Стабилизирующая добавка для щебеночно-мастичной асфальтобетонной смеси и способ ее получения

Стабилизирующая добавка для щебеночно-мастичной асфальтобетонной смеси и способ ее получения

Реферат

Изобретение относится к стабилизирующим добавкам на основе битума, которые используются в асфальтобетонных смесях и могут найти применение при изготовлении дорожных покрытий при использовании щебеночно-мастичных асфальтобетонов.

Битум является традиционно основной добавкой при строительстве дорожного полотна (устройстве верхнего слоя автодорог, мостов). Однако для улучшения его технологических и эксплуатационных характеристик (физико-механических свойств) в него вводят различные модифицирующие добавки, наполнители.

Известна стабилизирующая добавка, включающая битум и модификатор, в качестве которого используют этиленпропиленовый эластомер, и инертный наполнитель, такой как слюда, карбонат кальция. Композицию изготавливают в виде гранул (Патент США №4829109).

Недостатками известной добавки является то, что резиновая крошка может выделяться из покрытия в процессе формования полотна и эксплуатации.

Известна стабилизирующая добавка для щебеночно-мастичного асфальтобетона, включающая битум, полимер, минеральное масло, резиновую крошку (Патент РФ №2158742). Добавку получают в виде твердой массы, которая хорошо режется и может быть легко введена в заданном соотношении в разогретый битум.

Недостатком известной добавки является дороговизна и повышенная липкость.

Наиболее близкой по технической сущности и достигаемому эффекту является стабилизирующая добавка для щебеночно-мастичного асфальтобетона в виде гранул, включающая битум и в качестве структурообразователя подвальный и/или пух распыл, представляющий собой отход хлопчатобумажного производства, при следующем соотношении компонентов состава, мас.%:

Указанный отход	- 60-90
Битум	- остальное

(Патент РФ №2273615, С08L 95/00, 2006 г.).

Недостатком известной стабилизирующей добавки является малотоннажность подвального пуха и пуха распыла, не позволяющая удовлетворить потребность дорожного строительства.

Задачей изобретения является создание стабилизирующей добавки для щебеночно-мастичной асфальтобетонной смеси, обладающей способностью сорбировать вяжущее в асфальтобетонных смесях на базе дешевых исходных компонентов, являясь одновременно армирующим и структурообразующим ингредиентом, получаемой в гранулированной форме, удобной при транспортировке и дозировании в щебеночно-мастичную асфальтобетонную смесь при условии ее равномерного распределения в технологической массе.

Поставленная задача решается так, что стабилизирующая добавка для щебеночно-мастичной асфальтобетонной смеси в виде гранул, включающая битум и структурообразователь, в качестве структурообразователя содержит предварительно обработанную льняную солому (ПОЛС) при соотношении ПОЛС: битум как (1-3):(1-2) соответственно.

В варианте стабилизирующая добавка по п.1 дополнительно содержит реагент Неозон Д при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Стабилизирующая добавка по п.1	- 95-99
Неозон Д	- остальное,

а также так, что в способе получения стабилизирующей добавки по п.1, включающем смешение битума и структурообразователя и гранулирование, в качестве структурообразователя берут льняную солому, которую предварительно замачивают в щелочном растворе, содержащем поверхностно-активное вещество (ПАВ), затем подвергают термомеханохимической активации, промывают, сушат, распушают.

Подготовку льняной соломы осуществляют следующим образом. В бучильный чан с рубашкой и перемешивающим устройством помещают расчетное количество льняной соломы, водный раствор щелочи NaOH 1,5-3,0% концентрации с добавлением поверхностно-активного вещества (ПАВ) - 0,5-1%. Замачивание ведут в течение 15-60 минут при Т=100°С, гидромодуль 1: 20. Полученный продукт в виде водяной пульпы подают в термомеханохимический активатор, где обрабатывают в течение 5-12 минут при температуре 100°С. Затем полученную полуцеллюлозу промывают умягченной водой с целью удаления остатков щелочи, сушат до влажности 6% и распушают. Получают предварительно обработанную льняную солому (ПОЛС).

В качестве ПАВ берут, например, синтанол АЛМ-10 по ТУ 6-14-864-88.

В качестве льняной соломы берут лен-межеумок, лен-долгунец, лен-кудряш.

Приводим конкретный пример обработки льняной соломы.

Пример 1. Берут 1 кг соломы льна-кудряша. Замачивают в 20 л 3%-ного водного раствора NaOH и 0,5% синтанола АЛМ-10 при температуре 100°С в течение 15 минут. Затем подвергают термомеханохимической активации, пропуская через модифицированный лабораторный аппарат АШ-50, при температуре 100°С в течение 7 минут и промывают умягченной водой до нейтральной среды (рН=7). Далее полученную полуцеллюлозу отжимают, сушат до содержания влаги 6% и распушают на дезинтеграторе.

Пример 2-4 ведут аналогично примеру 1, изменяя концентрацию реагентов и режимы получения ПОЛС.

