Асфальтобетонна суміш

Власники патенту UA 2508261:

Винахід відноситься до дорожньо-будівельних матеріалів, зокрема до гарячих дрібнозернистих асфальтобетонних сумішей, і може бути використане для виготовлення щільного асфальтобетону темно-коричневого кольору, що застосовується для влаштування верхніх шарів автомобільно-дорожніх покриттів в районах І, ІІ та частково ІІІ дорожньо-кліматичних зон , що характеризуються холодним та вологим кліматом. Асфальтобетонна суміш містить мінеральний наповнювач, що включає пісок, та бітум. Додатково суміш включає пил системи газоочищення електропечі ДСП-60 виробництва чорної металургії з розміром зерен менше 7·10 -5 м, щебінь та відсівання дроблення щебеню при наступному співвідношенні компонентів, мас.%: щебінь - 40,5-45,5; пісок – 29,0-30,0; відсів дроблення щебеню – 15,0-18,5; бітум марки БНД 90/130 – 6,0-6,3; пил системи газоочищення електропечі ДСП-60 виробництва чорної металургії – 4,0-5,0. Технічний результат: здешевлення суміші при прийнятній міцності під час стиснення дорожнього покриття, розширення засобів дорожньо-будівельних матеріалів. 3 табл.

Винахід відноситься до дорожньо-будівельних матеріалів, зокрема до гарячих дрібнозернистих асфальтобетонних сумішей, і може бути використане для виготовлення кольорового щільного асфальтобетону, що застосовується для влаштування верхніх шарів автомобільно-дорожніх покриттів в районах I, II та частково III дорожньо-кліматичних зон, що характеризуються холодним та вологим кліматом.

Асфальтобетонні суміші для отримання кольорового асфальтобетону, що застосовується для дорожніх покриттів, відомі як за кордоном, так і в Україні. Переваги застосування кольорового асфальтобетону полягають у наступному: кольорове асфальтобетонне покриття дороги посилює освітлення в тунелях та на естакадах, допомагає орієнтуватисяна розв'язках автострад та на території автозаправних станцій, не дає загубитися паркуванням, велосипедним доріжкам, пішохідним зонам, аварійним виходам та виїздам на територіях промислових підприємств. Особливо ефективне застосування кольорового асфальтобетону на злітно-посадкових смугах, територіях морських портів та вантажних терміналів.

Відомі асфальтобетонні суміші, що виробляються Красногірським асфальтобетонним заводом (Україна), які застосовуються для виготовлення до 500 різних видів кольорового асфальтобетону, у тому числі і темно-коричневого кольору (http://kabz.ru/). Асфальтобетонні суміші виготовляють на асфальтозмішувальній установці AMMANN GLOBAL 160 продуктивністю 160 тонн на годину. Як наповнювач використовують кольоровий щебінь з кольорових скельних порід, дрібний за розміром. До наповнювача з граніту, мармуру або вапняку додають кольорові пігменти, такі як жовтий крон, білкове цинкове або окис хрому. Наповнювач та пігмент змішують з мінімальною кількістю бітуму; при цьому використовують або освітлений або синтетичний бітум.

Недоліками асфальтобетонних сумішей Красногірського асфальтобетонного заводу, що застосовуються для виготовлення кольорових асфальтобетонів дорожніх покриттів, є дорожнеча і дефіцитність вихідних компонентів - барвників, імпортного освітленого бітуму.

Відома асфальтобетонна суміш для дорожніх покриттів. в середньому 7 мас.% мінерального порошку з некарбонатних порід від маси мінеральної частини, причому не менше 70 мас.% мінерального порошку має середній розмір частинок менше 71 10 -6 м, решта - мінеральний наповнювач (пісок та щебінь). Мінеральнийпорошок активований жирними кислотами, наприклад, карбоновими кислотами, в кількості 3-5 мас.% від маси бітуму.

Недоліком зазначеної асфальтобетонної суміші є низька водостійкість (0,7-0,9) і низька тріщиностійкість приготовленого з неї асфальтобетону, необхідність застосування активаторів мінерального порошку.

Недоліком асфальтобетонної суміші за патентом SU 1248986 є необхідність застосування матеріалу, що активує, для мінерального порошку.

Зазначена асфальтобетонна суміш за патентом SU 1248986 обрана як найближчий аналог.

