

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

Задача изобретения - разработать состав асфальтобетона с улучшенными физико-механическими свойствами: прочностными характеристиками при разных температурных режимах, показателем водонасыщения и коэффициентом водостойкости; расширить номенклатуру дорожно-строительных материалов в строительной отрасли.

Поставленная задача была решена за счет того, что известный асфальтобетон, содержащий щебень, песок, минеральный порошок и битум, дополнительно содержит отход промышленности - отработанную формовочную смесь, используемую для получения литьевых форм при производстве стальных деталей, причем он содержит щебень фракции от 5 до 20 мм и песок из отсева дробления щебня, при следующем соотношении компонентов, мас. %:

Отличительным существенным признаком предполагаемого изобретения является наличие в составе асфальтобетонной смеси мелкого минерального наполнителя - отработанной формовочной смеси (отхода сталелитейного производства), представляющей собой сыпучий мелкий песок темно-коричневого цвета, без образования конгломератов при длительном его хранении.

Зерновой состав компонентов заявляемого асфальтобетона представлен в таблице 1, где показано процентное содержание минеральных материалов, прошедших через сита с разным размером отверстий при их просеивании.

Получение предлагаемой асфальтобетонной смеси обеспечено применением в качестве исходного сырья (мелкого минерального наполнителя) месторождений Пермского края, недефицитного отхода сталелитейного производства предприятий Приволжского федерального округа. Для производства асфальтобетонной смеси не требуется изменять технологию его приготовления на асфальтобетонном предприятии.

Асфальтобетон готовят следующим образом.

Отработанную формовочную смесь для обеспечения лучшего распределения в составе асфальтобетонной смеси тщательно перемешивают с минеральными материалами: щебнем фракции от 5 до 20 мм и песком из отсева дробления щебня, после чего смесь нагревают до температуры 165-175°С. После нагрева до необходимой температуры к смеси добавляют минеральный порошок, после чего вводят битум и перемешивают полученную смесь в течение 3 минут в мешалке принудительного типа при температуре 150°С.

В лабораторных условиях были приготовлены различные составы асфальтобетонной смеси. Для приготовления смеси использовали: щебень фракции от 5 до 20 мм, песок из отсева дробления щебня, минеральный порошок, отход сталелитейного производства отработанную формовочную смесь, битум марки БНД 90/130. Из приготовленной смеси на прессе под давлением были сформованы асфальтобетонные образцы. Образцы испытывали на соответствие требованиям ГОСТ 9128-2013 "Смеси асфальтобетонные, полимерасфальтобетонные, асфальтобетон, полимерасфальтобетон для автомобильных дорог и аэродромов. Технические условия".

Составы смесей и результаты их испытаний приведены в таблицах 2 и 3.

При содержании в составе асфальтобетона отработанной формовочной смеси менее 5% происходит увеличение предела прочности при сжатии при разных температурных режимах, при этом асфальтобетонная смесь становится более жесткой и менее подвижной, что усложняет проведение работ при устройстве верхних слоев дорожной одежды. При содержании отработанной формовочной смеси более 20% не достигаются требования ГОСТ 9128-2013, предъявляемые к показателю предела прочности при сжатии.

При содержании отработанной формовочной смеси менее 5% происходит увеличение показателя водонасыщения и уменьшение коэффициента водостойкости, что связано с содержанием большого количества свободных пор, которые способствуют проникновению воды и преждевременному разрушению асфальтобетонного покрытия. НО При этом не достигаются требования ГОСТ 9128-2013 по коэффициенту водостойкости.

При содержании отработанной формовочной смеси более 20% происходит уменьшение показателя водонасыщения (при этом не достигаются требования ГОСТ 9128-2013 по показателю водонасыщения) и увеличение коэффициента водостойкости, ЧТО это достигается за счет заполнения свободных пор в структуре асфальтобетона мелким заполнителем, предотвращая попадание воды и преждевременные разрушения покрытий при знакопеременных температурах в весенний о осенний период года.

Наилучший результат показателей предела прочности при сжатии при разных температурных режимах, показателя водонасыщения, а так же коэффициента водостойкости был получен при испытании горячей плотной мелкозернистой асфальтобетонной смеси с содержанием отработанной формовочной смеси 12%.

Улучшение физико-механических свойств асфальтобетона с применением в качестве мелкого заполнителя отработанной формовочной смеси приводит к улучшению эксплуатационных характеристик асфальтобетона: устойчивости к колееобразованию в период высоких летних температур, к воздействию воды и влиянию знакопеременных температур, что в конечном итоге продлевает срок службы асфальтобетонного покрытия.

Таким образом, создана горячая плотная мелкозернистая асфальтобетонная смесь типа Б марки I с недефицитным мелким минеральным материалом - отработанной формовочной смесью, обладающая требуемыми прочностными характеристиками, и низкой стоимостью по сравнению с аналогичными традиционными асфальтобетонами, что позволяет расширить номенклатуру материалов используемых в дорожно-строительной отрасли.