Способ получения асфальтобетонной смеси

Способ получения асфальтобетонной смеси

Реферат

Изобретение относится к области строительных материалов, содержащих органическое связующее, и может быть использовано при приготовлении асфальтобетонных смесей, применяемых для устройства покрытий автомобильных дорог, а также ремонта дорожного покрытия с выполнением жестких требований к долговечности и водостойкости.

Традиционная технология получения асфальтобетонных смесей состоит в разогреве минеральной части смеси, включающей крупную фракцию и мелкодисперсную (минеральный порошок), с последующим смешением разогретой минеральной части с разогретым битумом.

При перемешивании минеральный порошок в силу высокой химической активности образует прочные агрегаты, что препятствует получению однородной смеси и увеличению прочности всего материала.

Для предотвращения указанного нежелательного эффекта были предложены различные методы.

В частности, было предложено (SU, авторское свидетельство 391215) осуществлять предварительную тепловую обработку битума путем его предварительного подогрева с последующим нагревом до рабочей температуры, причем предварительно подогретый битум распыляли с использованием форсунки с получением капелек размером 0,01-0,2 мм с последующим пропусканием капелек через магнитное поле в противотоке нагретого газа. Обработанные указанным способом частицы битума использовали для приготовления битумоминеральных смесей.

При использовании подготовленного подобным образом битума все же не удается полностью устранить указанный нежелательный эффект.

Известен также (SU, авторское свидетельство 734331) способ приготовления битумоминеральной смеси путем перемешивания компонентов смеси направленными навстречу друг другу потоками.

Недостатком известного способа следует признать невозможность получения однородной битумоминеральной смеси, что приводит к отсутствию возможности получения однородной асфальтобетонной смеси.

Известен (Н.В.Медведев. Опыт использования гранулированного асфальтовяжущего в Мордовии. Труды СоюзДорНИИ, вып.194, 1997, с.42) способ двухступенчатой технологии производства асфальтобетона.

В соответствии с известным способом осуществляют предварительное приготовление асфальтовяжущего с последующим получением гранул продавливанием композиции через фильеры. Возможно также использование гранулированного материала для длительного хранения битума и минерального порошка.

Недостатком данного способа следует признать необходимость использования высокоскоростных смесителей для получения композиции минерального порошка с битумом. Кроме того, в гранулах, полученных продавливанием пастообразной композиции через фильеры, структура частиц порошка не упорядочена, как это было отмечено выше, что требует повышенного содержания битума для получения однородной смеси. С другой стороны, увеличение содержания битума снижает прочностные характеристики асфальтобетона.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению можно признать (RU, патент №2182136) способ получения асфальтобетонной смеси. Известный способ включает приготовление гранулированного асфальтовяжущего, содержащего минеральный порошок и битум, и последующее введение гранулированного асфальтовяжущего в разогретую крупнодисперсную минеральную часть смеси, перемешивание и гранулирование окатыванием.

Гранулирование порошкообразных материалов способом окатывания реализуют путем движения порошка в присутствии связующего вдоль неподвижной твердой поверхности. Предполагается, что при окатывании образуется некоторая упорядоченная структура частиц порошка в теле гранулы.

Реализация данного способа не исключает основных недостатков:

- невозможность длительного хранения по причине слипаемости полученных гранул, что объясняется деформацией (изменением формы) гранул при хранении больших объемов;

- невозможность осуществления высокопроизводительного процесса в виду того, что процесс накатывания требует больших временных затрат.

Техническая задача, решаемая посредством разработанного способа, состоит в обеспечении возможности высокопроизводительного процесса получения гранул асфальтовяжущего вещества, пригодных для длительного хранения.

Технический результат, получаемый при реализации разработанного способа, состоит в получении гранулированного асфальтовяжущего вещества, пригодного для длительного хранения, с малыми затратами битума при достаточно высоких показателях прочности, водостойкости и долговечности получаемого асфальтобетона.

Для достижения указанного технического результата предложено использовать разработанный способ. Согласно разработанному способу предварительно приготавливают гранулированное асфальтовяжущее, содержащее минеральный порошок и битум, с последующим введением приготовленного гранулированного асфальтовяжущего в разогретую крупнодисперсную минеральную часть смеси, перемешиванием и гранулированием. При приготовлении гранулированного асфальтовяжущего предварительно разогретый до температуры 140-180°С битум распыляют до размера частиц 60-100 мкм с последующим их охлаждением до температуры 40-50°С, затем полученные твердые частицы битума смешивают с инертным наполнителем - минеральным порошком при соотношении наполнитель-битум от 1:4 до 1:5 и гранулируют уплотнением в перфорированных ячеечных устройствах в слое минерального порошка. Предпочтительно охлаждение частиц битума проводят в среде холодного воздуха. Преимущественно соотношение минерального порошка и битума при смешении составляет от 1:3 до 1:6, а соотношение гранулированного асфальтовяжущего и крупнодисперсной минеральной части смеси составляет 1:10 до 1:15. Обычно толщина минерального порошка при гранулировании составляет 0,5-1,5 мм.

