Битумно-минеральная композиция
Изобретение относится к строительству и может быть применено для получения композиционных материалов на основе битумных вяжущих, используемых в дорожных, аэродромных и кровельных покрытиях. Битумно-минеральная композиция включает битумное вяжущее, минеральный заполнитель и минеральный наполнитель. В качестве битумного вяжущего используют нефтяной дорожный битум. В качестве минерального заполнителя - дробленый песок из плотных горных пород фракции 0,16-5,00 мм. В качестве минерального наполнителя используют смесь фосфогипса фракции менее 0,16 мм и известнякового минерального порошка. Соотношение компонентов мас.%: битумное вяжущее - 6,5-7,0; дробленый песок из плотных горных пород - 74,3; фосфогипс - 3,7-3,9; известняковый минеральный порошок - остальное. Полученная композиция имеет повышенную прочность, тепло- и трещиностойкость. 2 табл.
Реферат
Изобретение относится к строительству и может быть применено для получения композиционных материалов на основе битумных вяжущих, используемых в дорожных, аэродромных, кровельных покрытиях.
Наиболее близкими по технической сущности к предлагаемому изобретению являются горячие асфальтобетонные смеси и асфальтобетон песчаного типа Г, содержащие нефтяной дорожный битум, минеральный заполнитель - дробленый песок из плотных горных пород и наполнитель - известняковый минеральный порошок (ГОСТ 9128-97. Смеси асфальтобетонные, дорожные, аэродромные и асфальтобетон. Технические условия). Техническими условиями вышеуказанного ГОСТа нормируются минимально допустимые значения показателей физико-механических свойств горячих асфальтобетонных смесей песчаного типа Г, регламентируется применение минеральных порошков для этих смесей.
Технический результат изобретения - создание битумно-минеральной композиции повышенной прочности, тепло- и трещиностойкости с использованием высокодисперсных многотоннажных техногенных отходов химического производства фосфорных удобрений - фосфогипса (CaSO4·2H2O).
Указанный технический результат достигается тем, что битумно-минеральная композиция, включающая битумное вяжущее, в качестве минерального заполнителя содержит дробленый песок из плотных горных пород фракций от 0,16 до 5,00 мм и наполнитель - в рационально подобранном соотношении смесь фосфогипса фракций менее 0,16 мм и известнякового минерального порошка при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Битумное вяжущее - нефтяной дорожный битум - 6,5-7,0;
Дробленый песок из плотных горных пород - 74,3;
Минеральный наполнитель:
Фосфогипс - 3,7-3,9;
Известняковый минеральный порошок - остальное.
Взятый из отвалов фосфогипс высушивают до стабилизации веса и дополнительно измельчают в шаровой мельнице, рассеивают на фракции и отбирают отсев фракций менее 0,16 мм.
Пример. Были приготовлены составы битумно-минеральных композиций (табл.1). Битумно-минеральная композиция приготавливалась следующим образом: заполнитель, наполнитель и битум нагревались до температуры 155±5°C, смешивались и уплотнялись под прессом при давлении 40 МПа в течение 3 минут в цилиндрических металлических формах (размеры образцов-цилиндров 50×50 мм). Определение физико-механических свойств проводили по ГОСТ 12801-98.
Результаты испытаний битумно-минеральной композиции представлены в табл.2.
Как видно из табл.1 и 2, расход битума в битумно-минеральной композиции принят в пределах 6,5-7,0 мас.%. При расходе битума менее 6,5 мас.%, например 6,0 мас.% (состав 1), снижаются прочностные показатели, теплостойкость, водонасыщение W не удовлетворяет требованиям ГОСТ 9128-97 (табл.2). При содержании битума в смеси более 7,0 мас.%, например 7,5 мас.% (состав 4), снижаются прочностные показатели и коэффициент водостойкости kв.
Содержание фосфогипса в наполнителе принято в пределах 3,7-3,9 мас.%. При содержании фосфогипса в наполнителе менее 3,9 мас.%, например 2,8 мас.% (состав 6), снижается прочность R20 и теплостойкость R50. При содержании фосфогипса в наполнителе более 3,9 мас.%, например 4,8 мас.% (состав 7), ухудшаются прочностные показатели, теплостойкость и водонасыщение.
