Холодная смесь для ремонта асфальтобетонных дорожных покрытий

Холодная смесь для ремонта асфальтобетонных дорожных покрытий

Реферат

Изобретение относится к области строительных материалов и может быть использовано при проведении ремонтно-восстановительных работ, в частности, при ремонте асфальтобетонных дорожных покрытий.

В дальнейшем при описании разработанного технического решения будут использованы следующие термины:

- «соляровое масло». Соляровое масло представляет собой продукт перегонки нефти и каменноугольного дегтя, удельный вес 0,85, предпочтительно используемый как дизельное топливо, а также как смазочный материал;

-микрофибра - волокна, длина которых менее 1 мм, а толщина меньше 0,1 мм;

- наномодифицированная микрофибра - волокна микрофибры с нанесенными на них углеродными наночастицами (нанотрубками) размером (10÷100)·10^-9м;

- слеживаемость смеси определяют по числу ударов падающего груза на уложенную конусом смесь, после которого смесь рассыпается. Условия проведения испытаний определены по ГОСТ 12801;

- индекс когезии характеризует устойчивость полученной смеси к воздействию транспортных нагрузок. Его определение проводят с использованием прибора, разработанного СоюздорНИИ, по относительному изменению потери массы образца;

- устойчивость к расслаиванию (ГОСТ 31015) определяют по стеканию битума после разогрева порции смеси.

Известна (SU, авторское свидетельство 975754, 1982) смесь, содержащая битум, песок и отходы производства - тяжелые сланцевые фусы, в состав которых входят сланцевая смола, вода и минеральная часть.

Недостатком известной смеси следует признать непригодность ее для ремонта асфальтобетонных покрытий.

Известна также (SU, авторское свидетельство 742407, 1980) асфальтобетонная смесь, содержащая битум, песок и отходы производства капролактама - отработанный фильтровальный порошок трепела.

Недостатком известной смеси следует признать непригодность ее для ремонта асфальтобетонных покрытий.

Известна также асфальтобетонную смесь по ГОСТ 9128-97 «Смеси асфальтобетонные дорожные, аэродромные и асфальтобетон» М., МНТКС, 1998, содержащая битум, минеральный порошок и песок.

Недостатком известной смеси следует признать непригодность ее для ремонта асфальтобетонных покрытий.

В качестве ближайшего аналога разработанного технического решения можно признать (Козлова Е.Н. Холодный асфальт. М., «Автотранспорт», 1958, стр.42) состав смеси, содержащий минеральный материал (предпочтительно, щебень одной фракции 5÷10 мм) и битум, жидкий или разжиженный с использованием разжижителей, который наносят на частицы минерального материала.

Недостатком известного способа можно признать слеживаемость при хранении, расслоение смеси при хранении, низкую морозоустойчивость, низкую влагостойкость, а также слабую адгезию битума, в том числе и разжиженного, к частицам минерального сырья.

Техническая задача, решаемая посредством разработанного технического решения, состоит в получении состава, пригодного для ремонта асфальтобетонных покрытий.

Технический результат, получаемый при реализации разработанного состава, состоит в повышении морозоустойчивости и влагостойкости полученного нового участка асфальтобетонного покрытия при значительной адгезии битума к минеральным частицам.

Для достижения предложенного технического результата предложено использовать холодную смесь для ремонта асфальтобетонных дорожных покрытий, содержащую минеральный материал - щебень, битум, соляровое масло, органическую жирную кислоту, полиэтиленполиамин, наномодифицированную базальтовую микрофибру и целлюлозную микрофибру при следующем соотношении масс:

битум	4,5÷7,0% от массы щебня,
соляровое масло	20÷25% от массы битума,
органическая жирная кислота	8÷16% от массы битума,
полиэтиленполиамин	5÷12 от массы битума,
целлюлозная микрофибра	3÷5 от массы битума,
наномодифицированная
базальтовая микрофибра	1÷3% от массы битума.

