RU2572129C1 - Method to produce modifying additive for hot asphalt-concrete mixtures - Google Patents
Method to produce modifying additive for hot asphalt-concrete mixtures Download PDFInfo
- Publication number
- RU2572129C1 RU2572129C1 RU2014133122/05A RU2014133122A RU2572129C1 RU 2572129 C1 RU2572129 C1 RU 2572129C1 RU 2014133122/05 A RU2014133122/05 A RU 2014133122/05A RU 2014133122 A RU2014133122 A RU 2014133122A RU 2572129 C1 RU2572129 C1 RU 2572129C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- powder
- bitumen
- mineral
- additive
- asphalt
- Prior art date
Links
Landscapes
- Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)
- Road Paving Structures (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к автодорожной отрасли, к получению минерального порошка, модифицированного полимерами типа СБС (стирол-бутадиен-стирол), на основе которого производится асфальтобетон с улучшенными физико-механическими свойствами для дорожных покрытий, с использованием вяжущего на основе нефтяного дорожного битума.The invention relates to the road industry, to the production of a mineral powder modified with polymers of the SBS type (styrene-butadiene-styrene), on the basis of which asphalt concrete with improved physical and mechanical properties for road surfaces is produced using a binder based on petroleum road bitumen.
Известен способ получения минерального порошка (RU № 2374199, МПК С04В 26/26, С04В 20/02, опубликовано 27.11.2009 г.), включающий помол сырья, содержащего битум, в котором измельчению подвергают дробленный асфальтобетон, причем измельчение проводят в центробежно-ударной мельнице с окружной скоростью от 50 до 100 м/с. При этом используют куски асфальтобетона размером не свыше 40 мм. Использование данного минерального порошка не позволяет существенно и качественно улучшить свойства дорожного покрытия из асфальтобетонной смеси, но позволяет получать дешевый активированный порошок, улучшающий удобоукладываемость асфальтобетона. Общими признаками заявляемого изобретения с аналогом является то, что добавку предварительно измельчают в мельнице.A known method of producing mineral powder (RU No. 2374199, IPC С04В 26/26, С04В 20/02, published November 27, 2009), including grinding raw materials containing bitumen, in which crushed asphalt is subjected to grinding, and grinding is carried out in centrifugal shock mill with a peripheral speed of 50 to 100 m / s. In this case, pieces of asphalt concrete with a size of not more than 40 mm are used. The use of this mineral powder does not significantly and qualitatively improve the properties of the road surface from the asphalt mixture, but it allows to obtain a cheap activated powder that improves the workability of asphalt concrete. Common features of the claimed invention with an analogue is that the additive is pre-crushed in a mill.
Известен способ приготовления вяжущего для дорожного строительства (RU № 2128632, МПК С04В 26/26, C08L 95/00, опубликовано 10.04.1999 г.), включающий введение полистирола в виде измельченного продукта в вяжущее при повышенной температуре, перемешивание, в котором полистирол в виде фракции 0,01-1,0 мм предварительно опудривают минеральным порошком и вводят в разогретое до 120-140°С битумное вяжущее, перемешивание осуществляют в течение 3-10 мин при следующем содержании компонентов, мас.%:A known method of preparing a binder for road construction (RU No. 2128632, IPC С04В 26/26, C08L 95/00, published on 04/10/1999), comprising introducing polystyrene in the form of a crushed product into a binder at elevated temperature, mixing in which polystyrene is in the form of a fraction of 0.01-1.0 mm is pre-dusted with mineral powder and injected into a bitumen binder preheated to 120-140 ° C, stirring is carried out for 3-10 minutes with the following components, wt.%:
Основной недостаток известного решения - сложность замешивания и равномерного распределения по объему полимерного компонента в битумном вяжущем, что приводит к снижению качественных показателей вяжущего. Общими признаками заявляемого изобретения с аналогом является то, что полимерную добавку, полистирол, предварительно измельчают.The main disadvantage of the known solution is the difficulty of kneading and uniform distribution throughout the volume of the polymer component in the bitumen binder, which leads to a decrease in the quality of the binder. Common features of the claimed invention with an analogue is that the polymer additive, polystyrene, is pre-crushed.
