RU2229451C1

RU2229451C1 - Bituminous concrete mix

Info

Publication number: RU2229451C1
Application number: RU2003123763/03A
Authority: RU
Inventors: Ю.А. Агалаков (RU); Ю.А. Агалаков; В.А. Бец (RU); В.А. Бец
Original assignee: Агалаков Юрий Адольфович; Бец Виктор Александрович
Priority date: 2003-07-28
Filing date: 2003-07-28
Publication date: 2004-05-27

Abstract

FIELD: road building materials. SUBSTANCE: mix is composed of 5.2-7.0% bitumen, 0.4-1.0% chrysotile asbestos fraction 2.8-5.0 mm (A-4-30) and fine fraction of sand with broken stone, bitumen and chrysotile asbestos being taken in proportion (7-13): 1. Mix is characterized by improved swelling properties, degree of demixing, waterproofness, and tensile strength on breaking. EFFECT: improved water and frost resistance resulting in prolonged lifetime of road and aerodrome pavements. 1 tbl

Description

Изобретение относится к дорожно-строительным материалам и может быть использовано для устройства дорожных и аэродромных покрытий.The invention relates to road-building materials and can be used for the device of road and airfield coatings.

Известна асфальтобетонная смесь, содержащая щебень, песок из отсевов дробления, битумное вяжущее и стабилизирующую добавку - целлюлозное волокно [Строительство дорожных и аэродромных покрытий из щебеночно-мастичных асфальтобетонных смесей. - М., 2003. - (Автомобильные дороги и мосты: Обзорная Информация/ИНФОРМАВТОДОР, вып. 2), с 4]. (Базовый оъект).Known asphalt mixture containing crushed stone, sand from crushing screenings, bituminous binder and stabilizing additive - cellulose fiber [Construction of road and airfield coatings from crushed stone and mastic asphalt concrete mixtures. - M., 2003. - (Roads and bridges: Overview / INFORMAVTODOR, issue 2), p. 4]. (Base object).

Асфальтобетонная смесь характеризуется высоким значением показателя набухания смеси, так как целлюлозные волокна, входящие в ее состав, обладают высокими гигроскопичными свойствами (способностью быстро насыщаться свободной водой), в результате чего набухание асфальтобетонной смеси достигает предельных значений, приводя к снижению прочности сцепления битума с поверхностью каменных материалов, и как следствие, к снижению водо-, морозостойкости и долговечности покрытия.Asphalt concrete mix is characterized by a high value of the rate of swelling of the mixture, since the cellulose fibers included in its composition have high hygroscopic properties (the ability to quickly be saturated with free water), as a result of which the swelling of the asphalt mix reaches limit values, leading to a decrease in the adhesion strength of bitumen to the surface of stone materials, and as a result, to reduce water, frost and durability of the coating.

Наиболее близким аналогом является асфальтобетонная смесь, включающая песок, нефтяной битум, асбест хризотиловый 7-го сорта, диабазовую муку и воду (SU №833734 А, С 04 В 13/30, 30.05.1981).The closest analogue is an asphalt mixture, including sand, petroleum bitumen, 7th grade chrysotile asbestos, diabase flour and water (SU No. 833734 A, C 04 B 13/30, 05/30/1981).

Недостатком данной асфальтобетонной смеси является использование в ее составе асбеста хризотилового 7-ой группы, характеризующегося небольшой длиной волокон 1,0-1,5 мм, в результате чего прочностные показатели и показатели водостойскости смеси имеют низкие значения. Кроме того, качественное и количественное соотношение компонентов данного изобретения обеспечивает его использование только для защиты подземных строительных конструкций от воздействия кислых сред и не может быть применено для устройства дорожных и аэродромных покрытий.The disadvantage of this asphalt mixture is the use of chrysotile asbestos of the 7th group, characterized by a small fiber length of 1.0-1.5 mm, as a result of which the strength and water resistance indicators of the mixture are low. In addition, the qualitative and quantitative ratio of the components of this invention provides its use only for the protection of underground building structures from exposure to acidic environments and cannot be used for the construction of road and airfield coatings.

Задачей изобретения является создание асфальтобетонной смеси с улучшенными показателями набухания, степени расслоения, водостойкости и предела прочности на растяжение при расколе, направленное на повышение водо-, морозостойкости, что ведет к увеличению долговечности дорожных и аэродромных покрытий.The objective of the invention is the creation of an asphalt mixture with improved rates of swelling, degree of delamination, water resistance and tensile strength when split, aimed at increasing water and frost resistance, which leads to an increase in the durability of road and airfield coatings.

Поставленная задача решается тем, что асфальтобетонная смесь, включающая битум, песок и стабилизирующую добавку - асбест, согласно изобретению, в качестве стабилизирующей добавки содержит хризотил-асбест фракции 2,8-5,0 мм четвертой группы марки А-4-30, в качестве песка - песок из отсевов дробления и дополнительно щебень, причем битум и хризотил-асбест взяты в соотношении (7-13):1 при следующем соотношении компонентов, маc.%:The problem is solved in that the asphalt mixture, including bitumen, sand and a stabilizing additive - asbestos, according to the invention, as a stabilizing additive contains chrysotile asbestos fraction 2.8-5.0 mm of the fourth group of the brand A-4-30, as sand - sand from crushing screenings and crushed stone, moreover, bitumen and chrysotile asbestos are taken in the ratio (7-13): 1 in the following ratio of components, wt.%:

Песок из отсевов дробления 27-38Sand from crushing screenings 27-38

Битум 5,2-7,0Bitumen 5.2-7.0

Хризотил-асбест фракции 2,8-5,0 ммChrysotile asbestos fraction 2.8-5.0 mm

Четвертой группы марки А-4-30 0,4-1,0The fourth group of brand A-4-30 0.4-1.0

Щебень ОстальноеCrushed stone The rest

Хризотил-асбест представляет собой неметаллическое минеральное сырье, относящееся к группе магнезиальных гидросиликатов (3MgO·2SiO₂·2H₂O) с волокнисто-трубчатой структурой. Молекулы хризотил-асбеста прочно связаны между собой лишь в одном направлении, боковая же связь с соседними молекулами крайне слаба. Этим свойством объясняется его высокая прочность на изгиб и растяжение вдоль оси волокон (на уровне стали) от 250 до 350 МПа. Хризотил-асбест обладает высокой термостойкостью до 700-800°С и электро-, тепло-, звукоизоляционными свойствами. Химически инертен, стоек к щелочам. Абсолютная плотность волокон хризотил-асбеста 2,57-2,66 г/мм; удельная поверхность по методу низкотемпературной абсорбции азота составляет 20-25 м²/г. При взаимодействии с водой в условиях атмосферных температур гидрофилен, гигроскопичность слабая. Обладая развитым тонковолокнистым строением, хризотил-асбест при нагревании до 70°С резко уменьшает водоудерживающую способность и теряет гигроскопическую воду. Хризотил-асбест относится к экологически чистым материалам, так как обладает низкой биологической агрессивностью воздействия на живые организмы и способен растворяться в кислотной среде.Chrysotile asbestos is a non-metallic mineral raw material belonging to the group of magnesian hydrosilicates (3MgO · 2SiO ₂ · 2H ₂ O) with a fibrous-tubular structure. Chrysotile asbestos molecules are firmly bonded to each other in only one direction, while the lateral bond with neighboring molecules is extremely weak. This property explains its high bending and tensile strength along the axis of the fibers (at the steel level) from 250 to 350 MPa. Chrysotile asbestos has high heat resistance up to 700-800 ° C and electrical, heat, sound insulation properties. Chemically inert, resistant to alkalis. The absolute density of chrysotile asbestos fibers is 2.57-2.66 g / mm; the specific surface according to the method of low-temperature nitrogen absorption is 20-25 m ² / g When interacting with water at atmospheric temperatures, it is hydrophilic, hygroscopicity is weak. Having a developed fine-fiber structure, chrysotile asbestos, when heated to 70 ° C, sharply reduces the water-holding ability and loses hygroscopic water. Chrysotile asbestos refers to environmentally friendly materials, as it has a low biological aggressiveness of exposure to living organisms and is able to dissolve in an acidic environment.

Лучшими свойствами асфальтобетонная смесь обладает при использовании в ее составе хризотил-асбеста фракции 2,8-5,0 мм четвертой группы марки А-4-30. Хризотил-асбест 5-7 групп содержит много гали и пыли, которые ведут к увеличению показателя набухания и снижению показателей водостойкости асфальтобетонной смеси. Хризотил-асбест 0-3 групп имеет очень длинные волокна до 25 мм, которые плохо поддаются расщеплению поперек волокон, что приводит к неравномерной обволакиваемости вяжущего поверхности волокна и каменного материала.The asphalt concrete mixture has the best properties when using chrysotile asbestos in its composition, a fraction of 2.8-5.0 mm of the fourth group of grade A-4-30. Chrysotile asbestos of groups 5-7 contains a lot of gali and dust, which lead to an increase in the rate of swelling and a decrease in the water resistance of the asphalt mixture. Chrysotile asbestos of 0-3 groups has very long fibers up to 25 mm, which are difficult to split across the fibers, which leads to uneven enveloping of the binding surface of the fiber and stone material.

Суть изобретения заключается в том, что в соотношении с битумом (7-13):1 стабилизирующая добавка хризотил-асбест фракции 2,8-5,0 мм предотвращает отслоение и отекание повышенного содержания битумного вяжущего, по сравнению с традиционными смесями и из-за своей низкой гигроскопичности способствует снижению показателя набухания смеси и повышению водо-, морозостойкости и долговечности покрытия. В результате заявляемого соотношения в асфальтобетонной смеси происходит химическая сорбция вяжущего (битума) на поверхности волокна (благодаря своей высокой поверхностной площади), что способствует высокому удержанию химически и механически большого количества вяжущего.The essence of the invention lies in the fact that in relation to bitumen (7-13): 1 stabilizing additive of chrysotile asbestos fraction of 2.8-5.0 mm prevents delamination and swelling of the increased content of bitumen binder, compared with traditional mixtures and due to its low hygroscopicity helps to reduce the rate of swelling of the mixture and increase the water, frost and durability of the coating. As a result of the claimed ratio in the asphalt mixture, chemical sorption of the binder (bitumen) on the surface of the fiber (due to its high surface area) occurs, which contributes to the high retention of chemically and mechanically large quantities of binder.

В качестве исходных материалов используют хризотил-асбест фракции 2,8-5,0 мм марки А-4-30 Асбестовского месторождения; щебень фракции 5-20 мм Саткинского месторождения; песок из отсевов дробления Саткинского месторождения до 5 мм; битум БНД 90/130 Омского нефтеперерабатывающего завода.Chrysotile asbestos fractions of 2.8-5.0 mm grade A-4-30 of the Asbestovskoye deposit are used as starting materials; crushed stone of the 5-20 mm fraction of the Satka deposit; sand from crushing screenings of the Satka deposit up to 5 mm; Bitumen BND 90/130 of the Omsk Oil Refinery.

Эффективность предлагаемого состава исследовали в лабораторных условиях путем определения свойств асфальтобетонных смесей по ГОСТ 12801. Для сопоставительного анализа готовились составы по прототипу и предлагаемому решению с рабочим и запредельным содержанием компонентов.The effectiveness of the proposed composition was investigated in the laboratory by determining the properties of asphalt mixtures according to GOST 12801. For a comparative analysis, the compositions were prepared according to the prototype and the proposed solution with a working and transcendent content of the components.

Пример приготовления асфальтобетонной смеси при следующем соотношении компонентов: щебень 2680 г и песок из отсевов дробления 1320 г в металлической чашке помещают в сушильный шкаф, где их нагревают и просушивают при температуре 170°С в течение 15 минут. Затем перемешивают планетарной перемешивающей машиной А-200 “HOBART”, с подогревом смесителя, при температуре 155°С в течение 15 секунд. Далее добавляют в смесь просушенных минеральных материалов хризотил-асбест 28 г и снова перемешивают при температуре 155°С в течение 20 секунд. Затем добавляют в перемешивающую машину 252 г битума БНД 90/130, предварительно нагретого до температуры 155°С, и перемешивают готовую смесь с битумом при температуре 155°С в течение 40 секунд. Все другие составы готовят аналогично.An example of the preparation of an asphalt mixture with the following ratio of components: crushed stone 2680 g and sand from the screenings of crushing 1320 g in a metal cup is placed in an oven, where they are heated and dried at a temperature of 170 ° C for 15 minutes. Then they are mixed with the A-200 “HOBART” planetary mixing machine, with heating of the mixer, at a temperature of 155 ° C for 15 seconds. Next, 28 g of chrysotile asbestos is added to the mixture of dried mineral materials and mixed again at a temperature of 155 ° C for 20 seconds. Then, 252 g of BND 90/130 bitumen, previously heated to a temperature of 155 ° C, is added to the mixing machine, and the finished mixture with bitumen is mixed at a temperature of 155 ° C for 40 seconds. All other formulations are prepared similarly.

Готовые смеси используют для определения физико-механических показателей смеси. Результаты исследований приведены в таблице.Ready mixtures are used to determine the physico-mechanical properties of the mixture. The research results are shown in the table.

Анализ результатов лабораторных исследований показал, что в опытах 2-5 предлагаемый состав имеет лучшие показатели набухания и степени расслоения по сравнению с прототипом, то есть набухание уменьшается в 4 раза, показатель степени расслоения уменьшается до трех раз.An analysis of the results of laboratory studies showed that in experiments 2-5, the proposed composition has better swelling and delamination rates compared to the prototype, that is, swelling is reduced by 4 times, the degree of delamination is reduced to three times.