В составе смеси могут быть использованы любые жирные (высшие непредельные) кислоты - стеариновая, пальметиновая, олеиновая, а также отходы производства, содержащие указанные кислоты: таловое масло, продукты разложения природных жиров и т.д. Предпочтительно использовать щебень узкой фракции, в частности фракцию щебня 5÷10 мм.

Предпочтительно используют целлюлозную микрофибру, модифицированную нанесением слоя лигносульфоната, предпочтительно в количестве 10-30% от массы целлюлозной микрофибры.

Также целлюлозную микрофибру могут использовать в гранулированной форме, при этом гранулы содержат дополнительно введенное количество битума, минеральный порошок, лигносульфонат при следующем соотношении компонентов, мас.%:

битум	20÷25,
минеральный порошок	10÷15,
лигносульфонат	5÷10%,
целлюлозная микрофибра	остальное.

В качестве минерального порошка преимущественно используют тонкоизмельченные (до размеров менее 100 микрон) карбонат магния и/или карбонат кальция.

В разработанный состав смеси входят как вещества с кислотными группами (битум, соляровое масло, жирные кислоты), так и вещество с аминогруппами (полиэтиленполиамин). В результате их взаимодействия в пленке битума на поверхности частиц минерального материала (кусков щебня) образуется объемная каркасная структура. Образованию указанной объемной каркасной структуры способствует также наличие двойных связей в жирных кислотах, а также присутствие микрофибры. Аминные группы полиэтиленполиамина дополнительно увеличивают адгезию битума к поверхности кусков щебня.

Использование в смеси наномодифицированной базальтовой микрофибры способствует пластификации битума и снижению расхода солярового масла, а также структурированию пленки мастики на поверхности минерального материала - щебня.

Использование в смеси целлюлозной микрофибры, в том числе и гранулированной, способствует увеличению и удержанию в пленке мастики битума, что приводит к увеличению долговечности смеси при ее хранении, а также срока службы отремонтированного с использованием разработанной смеси участка асфальтобетонного покрытия.

При перемешивании целлюлозной фибры с битумом происходит взаимодействие составляющих их молекул за счет водородных связей, а также сил Ван-дер-Ваальса, действие которых возникает за счет непосредственного контакта ароматических колец молекул битума с глюкозными остатками макромолекул целлюлозы. Кроме того, волокна целлюлозной микрофибры впитывают битум действием субмикропор, пронизывающих волокнистый материал фибры.

Модифицирование целлюлозной микрофибры лигносульфонатом позволяет, за счет поверхностно-активных свойств молекул лигносульфоната, создать пленку влаги на поверхности сформированных гранул холодного асфальта, что предупреждает слеживаемость гранул смеси. На образование влагозащитной пленки на поверхности гранул также оказывает влияние гидрофильность целлюлозной микрофибры, волокна которой оказываются на поверхности гранул холодного асфальта.

При приготовлении смеси первоначально разогревают смесь битума и солярового масла до температуры примерно 100÷120°С. В полученную разогретую смесь битума и солярового при перемешивании добавляют полиэтиленполиамин и жирную кислоту с получением мастики. Одновременно разогревают щебень до температуры 60÷100°С. Разогретый щебень перемешивают с микрофиброй. Затем при перемешивании в смесь щебня и микрофибры вливают мастику. Образующиеся гранулы охлаждают до температуры окружающей среды, фасуют в мешки и хранят до использования.

Полученную смесь наносят на места асфальтобетонного покрытия, подлежащие ремонту. Желательно, перед нанесением смеси очистить место ремонта от загрязнений.

Возможны два варианта ремонта дорожного покрытия.

По первому варианту место, подлежащее ремонту, заполняют гранулами холодной смеси и последующим разравниванием выложенной холодной смеси и уплотнением ее действием любого подходящего виброоборудования.

По второму варианту гранулы смеси насыпают на место, подлежащее ремонту, горкой, которую затем разравнивают и уплотняют скаты проезжающего транспорта.