Завдання пропонованого винаходу полягає у створенні недорогої асфальтобетонної суміші з недефіцитної сировини, що забезпечує отримання з неї асфальтобетону темно-коричневого кольору, що має прийнятну для дорожнього покриття міцність при стисканні, що дозволить розширити арсенал засобів промисловості дорожньо-будівельних матеріалів.

Нормативні показники міцності при стисканні зразків асфальтобетону, наведені в Посібнику з будівництва дорожніх асфальтобетонних покриттів (1978), становлять: при 20°С – не менше 20 кгс/см 2 (для I, II та III дорожньо-кліматичних зон); при 50°С - не менше 8 кгс/см 2 (для I дорожньо-кліматичної зони) та не менше 9 кгс/см 2 (для II та III дорожньо-кліматичних зон).

Технічним рішенням поставленої задачі є асфальтобетонна суміш, що містить мінеральний наповнювач, що включає пісок, і бітум, що додатково включає пил системи газоочищення електропечі ДСП-60 виробництва чорної металургії з розміром зерен менше 7·10 -5 м, щебінь і відсів дроблення щебеню при наступному співвідношенні. , мас.%:

Щебінь40,5-45,5
Пісок29,0-30,0
Відсів дроблення щебеню15,0-18,5
Бітум марки БНД 90/1306,0-6,3
Пил системи газоочищення електропечі
ДСП-60 виробництва чорної металургії4,0-5,0.

Істотними ознаками пропонованого винаходу, що збігаються з найближчим аналогом, є наявність у складі асфальтобетонної суміші бітуму в кількості, що частково збігається з нижньою межею інтервалу вмісту бітуму в прототипі, та наявність у складі асфальтобетонної суміші мінерального наповнювача, зокрема піску.

Отримання запропонованої недорогої асфальтобетонної суміші забезпечено застосуванням як вихідні компоненти недефіцитної та недорогої сировини родовищ Пермського краю, а також відходів виробництва металургійних підприємств Пермського краю та мінімізацією вмісту бітуму. Крім того, асфальтобетонну суміш для одержання асфальтобетону темно-коричневого кольору готують без застосування дорогих барвників, що активують матеріалів для мінерального порошку та імпортного освітленого бітуму.

Однією з відмінних ознак запропонованого винаходу є наявність в асфальтобетонній суміші пилу системи газоочищення електропечі ДСП-60 - відходу виробництва чорної металургії, що являє собою тонкодисперсний порошок темно-коричневого кольору з високою питомою поверхнею 1200...2500 см 2 /г і об'ємною масою 3,7 …4,2 г/см 3 . Хімічний склад пилу системи газоочищення електропечі ДСП-60 виробництва чорної металургії наведено у табл.1.

Таблиця 1
Хімічний склад пилу системи газоочищення електропечі ДСП-60 виробництва чорної металургії
КомпонентSiO2FeAlCaMgS
Зміст компонента91,680,112,311,294,090,32

Зерновий склад пилу системи газоочищення печі ДСП-60 виробництва чорної металургії, а також інших компонентів мінерального наповнювача асфальтобетонної суміші, що надає значний вплив на якість асфальтобетону, представлений в таблиці 2, де показані повні проходи проб компонентів через сита з різними розмірами отворів при їх просіванні .

Таблиця 2
Зерновий склад компонентів мінерального наповнювача асфальтобетонної суміші
КомпонентРозмір отворів сита, мм
20151052,51,250,630,310,160,07
Пил системи газоочищення електропечі ДСП-60
100*10010010010010010010010099,6
Щебінь99,759,231,57,14,23,83,53,02,41,8
Відсів дроблення щебеню
10010010097,261,845,024,811,05,03,8
Пісок10010010099,899,699,498,667,210,64,6
* - повний прохід проби компонента асфальтобетонної суміші через сито із зазначеним розміром отворів, мас.%.

Для приготування асфальтобетонної суміші застосовують традиційний компонент мінерального наповнювача - пісок з розміром зерен менше 5 мм. Його оптимальна кількість у складі асфальтобетонної суміші становить 29,0-30,0 мас.%.

Введення в асфальтобетонну суміш щебеню, відсівання його дроблення і піску в менших або великих кількостях порівняно з оптимальними вмістами, що заявляються, призводить до зниження міцності при стисканні зразків асфальтобетону, одержуваних з експериментальних сумішей.

Оскільки максимальний розмір зерен використовуваних компонентів не перевищує 20 мм, пропонована асфальтобетонна суміш є дрібнозернистою.