Способ получения асфальтобетонной смеси заключается в следующем. Предварительно разогретый до температуры 140-180°С битум подвергают распыливанию до размера частиц 60-100 мкм, которые затем охлаждают, например, потоком холодного воздуха до температуры 40-50°С, затем полученные твердые частицы битума смешивают с инертным наполнителем - минеральным порошком при соотношении наполнитель-битум от 1:3 до 1:6 (преимущественно - от 1:4 до 1:5) с последующим гранулированием полученной смеси битума и минерального порошка уплотнением в перфорированных ячеечных устройствах в слое минерального порошка, толщина которого обычно составляет от 0,5 до 1,5 мм. Полученные гранулы в смесителе любого типа смешивают с нагретой крупнодисперсной частью асфальтобетонной смеси преимущественно при соотношении гранулированного асфальтовяжущего и крупнодисперсной минеральной части смеси от 1:10 до 1:15.

В дальнейшем сущность и преимущества разработанного способа будут раскрыты с использованием примеров реализации.

1. Предварительно разогретый до температуры 160°С битум подвергают распыливанию до размера частиц 70-90 мкм, которые затем охлаждают, например, потоком холодного воздуха до температуры 45°С, затем полученные твердые частицы битума смешивают с инертным наполнителем - минеральным порошком при соотношении наполнитель-битум от 1:4 с последующим гранулированием полученной смеси битума и минерального порошка уплотнением в перфорированных ячеечных устройствах в слое минерального порошка, толщина которого составляет 1 мм. Полученные гранулы в смесителе лопастного принудительного действия смешивают с нагретой крупнодисперсной частью, содержащей песок, фракции до 5 мм, и щебень, фракции 5-20 мм, асфальтобетонной смеси при соотношении гранулированного асфальтовяжущего и крупнодисперсной минеральной части смеси 1:12. Полученный асфальтобетон имеет следующие основные характеристики:

Плотность	2.39 г/см3
Прочность при 20°С	4,8 МПа
Прочность при 50°С	1,5 МПа
Водонасыщение	2,0%
Коэффициент водостойкости	0,96

Указанные характеристики определяли по методикам, указанным в ГОСТ 9128-97.

2. Действия осуществляли согласно примеру 1, но температура разогрева битума составила 180°С, размер частиц битума - 100 мкм, частицы охлаждали до температуры 50°С, соотношение битум:минеральный порошок составило 1:6, соотношение гранулированного асфальтовяжущего и крупнодисперсной минеральной части смеси 1:15. Толщина слоя минерального порошка - 1,5 мм. Полученный асфальтобетон имеет следующие основные характеристики:

Плотность	2,40 г/см3
Прочность при 20°С	3,8 МПа
Прочность при 50°С	1,1 МПа
Водонасыщение	4,6%
Коэффициент водостойкости	0,84

3. Действия осуществляли согласно примеру 1, но температура разогрева битума составила 140°С, размер частиц битума - 60 мкм, частицы охлаждали до температуры 40°С, соотношение битум:минеральный порошок составило 1:3, соотношение гранулированного асфальтовяжущего и крупнодисперсной минеральной части смеси 1:10. Толщина слоя минерального порошка - 0,5 мм. Полученный асфальтобетон имеет следующие основные характеристики:

Плотность	2,39 г/см3
Прочность при 20°С	5,0 МПа
Прочность при 50°С	1,6 МПа
Водонасыщение	1,8%
Коэффициент водостойкости	0,98

4. Действия осуществляли согласно примеру 1, но температура разогрева битума составила 180°С, размер частиц битума - 100 мкм, частицы охлаждали до температуры 40°С, соотношение битум:минеральный порошок составило 1:6, соотношение гранулированного асфальтовяжущего и крупнодисперсной минеральной части смеси 1:10. Толщина слоя минерального порошка - 1,5 мм. Полученный асфальтобетон имеет следующие основные характеристики:

Плотность	2,38 г/см3
Прочность при 20°С	4,9 МПа
Прочность при 50°С	1,5 МПа
Водонасыщение	1,8%
Коэффициент водостойкости	0,96

5. Действия осуществляли согласно примеру 1, но температура разогрева битума составила 140°С, размер частиц битума - 60 мкм, частицы охлаждали до температуры 50°С, соотношение битум:минеральный порошок составило 1:3, соотношение гранулированного асфальтовяжущего и крупнодисперсной минеральной части смеси 1:15. Толщина слоя минерального порошка - 1,0 мм. Полученный асфальтобетон имеет следующие основные характеристики:

Плотность	2,40 г/см3
Прочность при 20°С	3,75 МПа
Прочность при 50°С	1,15 МПа
Водонасыщение	4,6%
Коэффициент водостойкости	0,84

6. Действия осуществляли согласно примеру 1, но температура разогрева битума составила 200°С, размер частиц битума - 100 мкм, частицы охлаждали до температуры 60°С, соотношение битум:минеральный порошок составило 1:6, соотношение гранулированного асфальтовяжущего и крупнодисперсной минеральной части смеси 1:15. Толщина слоя минерального порошка - 1,5 мм. Полученный асфальтобетон имеет следующие основные характеристики:

Плотность	2,40 г/см3
Прочность при 20°С	4,1 МПа
Прочность при 50°С	0,85 МПа
Водонасыщение	2,6%
Коэффициент водостойкости	0,82

Получаемый с использованием выше приведенного состава асфальтобетон в дальнейшем быстро стареет и разрушается.