В дальнейшем сущность изобретения будет раскрыта с использованием следующих примеров реализации.

Пример 1.

В емкость для приготовления смеси помещают битум в количестве 5 кг, соляровое масло в количестве 1,25 кг, разогревают при перемешивание до температуры 110°. В разогретую массу добавляют полиэтиленполиамин в количестве 0,3 кг, олеиновую кислоту в количестве 0,5 кг и перемешивают до получения однородной массы. Подогревают 100 кг щебня фракции 5÷10 мм до температуры 80°С и смешивают со 0,1 кг наномодифицированной базальтовой микрофирбы и 0,2 кг целлюлозной микрофибры. Вливают при перемешивании в бетономешалке полученную мастику в смесь щебня и микрофибры. Полученные гранулы после охлаждения помещают в тару.

Параметр слеживаемости полученного продукта составил 3 удара при допустимых значениях 1-5 ударов; индекс когезии - 75% при норме - не менее 65%; устойчивость к расслоению - 0,18% при норме - не более 0,20%.

Пример 2.

Условия проведения эксперимента соответствуют условию проведения эксперимента по примеру 1, но использовали: битум в количестве 6 кг, соляровое масло в количестве 1,3 кг, олеиновую кислоту в количестве 0,7 кг, полиэтилендиамин в количестве 0,4 кг, наномодифицированную базальтовую микрофибру в количестве 0,12 кг, гранулированную целлюлозную микрофибру в количестве 0,25 кг, смесь битума и солярового масла разогревали до температуры 120°С, щебень - до температуры 90°С.

Параметр слеживаемости составил 3 удара (в пределах нормы 1-5 ударов); индекс когезии - 80% (выше нижнего предела нормы - 0,65%); устойчивость к расслоению - 0,15% (ниже верхнего предела нормы - 0,20%).

Пример 3.

Условия проведения эксперимента соответствуют условию проведения эксперимента по примеру 1, но использовали: битум в количестве 4,0 кг, соляровое масло в количестве 0,6 кг, олеиновую кислоту в количестве 0,5 кг, полиэтиленполиамин в количестве 0,3 кг, наномодифицированную базальтовую микрофибру в количестве 0,05 кг, гранулированную целлюлозную микрофибру в количестве 0,10 кг, смесь битума и солярового масла разогревали до температуры 100°С, щебень - до температуры 60°С.

Параметр слеживаемости составил 2 удара (в норме 1-5); индекс когезии - 45% (ниже нормы 0,65%); устойчивость к слеживанию - 0,12% (в норме - менее 0,20%).

Пример 4.

Условия проведения эксперимента соответствуют условию проведения эксперимента по примеру 1, но использовали: битум в количестве 5 кг, соляровое масло в количестве 1,5 кг, олеиновую кислоту в количестве 0,6 кг, полиэтилендиамин в количестве 0,4 кг, наномодифицированную базальтовую микрофибру в количестве 0,15 кг, гранулированную целлюлозную микрофибру в количестве 0,15 кг, смесь битума и солярового масла разогревали до температуры 100°С, щебень - до температуры 60°С.

Параметр слеживаемости составил 5 ударов (в норме); индекс когезии - 70% (в норме); устойчивость к расслоению - 0,35% (выше нормы).

Пример 5.

Условия проведения эксперимента соответствуют условию проведения эксперимента по примеру 1, но использовали: битум в количестве 6 кг, соляровое масло в количестве 1,2 кг, олеиновую кислоту в количестве 0,9 кг, полиэтиленполиамин в количестве 0,5 кг, наномодифицированную базальтовую микрофибру в количестве 0,18 кг, гранулированную целлюлозную микрофибру в количестве 0,30 кг, смесь битума и солярового масла разогревали до температуры 100°С, щебень - до температуры 100°С.

Параметр слеживаемости составил 1 удар (норма); индекс когезии - 85% (норма); устойчивость к расслоению - 0,10% (норма).