Приклади практичної реалізації запропонованого винаходу наведені нижче.

Як вихідні компоненти для приготування асфальтобетонної суміші використовують бітум нафтовий в'язкий дорожній марки БНД 90/130 (ГОСТ 22245-90), щебінь та відсівання дроблення щебеню Теплогірського кар'єру Пермського краю, що мають світле забарвлення (ГОСТ 88 93) та пил системи газоочищення електропечі ДСП-60 виробництва чорної металургії заводу «Кама-сталь» Пермського краю з розміром зерен менше 7·10 -5 м.

Технологія приготування асфальтобетонної суміші традиційна і складається з наступних операцій: підготовки компонентів мінерального наповнювача, підготовки бітуму, дозування складових, перемішування компонентів мінерального наповнювача з бітумом та розвантаження готової асфальтобетонної суміші.

Підготовка мінеральних матеріалів включає подачу та дозування. Повністю просушені щебінь і пісок мають до надходження в мішалку температуру на 8±2°С більше, ніж температура бітуму. Після сушіння та нагрівання всі компоненти подають у змішувальний агрегат, який має гуркіт, багатофракційний дозатор для щебеню, піску та інших компонентів мінерального наповнювача асфальтобетонної суміші та в'яжучого – бітуму, а також змішувач та інші механізми та бункери. Вихідні компоненти зважують за допомогою вагового пристрою і завантажують в одновальну лопатеву мішалку,яку з дозуючого пристрою подають бітум. Час перемішування до одержання однорідної по масі асфальтобетонної суміші становить 5-8 хв при масі одного замісу 30 кг. Температура готової асфальтобетонної суміші, що використовується в гарячому стані - 150±10°С.

Таблиця 3
Зміст компонентів в експериментальних асфальтобетонних сумішах та міцність при стисканні отриманих з цих сумішей зразків асфальтобетону
№ асфальтобетонної сумішіЗміст компонентів асфальтобетонної суміші, мас.%Міцність при стисканні зразків асфальтобетону, кгс/см 2
Відсів дроблення щебенюПил системи газоочищення печі ДСП-60
БітумЩебіньПісокПри 20°СПри 50°С
16,345,215,529,04,020,99,4
26,045,515,529,04,020,99,1
36,045,516,529,03,019,18,8
46,040,515,530,08,017,37,8
56,042,515,530,06,019,38,9
66,045,015,029,05,020,89,3
76,045,58,035,55,018,45,2
86,040,518,530,05,020,58,3
96,039,023,027,05,019,58,8

З асфальтобетонних сумішей №№1, 2, 6 та 8 отриманозразки кольорового асфальтобетону, що мають прийнятну міцність на стиск як при 20°С, так і при 50°С.

Також визначено щільність та водонасичення зразків кольорового асфальтобетону, що мають прийнятні показники міцності на стиск.

Щільність зразків готового кольорового асфальтобетону, отриманих з експериментальних асфальтобетонних сумішей №№1, 2, 6 та 8, становить 2,47…2,49 г/см 3 а водонасичення - 3,50…3,55%.

Крім того, проведено візуальне порівняння відтінків кольору зразків асфальтобетону, одержаних з експериментальних асфальтобетонних сумішей.

Зразки асфальтобетону на основі асфальтобетонних сумішей №№1, 2, 6 та 8 мають чітко виражений темно-коричневий колір, що добре виділяється на тлі звичайного сірого асфальтобетону.

Згідно з Посібником з будівництва дорожніх асфальтобетонних покриттів (1978 р.) розроблена асфальтобетонна суміш відповідає типу Б марки III і може бути застосована для влаштування верхніх шарів автодорожніх покриттів в районах I, II та частково III дорожньо-кліматичних зон.

Таким чином, з недефіцитної сировини створена недорога гаряча дрібнозерниста асфальтобетонна суміш, що забезпечує одержання з неї асфальтобетону темно-коричневого кольору, що має прийнятну для дорожнього покриття міцність при стисканні, що дозволяє розширити арсенал засобів промисловості дорожньо-будівельних матеріалів.

Асфальтобетонна суміш, що містить мінеральний наповнювач, що включає пісок, і бітум, що відрізняється тим, що додатково включає пил системи газоочищення електропечі ДСП-60 виробництва чорної металургії з розміром зерен менше 7·10 -5 м, щебінь і відсівання дроблення щебеню при наступному співвідношенні компонентів, мас.%: