PL162568B1

PL162568B1 - Asphalt-bases paving mix

Info

Publication number: PL162568B1
Application number: PL28490190A
Authority: PL
Inventors: Wieslaw Zadecki; Krzysztof Zadecki; Jerzy Stanek
Original assignee: Przed Prod Handlowo Uslugowe P
Priority date: 1990-04-23
Filing date: 1990-04-23
Publication date: 1993-12-31
Also published as: PL284901A1

Abstract

Masa asfaltowa skladajaca sie ze spoiwa, którym jest asfalt drogowy i wypelniacza, zna- mienna tym, ze wypelniaczem jest lupek o granulacji od 0 do 28 mm i skladzie chemicznym: Fe20 3 od 4 do 9% , A l2O3 + T iO2 od 18 do 28%, SiO2 od 45 do 55%, CaO+ MgO od 1,5 do 3% , N a 2 0 + K 2O od 0,1 do 1,5% oraz wegiel kamienny wysokouweglony o tej samej granulacji, przy czym zawartosc asfaltu wynosi 6 do 15%, a zawartosc wegla w masie wynosi 5 do 25%. PLAsphalt mass consisting of a binder, which is road asphalt and a filler, characterized by the fact that the filler is a slate with a grain size of 0 to 28 mm and a chemical composition: Fe20 3 from 4 to 9%, A l2O3 + T iO2 from 18 to 28%, SiO2 from 45 to 55%, CaO + MgO from 1.5 to 3%, N a 2 0 + K 2O from 0.1 to 1.5% and high-carbon hard coal of the same granulation, with the asphalt content being 6 to 15% and a carbon content by weight of 5 to 25%. PL

Description

Przedmiotem wynalazku jest masa asfaltowa przeznaczona na nawierzchnie drogowe.The subject of the invention is asphalt mass intended for road surfaces.

Znane masy na nawierzchnie drogowe posiadają jako spoiwo asfalty lub mieszaniny asfaltów ze związkami bitumicznymi zmieszane z wypełniaczami mineralnymi w postaci grysów granitowych, bazaltowych z dodatkiem piasku i mączki wapiennej. Do cech ujemnych tych mas zaliczyć należy głównie kruchość w temperaturach ujemnych oraz płynięcie podczas eksploatacji, zwłaszcza powyżej 50°C. Obecnie stosowane technologie wytwarzania mas asfaltowych przeznaczonych na nawierzchnie drogowe posiadają szereg wad technologicznych. W szczególności stwierdza się, że rozkład lepiszcza w masie jest niejednorodny na skutek różnej zwilżalności asfaltu w podwyższonej temperaturze co prowadzi do jego koncentracji, szczególnie na ziarnach małych i średnich. Duży stopień anizotropii w masie wpływa na różnice w tarciu między otoczonymi asfaltem ziarnami wypełniaczy powodując nierównomierne rozłożenie masy w trakcie zagęszczania. Te zjawiska wpływają również ujemnie na własności nawierzchni drogowej w trakcie eksploatacji powodując przemieszczania ziarn wypełniaczy oraz deformację nawierzchni.Known masses for road surfaces have as a binder asphalts or mixtures of asphalts with bituminous compounds mixed with mineral fillers in the form of granite and basalt grits with the addition of sand and limestone flour. The negative features of these masses include mainly brittleness at sub-zero temperatures and flow during operation, especially above 50 ° C. The currently used technologies for the production of asphalt masses intended for road surfaces have a number of technological drawbacks. In particular, it is found that the distribution of the binder in the mass is heterogeneous due to the different wettability of asphalt at elevated temperature, which leads to its concentration, especially on small and medium grains. A high degree of anisotropy in the mass affects the differences in friction between the filler grains surrounded by asphalt, causing uneven mass distribution during compaction. These phenomena also negatively affect the properties of the road surface during operation, causing the displacement of filler grains and the deformation of the surface.