Из сравнения качества предлагаемых смесей (составы 2 и 3) с прототипом (состав 9, требования ГОСТ 9128-97 для горячих плотных асфальтобетонных смесей типа Г I-III марок) очевидны следующие преимущества перед ним, а именно (в среднем):
на 120,0% повышается предел прочности при сжатии при 20°C R20;
на 76,0% повышается теплостойкость R50;
на 39,0% ниже показатели предела прочности при сжатии при 0°C (R0), что свидетельствует о повышенной трещиностойкости.
Введение в состав наполнителя (известнякового минерального порошка) фосфогипса в рационально подобранных соотношениях позволяет значительно улучшить прочность, теплостойкость и трещиностойкость предложенных битумно-минеральных композиций, что вместе с тем открывает новую возможность утилизации данного многотоннажного техногенного отхода.
Совокупность вышеперечисленных положительных свойств предлагаемого технического решения позволяет повысить эксплуатационные характеристики и расширить область применения фосфогипса в конструктивных элементах покрытий с использованием предложенных составов битумно-минеральных композиций.
Таблица 1 | |||||||||
БИТУМНО-МИНЕРАЛЬНАЯ КОМПОЗИЦИЯ | |||||||||
Компоненты | Содержание, мас.% | Прототип | |||||||
Предлагаемые композиции | |||||||||
1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | |
Битум марки БНД 60/90 | 6,0 | 6,5 | 7,0 | 7,5 | 7,0 | 7,0 | 7,0 | 7,0 | 6,0-9,0 |
Песок из плотных горных пород фракций 0,16-5,0 мм | 74,3 | 74,3 | 74,3 | 74,3 | 74,3 | 74,3 | 74,3 | 74,3 | 66,0-79,0 |
Фосфогипс фракций менее 0,16 мм | 3,9 | 3,9 | 3,9 | 3,9 | 1,9 | 2,8 | 4,8 | 5,7 | - |
Известняковый минеральный порошок | Остальное | Остальное |
Таблица 2 | |||||||||
БИТУМНО-МИНЕРАЛЬНАЯ КОМПОЗИЦИЯ | |||||||||
Показатель | Физико-механические свойства композиций | ||||||||
Результаты испытаний предлагаемых композиций | Прототип | ||||||||
1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | |
Прочность при сжатии при 0°C, R0, МПа | 6,4 | 6,9 | 8,4 | 7,3 | 8,5 | 8,0 | 7,1 | 7,0 | Не более 9,0-13,0 |
Прочность при сжатии при 20°C, R20, МПа | 3,2 | 4,3 | 5,6 | 4,1 | 4,5 | 4,2 | 3,9 | 3,7 | Не менее 2,0-2,5 |
Прочность при сжатии при 50°C, R50, МПа | 1,6 | 2,1 | 2,3 | 1,9 | 2,0 | 1,9 | 1,8 | 1,5 | Не менее 0,9-1,6 |
Водонасыщение, W, % | 5,5 | 3,5 | 2,9 | 2,6 | 1,8 | 2,3 | 5,0 | 6,3 | От 1,5 до 4,0 |
Коэффициент водостойкости, kв | 0,9 | 0,9 | 0,9 | 0,88 | 0,95 | 0,92 | 0,87 | 0,82 | Не менее 0,7-0,95 |
Битумно-минеральная композиция, включающая вяжущее - дорожный нефтяной битум, минеральный заполнитель - дробленый песок из плотных горных пород фракции 0,16-5,00 мм и минеральный наполнитель, отличающаяся тем, что в качестве минерального наполнителя содержит смесь фосфогипса фракции менее 0,16 мм и известнякового минерального порошка при следующем соотношении компонентов, мас.%:
битумное вяжущее - нефтяной дорожный битум | 6,5-7,0 |
дробленый песок из плотных горных пород | 74,3 |
фосфогипс | 3,7-3,9 |
известняковый минеральный порошок | остальное |