Физико-механические свойства ПОЛС определяют по ГОСТ 31015-2002.

Данные сведены в таблицу 1.

Таблица 1
№ п/п	Вид льняной соломы	Кол-во соломы, г	Технологические параметры получения ПОЛС	Показатели физико-механических свойств ПОЛС
Концентрация NaOH, %	Концентрация ПАВ, %	Замочка при 100°С, τ, мин	Термомеханохимическая активация при 100°С, τ, мин	Влажность, %	Термостойкость при 220°С по изменению массы при прогреве, %	Содержание волокон длиной от 0,1 мм до 2,0 мм, %
1	Лен-кудряш	1000	3	0,5	15	12	6,5	6,9	94,0
2	Лен-межеумок	500	2,5	0,7	20	10	7,0	6,3	87,1
3	Лен долгунец	200	2,0	0,9	40	7	7,3	6,7	83,5
4	Лен-кудряш	200	1,5	1,0	60	5	7,9	7,0	89,3

Перед смешением ПОЛС с битумом битум разогревают до температуры плавления в соответствии с маркой битума.

В качестве битума берут битумы нефтяные дорожные вязкие марок БНД 60/90, БНД 90/130, БН 90/130 по ГОСТ 22245-90, БДУ 70/100 по ТУ 38.1011356-91 и полимерно-битумное вяжущее ПБВ 60.

Смешение ПОЛС и битума и формование стабилизирующей добавки в виде гранул проводят в экструдере, совмещенном с гранулятором, при соотношении ПОЛС: битум как (1-3):(1-2) соответственно (таблица 2).

Пример 5. К 90 г распушенной ПОЛС добавляют 60 г расплавленного битума марки БН 90/130. Все тщательно перемешивают до получения однородной массы и формуют с помощью экструдера-гранулятора марки ЭК-ГР-75/1400.

Пример 6-8. Стабилизирующую добавку готовят аналогично примеру 5, изменяя соотношение компонентов и марку битума.

Как вариант в стабилизирующую добавку при смешении вводят реагент Неозон Д (См. примеры 9,10, таблица 2).

Неозон Д - товарная форма химического реагента N-фенил-β-нафтиламина (О.Я.Нейланд. Органическая химия. М., Изд-во «Высшая школа», 1990. стр.415).

Таблица 2
№п/п	ПОЛС № примера из табл.1, %	Битум марки, %	Неозон Д, %
5	№1	БН 90/130	-
	60	40
6	№2	БДУ 70/100	-
	50	50
7	№3	ПБВ 60	-
	34	66
8	№4	БН 90/130	-
	75	25
9	№1	БНД 90/130
	35	60	5
10	№3	БНД 60/90
	59	40	1

Стабилизирующую добавку по примерам 5-10 в виде гранул добавляют при смешении в разогретые готовые щебеночно-мастичные асфальтобетонные (ЩМА) смеси, которые готовят путем смешения щебня, минерального порошка, песка и битума в соответствии с требованиями ГОСТ 31015-2002 или в процессе приготовления ЩМА смесей видов: ЩМА-10, ЩМА-15, ЩМА-20 (См. таблицу 3).

Щебеночно-мастичные асфальтобетонные смеси должны быть устойчивыми к расслаиванию в процессах транспортирования, загрузки-выгрузки и формованию дорожного покрытия. Устойчивость к расслаиванию определяют по показателю отекания вяжущего согласно ГОСТ 31015-2002.

Таблица 3
№ п/п	Стабилизирующая добавка, %	Виды смесей, %	Показатель стекания, %
1	№50,2	ЩМА-1099,8	0,1
2	№60,25	ЩМА-1599,75	0,09
3	№70,3	ЩМА-2099,7	0,13
4	№80,35	ЩМА-1099,65	0,17
5	№90,45	ЩМА-1599,55	0,08
6	№100,5	ЩМА-2099,5	0,07

По представленным данным видно, что стабилизирующая добавка соответствует требованиям ГОСТ 31015-2002 и получают ее из доступного экологически чистого сырья в достаточных количествах имеющегося в России.

1. Стабилизирующая добавка для щебеночно-мастичной асфальтобетонной смеси в виде гранул, включающая битум и струкурообразователь, отличающаяся тем, что в качестве структурообразователя добавка содержит предварительно обработанную льняную солому (ПОЛС) при соотношении ПОЛС: битум как (1-3):(1-2) соответственно.

2. Стабилизирующая добавка для щебеночно-мастичной асфальтобетонной смеси в виде гранул по п.1, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит реагент Неозон Д при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Стабилизирующая добавка по п.1	95-99
Неозон Д	остальное

3. Способ получения стабилизирующей добавки по п.1, включающей смешение битума и структурообразователя и последующее гранулирование, отличающийся тем, что в качестве структурообразователя берут льняную солому, которую предварительно замачивают в щелочном растворе с ПАВ, затем подвергают термомеханохимической активации, промывают, сушат, распушают.