7. Действия осуществляли согласно примеру 1, но температура разогрева битума составила 130°С, размер частиц битума - 120 мкм, частицы охлаждали до температуры 60°С, соотношение битум:минеральный порошок составило 1:7, соотношение гранулированного асфальтовяжущего и крупнодисперсной минеральной части смеси 1:9. Толщина слоя минерального порошка - 1,0 мм. Полученный асфальтобетон имеет следующие основные характеристики:

Плотность	2,9 г/см3
Прочность при 20°С	3,2 МПа
Прочность при 50°С	0,6 МПа
Водонасыщение	4,8%
Коэффициент водостойкости	0,8

Со временем у получаемого асфальтобетона быстрее обычного срока ухудшается прочность.

8. Действия осуществляли согласно примеру 1, но температура разогрева битума составила 120°С, средний размер частиц битума - 130 мкм, частицы охлаждали до температуры 30°С, соотношение битум:минеральный порошок составило 1:4, соотношение гранулированного асфальтовяжущего и крупнодисперсной минеральной части смеси 1:15. Толщина слоя минерального порошка - 1,0 мм. Полученный асфальтобетон имеет следующие основные характеристики:

Плотность	2,39 г/см3
Прочность при 20°С	3,1 МПа
Прочность при 50°С	0,8 МПа
Водонасыщение	5,2%
Коэффициент водостойкости	0,78

Со временем у получаемого асфальтобетонного покрытия значительно ухудшается прочность.

9. Действия осуществляли согласно примеру 1, но температура разогрева битума составила 180°С, средний размер частиц битума - 100 мкм, частицы охлаждали до температуры 50°С, соотношение битум:минеральный порошок составило 1:7, соотношение гранулированного асфальтовяжущего и крупнодисперсной минеральной части смеси 1:16. Толщина слоя минерального порошка - 1,5 мм. Полученный асфальтобетон имеет следующие основные характеристики:

Плотность	2,30 г/см3
Прочность при 20°С	2,4 МПа
Прочность при 50°С	0,7 МПа
Водонасыщение	9,1%
Коэффициент водостойкости	0,79

10. Действия осуществляли согласно примеру 1, но температура разогрева битума составила 140°С, средний размер частиц битума - 120 мкм, частицы охлаждали до температуры 50°С, соотношение битум:минеральный порошок составило 1:2, соотношение гранулированного асфальтовяжущего и крупнодисперсной минеральной части смеси 1:10. Толщина слоя минерального порошка - 1,5 мм. Полученный асфальтобетон имеет следующие основные характеристики:

Плотность	2,39 г/см3
Прочность при 20°С	4,9 МПа
Прочность при 50°С	1,5 МПа
Водонасыщение	3,0%
Коэффициент водостойкости	0,76

Применение разработанного способа позволяет использовать гранулы асфальтовяжущего, которые легко распределяются в смесителе при добавлении в горячий крупнодисперсный минеральный материал, хорошо хранятся, не слипаясь при хранении, что обеспечивает получение однородной асфальтобетонной смеси, в том числе и из-за обеспечения возможности правильного соотношения ее компонентов.

1. Способ получения асфальтобетонной смеси, включающий приготовление гранулированного асфальтовяжущего, содержащего минеральный порошок и битум, и последующее введение гранулированного асфальтовяжущего в разогретую крупнодисперсную минеральную часть смеси, перемешивание и гранулирование, отличающийся тем, что предварительно разогретый до температуры 140-180°С битум распыляют до размера частиц 60-100 мкм с последующим их охлаждением до температуры 40-50°С, затем полученные твердые частицы битума смешивают с инертным наполнителем - минеральным порошком при соотношении наполнитель-битум от 1:3 до 1:6 и гранулируют уплотнением в перфорированных ячеечных устройствах в слое минерального порошка.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что охлаждение частиц битума проводят в среде холодного воздуха.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что соотношение минерального порошка и битума при смешении составляет от 1:4 до 1:5.

4. Способ по п.1, отличающийся тем, что соотношение гранулированного асфальтовяжущего и крупнодисперсной минеральной части смеси составляет от 1:10 до 1:15.

5. Способ по п.1, отличающийся тем, что толщина минерального порошка при гранулировании составляет 0,5-1,5 мм.