Jednym z najbardziej niekorzystnych zjawisk jest skurcz objętościowy i liniowy nawierzchni co prowadzi do powstawania nieciągłości liniowych przez, które następuje migracja wody opadowej i gruntowej, w efekcie czego szczególnie w okresie zimowym następuje deformacja geometryczna nawierzchni. Obecnie wytwarzane nawierzchnie drogowe posiadają również małą przyczepność kół pojazdów a w okresach letnich stwarzają zagrożenie ładunkami tarciowymi.One of the most unfavorable phenomena is the volumetric and linear shrinkage of the pavement, which leads to the formation of linear discontinuities through which the migration of rainwater and groundwater occurs, as a result of which, especially in winter, geometric deformation of the pavement occurs. Currently produced road surfaces also have a low adhesion of vehicle wheels and in summer they pose a threat of frictional charges.

W celu poprawy własności mas asfaltowych przy zastosowaniu znanych wypełniaczy stosuje się różne sposoby wytwarzania modyfikowanych kompozycji asfaltowych.In order to improve the properties of the asphalt masses with the use of known fillers, various methods of producing modified asphalt compositions are used.

Z polskiego opisu patentowego nr 118 740 znany jest sposób modyfikowania, w którym do gorącego asfaltu wprowadza się odpadowe żywice formaldehydowe.Polish patent specification No. 118 740 discloses a modification method in which waste formaldehyde resins are introduced into hot asphalt.

Znana jest mieszanka siarkowo-asfaltowa zawierająca siarkę odpadową z procesu oczyszczania gazów z przemysłu hutniczego, asfalt drogowy oraz plastyfikatory organiczne.There is a known sulfur-asphalt mixture containing waste sulfur from the gas purification process from the metallurgical industry, road asphalt and organic plasticizers.

Sposoby modyfikowania mas asfaltowych znane są również z polskich patentów nr nr 109 626, 101 436, 100302, 116917 i wielu innych.Methods of modifying asphalt masses are also known from Polish patents No. 109 626, 101 436, 100302, 116917 and many others.

Przykładowa znana masa asfaltowa na nawierzchnie drogowe składa się ze spoiwa, którym jest asfalt drogowy w ilości 5 do 12 części wagowych, wypełniacza mineralnego w postaci mączki wapiennej w ilości 20 do 35 części wagowych, piasku w ilości 20 do 35 części wagowych oraz grysów kamiennych o granulacji 2 do 16 mm lub 2 do 25 mm w ilości 29 do 50 części wagowych.An exemplary known asphalt mass for road paving consists of a binder that is road asphalt in an amount of 5 to 12 parts by weight, a mineral filler in the form of lime flour in an amount of 20 to 35 parts by weight, sand in an amount of 20 to 35 parts by weight, and stone grits of granulation 2 to 16 mm or 2 to 25 mm in an amount of 29 to 50 parts by weight.

Istotą wynalazku jest opracowanie kompozycji masy asfaltowej składającej się ze spoiwa, którym jest asfalt drogowy i wypełniacza, charakteryzująca się tym, że wypełnaiczem jest łupek o granulacji od 0 do 28 mm i składzie chemicznym: Fe 2O3 od 4 do 9%, AI2O 3 + TiO 2 od 18 do 28%, SiO 2 od 45 do 55%, CaO + MgO od 1,5 do 3%, Na2<0 + K 2O od 0,1 do 1,5% oraz węgiel kamienny wysokouwęglony o tej samej granulacji, przy czym zawartość asfaltu wynosi 6 do 15%, a zawartość węgla w masie wynosi 5 do 25%.The essence of the invention is the development of an asphalt mass composition consisting of a binder, which is road asphalt, and a filler, characterized in that the filler is slate with a granulation of 0 to 28 mm and a chemical composition: Fe 2O3 from 4 to 9%, Al2O 3 + TiO 2 from 18 to 28%, SiO 2 from 45 to 55%, CaO + MgO from 1.5 to 3%, Na2 <0 + K 2O from 0.1 to 1.5% and high-carbon hard coal with the same granulation, wherein the asphalt content is 6 to 15% and the bulk carbon content is 5 to 25%.