Свои положительные свойства смесь проявляет при содержании хризотил-асбеста не менее 0,4%, так как снижение концентрации не обеспечивает достаточную степень расслоения и показателей водостойкости (состав 1). Содержание хризотил-асбеста выше 1,0% приводит к снижению показателей водостойкости смеси (состав 6). Содержание битума, необходимое для получения смеси с заданными показателями, должно быть не менее 5,2% и не более 7,0%. Содержание песка из отсевов дробления должно быть не ниже 27%, так как смесь будет иметь низкие показатели остаточной пористости и водостойкости, а его повышение выше 38% не обеспечивает требуемую прочность смеси при температуре 50°С, что приводит к образованию сдвиговых деформаций асфальтобетонных покрытий.The mixture exhibits its positive properties when the content of chrysotile asbestos is at least 0.4%, since a decrease in concentration does not provide a sufficient degree of separation and water resistance (composition 1). The content of chrysotile asbestos above 1.0% leads to a decrease in the water resistance of the mixture (composition 6). The bitumen content necessary to obtain a mixture with specified parameters should be at least 5.2% and not more than 7.0%. The sand content from crushing screenings should not be lower than 27%, since the mixture will have low rates of residual porosity and water resistance, and its increase above 38% does not provide the required strength of the mixture at a temperature of 50 ° C, which leads to the formation of shear deformations of asphalt concrete coatings.

В производственных условиях асфальтобетонную смесь готовят на стационарной асфальтосмесительной установке. Для приготовления 1 т смеси (состав 3) требуется 630 кг щебня, 300 кг песка из отсевов дробления, которые после просушки и нагрева их до температуры 140-160°С подаются в мешалку асфальтосмесительной установки. Дополнительной технологической операцией является подача хризотил-асбеста в количестве 6 кг в мешалку асфальтосмесительной установки. Подача хризотил-асбеста возможна через емкость минерального порошка, весовой дозатор в мешалку асфальтосмесительной установки; или через смотровой люк, расположенный непосредственно на мешалке, пакетами, вес которых рассчитывается по потребности на один замес; или через специальное устройство, которое представляет собой бункер приема хризотил-асбеста, дозатор, систему подачи. В мешалке асфальтосмесительной установки происходит “сухое” перемешивание минеральных компонентов в течение 10 с. Затем в мешалку добавляют 64 кг битума, нагретого до температуры 130-150°С, и производят “мокрое” перемешивание в течение 60 с. Готовую смесь в горячем состоянии укладывают в покрытие дорог и аэродромов.In production conditions, the asphalt mix is prepared in a stationary asphalt mixing plant. To prepare 1 ton of the mixture (composition 3), 630 kg of crushed stone, 300 kg of sand from the crushing screenings are required, which, after drying and heating to a temperature of 140-160 ° C, are fed into the mixer of the asphalt mixing plant. An additional technological operation is the supply of chrysotile asbestos in the amount of 6 kg into the mixer of an asphalt mixing plant. The supply of chrysotile asbestos is possible through a container of mineral powder, a weight batcher into the mixer of the asphalt mixing plant; or through the inspection hatch located directly on the mixer, in packages, the weight of which is calculated according to need for one batch; or through a special device, which is a chrysotile asbestos receiving hopper, dispenser, feed system. In the mixer of the asphalt mixing plant “dry” mixing of mineral components occurs for 10 s. Then, 64 kg of bitumen heated to a temperature of 130-150 ° C are added to the mixer, and “wet” mixing is performed for 60 s. The hot mixture is placed in the coating of roads and airfields.

Предлагаемая асфальтобетонная смесь за счет улучшения показателей набухания и степени расслоения является более долговечной, что позволяет повысить транспортно-эксплуатационные качества дорожных и аэродромных покрытий. Кроме того, применение хризотил-асбеста по сравнению с целлюлозой в асфальтобетонной смеси снижает в пять раз стоимость последней.The proposed asphalt mixture due to improved swelling and the degree of separation is more durable, which improves the transport and operational qualities of road and airfield coatings. In addition, the use of chrysotile asbestos compared to cellulose in an asphalt mix reduces the cost of the latter by a factor of five.

Claims

Asphalt mixture, including bitumen, sand and a stabilizing additive - asbestos, characterized in that it contains chrysotile asbestos as a stabilizing additive of a fraction of 2.8-5.0 mm of the fourth group of grade A-4-30, as sand - sand from screenings of crushing and additionally crushed stone, moreover, bitumen and chrysotile asbestos are taken in the ratio (7-13): 1 in the following ratio of components, wt.%:

Sand from crushing screenings 27-38

Bitumen 5.2-7.0

Chrysotile asbestos fraction 2.8-5.0 mm

the fourth group of brand A-4-30 0.4-1.0

Crushed stone The rest