Пример 6.

Условия проведения эксперимента соответствуют условию проведения эксперимента по примеру 1, но использовали: битум в количестве 7 кг, соляровое масло в количестве 1,75 кг, таловое масло (в пересчете на олеиновую кислоту) в количестве 1,05 кг, полиэтиленполиамин в количестве 0,7 кг, наномодифицированную базальтовую микрофибру в количестве 0,2 кг, гранулированную целлюлозную микрофибру в количестве 0,35 кг, смесь битума и солярового масла разогревали до температуры 90°С, щебень - до температуры 70°С.

Параметр слеживаемости - 4 удара (норма); индекс когезии - 80% (норма); устойчивость к расслоению - 0,20% (норма).

Пример 7.

Условия проведения эксперимента соответствуют условию проведения эксперимента по примеру 1, но использовали: битум в количестве 8 кг, соляровое масло в количестве 2,4 кг, олеиновую кислоту в количестве 2,0 кг, полиэтиленполиамин в количестве 0,8 кг, наномодифицированную базальтовую микрофибру в количестве 0,2 кг, гранулированную целлюлозную микрофибру в количестве 0,3 кг, смесь битума и солярового масла разогревали до температуры 120°С, щебень - до температуры 90°С.

Параметр слеживаемости - 7 ударов (выше нормы); индекс когезии - 80% (норма); устойчивость к расслоению - 0,6% (выше нормы).

Пример 8.

Условия проведения эксперимента соответствуют условию проведения эксперимента по примеру 1, но использовали: битум в количестве 8 кг, соляровое масло в количестве 2,4 кг, олеиновую кислоту в количестве 0,7 кг, полиэтиленполиамин в количестве 0,4 кг, наномодифицированную базальтовую микрофибру в количестве 0,32 кг, гранулированную целлюлозную микрофибру в количестве 0,24 кг, смесь битума и солярового масла разогревали до температуры 130°С, щебень - до температуры 100°С.

Параметр слеживаемости составил 10 ударов (выше нормы); индекс когезии - 60% (ниже нормы); устойчивость к расслоению - 1,30% (выше нормы).

Используемое изобретение позволяет повысить адгезионную способность, морозоустойчивость и влагостойкость полученных ремонтных покрытий асфальтобетона.

1. Холодная смесь для ремонта асфальтобетонных дорожных покрытий, содержащая минеральный материал и битум, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит соляровое масло, органическую жирную кислоту, полиэтиленполиамин, наномодифицированную базальтовую микрофибру и целлюлозную микрофибру при следующем соотношении, мас.%:

битум	4,5÷7% от массы щебня
соляровое масло	20÷25% от массы битума
жирная органическая кислота	8÷16% от массы битума
полиэтиленполиамин	5÷12% от массы битума
наномодифицированная
базальтовая микрофибра	1÷3% от массы битума
целлюлозная микрофибра	3÷5% от массы битума

2. Смесь по п.1, отличающаяся тем, что она содержит в качестве органической жирной кислоты олеиновую кислоту.

3. Смесь по п.1, отличающаяся тем, что в качестве носителя органической жирной кислоты она содержит таловое масло.

4. Смесь по п.1, отличающаяся тем, что она содержит фракцию щебня 5÷10 мм.

5. Смесь по п.1, отличающаяся тем, что использована целлюлозная микрофибра, модифицированная нанесением слоя лигносульфоната.

6. Смесь по п.5, отличающаяся тем, что масса лигносульфоната составляет 10-30% от массы целлюлозной микрофибры.

7. Смесь по п.1, отличающаяся тем, что использована гранулированная целлюлозная микрофибра.

8. Смесь по п.7, отличающаяся тем, что гранулы целлюлозной микрофибры содержат:

битум	20÷25 мас.%
минеральный порошок	10÷15 мас.%
лигносульфонат	5÷10 мас.%
целлюлозная микрофибра	остальное