Masa asfaltowa według wynalazku charakteryzuje się dużą stabilnością termiczną przy obciążeniach eksploatacyjnych, jednorodnością oraz odpornością na odkształcenia szczególnie liniowe.The asphalt mass according to the invention is characterized by high thermal stability under operational loads, homogeneity and resistance to especially linear deformations.

162 568162 568

Zastosowanie zestawu mineralnego o podanym składzie wzbogaconego węglem kamiennym wysokouwęglonym nieoczekiwanie powoduje powstanie polimaceratów w zakresie temperatur 130 do 155°C o własnościach lepkosprężystych. Polimaceraty o przewadze klarynitu wykazują zwiększoną kohezję do powierzchni ziarn wypełniaczy mineralnych, natomiast polimaceraty durynitu zagęszczają lepiszcze asfaltowe nie zmieniając kohezji do wypełniaczy.The use of a mineral composition with the given composition, enriched with high-carbon hard coal, unexpectedly causes the formation of polymacerates in the temperature range of 130 to 155 ° C with viscoelastic properties. Polymacerates with a predominance of clarinite show increased cohesion to the grain surface of mineral fillers, while durinite polymacerates thicken the asphalt binder without changing the cohesion to the fillers.

Kinetyka powstawania szkieletu masy asfaltowej według wynalazku przebiega w dwóch etapach:The kinetics of the formation of the asphalt mass skeleton according to the invention takes place in two stages:

— powstawanie stopu polieutektycznego asfalt-węglowodory-węgiel w temperaturze 130 do 155°C gdzie podstawowa frakcja węglowo-mineralna mieszcząca się w granicach 0 do 0,9 mm tworzy zasadnicze lepiszcze wypełniacza mineralnego masy, — zwilżenie lepiszczem powierzchni ziarn wypełniaczy i dyfuzujne przenikania frakcji węglowodorowych CxHy do warstwy przypowierzchniowej ziarn wypełniaczy.- formation of polyutectic asphalt-hydrocarbons-carbon alloy at a temperature of 130 to 155 ° C, where the basic carbon-mineral fraction within the range of 0 to 0.9 mm forms the basic binder of the mineral filler of the mass, - wetting the surface of filler grains with a binder and diffusive penetration of hydrocarbon fractions CxHy to the near-surface layer of filler grains.

Zastosowanie wypełniaczy mineralnych o własnościach sorbcyjnych węglowodory zawarte w polimaceratach wykazało również nieoczekiwanie zmianę potencjału energetycznego w stronę hydrofilną co umożliwiło zwilżenie całej powierzchni ziarna wypełniacza mineralnego dyfuzyjne przenikanie frakcji węglowodorowych ograniczyło przemieszczanie ziarn wypełniacza w temperaturze podwyższonej i pod obciążeniem.The use of mineral fillers with sorption properties, hydrocarbons contained in polymacerates also showed unexpected change of the energy potential towards the hydrophilic side, which allowed for the entire surface of the mineral filler to be wetted, diffusion permeation of hydrocarbon fractions limited the movement of filler grains at elevated temperature and under load.

Przedmiot wynalazku przedstawiony jest bliżej w pooniższych przykładach wykonania:The subject of the invention is presented in more detail in the following embodiments:

Przykład I. Łupek o składzie chemicznym: Fe 2O3 - 4 do 9%, AŁO 3 + TiO 2 18 do 28%, SiO 2 45 do 55%, CaO + MgO 1,5 do 3%, Na 2O + K 2O 0,1 do 1,5% w ilości 77 części wagowych i węgiel kamienny wysokouwęglony w ilości 15 części wagowych kruszy się wstępnie i nawilża wodą do zawartości 10%, a następnie kruszy się do frakcji zasadniczej 0 do 28 mm odrzucając nadziarno. Tak przygotowane kruszywo sezonuje się w pryzmach przez okres minimum 100 godzin. Następnie kruszywo to poddawane jest suszeniu do zawartości wilgoci maksymalnie 5%, po czym wprowadzane jest do otaczarni gdzie spryskiwane jest w temperaturze podwyższonej do około 170°C asfaltem drogowym D-50 w ilości 8 części wagowych. Spreparowana masa wyrzucana jest do pojemnika gdzie ulega homogenizacji w czasie nie krótszym niż 10 minut w temperaturze około 150°C. W efekcie uzyskuje się masę asfaltową o konsystencji gęstoplastycznej dostosowaną do układania na nawierzchniach drogowych zagęszczanych mechanicznie.Example I. Slate with the following chemical composition: Fe 2O3 - 4 to 9%, AŁO 3 + TiO 2 18 to 28%, SiO 2 45 to 55%, CaO + MgO 1.5 to 3%, Na 2O + K 2O 0, 1 to 1.5% in an amount of 77 parts by weight and a high carbon hard coal in an amount of 15 parts by weight is pre-crushed and moistened with water to a content of 10%, and then crushed to a basic fraction of 0 to 28 mm, discarding oversize. The aggregate prepared in this way is seasoned in piles for a minimum period of 100 hours. Subsequently, the aggregate is dried to a moisture content of max. 5%, and then fed to the mixing plant where it is sprayed at a temperature elevated to about 170 ° C with 8 parts by weight of road asphalt D-50. The prepared mass is thrown into a container where it is homogenized in not less than 10 minutes at a temperature of about 150 ° C. As a result, an asphalt mass with a dense-plastic consistency is obtained, suitable for laying on mechanically compacted road surfaces.

Przykład II. 25% węgla i 65% łupku o składzie chemicznym podanym w przykładzie I przygotowuje się w sposób podany w tym przykładzie a następnie spryskuje się otrzymany wypełniacz asfaltem drogowym D-70 w ilości 10% otrzymując masę asfaltową. Otrzymaną masę asfaltową badano w różnych temperaturach porównując ją ze znanym asfaltobetonem. Poniżej przedstawiono tabelę obrazującą wyniki badań.Example II. 25% of coal and 65% of shale, having the chemical composition of Example 1, was prepared as in this example, and then the resulting filler was sprinkled with 10% road asphalt D-70 to obtain an asphalt mass. The obtained asphalt mass was tested at different temperatures and compared with the known asphalt concrete. The table below presents the test results.

TabelaTable

Rodzaj masy Type of mass Temperatura °C Temperature ° C Siła MPa na cm² Strength MPa per cm ² Przesunięcie ziarn w % Grain shift in% Wydłużenie masy w % Mass elongation in% Szczelność masy w % Mass tightness in% 1. asfaltobeton 1.asphalt concrete -10 -10 2 2 46 46 0 0 36 36 2. wg.wynalazku 2.according to the invention -10 -10 2 2 9 9 14 14 89 89 1. 1. 0 0 2 2 31 31 4 4 49 49 2. 2. 0 0 2 2 6 6 18 18 89 89 1 1 + 20 + 20 2 2 26 26 19 19 63 63 2. 2. + 20 + 20 2 2 8 8 6 6 96 96 1. 1. + 40 + 40 2 2 31 31 23 23 86 86 2. 2. + 40 + 40 2 2 5 5 9 9 98 98 1. 1. + 60 + 60 2 2 49 49 39 39 73 73 2. 2. + 60 + 60 2 2 6 6 10 10 96 96 1 1 + 80 + 80 2 2 58 58 43 43 72 72 2 2 + 80 + 80 2 2 8 8 14 14 93 93 1 1 + 90 + 90 2 2 67 67 49 49 61 61 2 2 + 90 + 90 2 2 10 10 16 16 92 92

162 568162 568

Departament Wydawnictw UP RP. Nakład 90 egz.Publishing Department of the UP RP. Circulation of 90 copies

Cena 10 000 złPrice: PLN 10,000

Claims

Patent claim

Asphalt mass consisting of a binder, which is road asphalt and filler, characterized in that the filler is slate with a granulation of 0 to 28 mm and a chemical composition: Fe 2O3 from 4 to 9%, Al20a + TiO 2 from 18 to 28%, SiO 2 from 45 to 55%, CaO + MgO from 1.5 to 3%, Na20 + K2O from 0.1 to 1.5% and high-carbon hard coal of the same granulation, with an asphalt content of 6 to 15%, and the carbon content by weight is 5 to 25%.