Известна наномодифицированная асфальтобетонная смесь (RU № 2466161, МПК C08L 95/00, B82B 1/00, С04В 26/26, опубликовано 10.11.2012 г.), содержащая щебень, отсев щебня, нефтяной битум, в которой модификатором служит резиновая крошка размером 0,75 мм, механоактивированная совместно с наношпинелью магния. Эта добавка добавляется при изготовлении горячего асфальтобетона в соотношении по процентному составу:Known nanomodified asphalt mixture (RU No. 2466161, IPC C08L 95/00, B82B 1/00, С04В 26/26, published November 10, 2012) containing crushed stone, crushed stone screening, oil bitumen, in which rubber crumb size 0 is used as a modifier. , 75 mm, mechanically activated together with magnesium nanospinel. This additive is added in the manufacture of hot asphalt in a ratio by percentage of:
В данной смеси резиновая крошка из отработанных шин, полученная на режущей мельнице фирмы «Fritch» с использованием сита 0,75 мм выступает в качестве основного модификатора битума. В качестве добавки, улучшающей взаимодействие на границе раздела фаз «битум - резиновая крошка», применялась нанодисперсная шпинель магния, синтезированная в Институте твердого тела и механохимии (ИХТТМ) г. Новосибирск. Шпинель магния вводилась в количестве 0,5% от массы вяжущего - битума. Наилучшие результаты получены для композиции, содержащей резиновую крошку дисперсностью 0,75 мм, активированную совместно со шпинелью магния. В этом случае затраты на диспергирование резиновых отходов сравнительно малы, в то время как прочностные показатели улучшаются значительно. Повышенные прочностные свойства полученного модифицированного асфальтобетона в широком интервале температур могут предотвратить трещинообразование и повысить долговечность дорожного покрытия, что может компенсировать затраты на дополнительные технологические операции (механоактивация и добавление резиновой крошки в асфальтобетон).In this mixture, rubber crumb from used tires obtained at a Fritch cutting mill using a 0.75 mm sieve acts as the main bitumen modifier. As an additive that improves the interaction at the phase boundary “bitumen – rubber crumb”, we used nanodispersed magnesium spinel synthesized at the Institute of Solid State and Mechanochemistry (ИХТТМ), Novosibirsk. Magnesium spinel was introduced in an amount of 0.5% by weight of the binder - bitumen. The best results were obtained for a composition containing a rubber crumb dispersion of 0.75 mm, activated together with magnesium spinel. In this case, the cost of dispersing rubber waste is relatively small, while the strength indicators improve significantly. The increased strength properties of the obtained modified asphalt concrete in a wide temperature range can prevent cracking and increase the durability of the road surface, which can offset the costs of additional technological operations (mechanical activation and the addition of crumb rubber to asphalt concrete).
Основные недостатки известного решения - значительные затраты на диспергирование резиновых отходов, сложность замешивания и равномерного распределения по объему полимерного компонента в битумном вяжущем и по объему асфальтобетонной смеси, что приводит к снижению качественных показателей вяжущего и получаемого асфальтобетона. Общими признаками заявляемого изобретения с аналогом является то, что полимерную составляющую в виде резиновой крошки активируют в мельнице совместно со шпинелью магния.The main disadvantages of the known solution are the significant costs of dispersing rubber waste, the difficulty of kneading and even distribution by volume of the polymer component in the bitumen binder and the volume of the asphalt mix, which leads to a decrease in the quality indicators of the binder and the resulting asphalt concrete. Common features of the claimed invention with an analogue is that the polymer component in the form of rubber crumb is activated in the mill together with magnesium spinel.
Известна асфальтобетонная смесь и способ ее получения (RU № 2205808, МПК С04В 26/26, опубликовано 10.06.2003 г.), по данному изобретению на основе предварительной приготовленной активированной смеси 14,4-29,7 мас.% доломитового порошка с 1,6-3,3 мас.% порошка окатышей горно-обогатительного комбината путем смешивания указанной смеси в шаровой мельнице с 0,32-1,65 мас.% нефтяного битума и смешивания полученной активированной смеси в смесительной установке в нагретом состоянии с 26-33 мас.% щебня, 35-43 мас.% песчано-гравийной смеси и 4,35-7,68 мас.% нефтяного битума.Known asphalt mixture and the method of its production (RU No. 2205808, IPC С04В 26/26, published on June 10, 2003), according to this invention, based on a preliminary prepared activated mixture of 14.4-29.7 wt.% Dolomite powder with 1, 6-3.3 wt.% Of the powder of the pellets of the mining and processing plant by mixing the specified mixture in a ball mill with 0.32-1.65 wt.% Of oil bitumen and mixing the resulting activated mixture in the mixing unit in a heated state from 26-33 wt. .% crushed stone, 35-43 wt.% sand and gravel and 4.35-7.68 wt.% petroleum bitumen.
Предварительное приготовление активированной смеси 14,4-29,7 мас.% доломитового порошка с 1,6-3,3 мас.% порошка окатышей горно-обогатительного комбината путем смешивания указанной смеси в шаровой мельнице с 0,32-1,65 мас.% нефтяного битума - по сути, приготовление модифицирующей добавки, и последующего смешивания указанной смеси в шаровой мельнице с 0,32-1,65 мас.% нефтяного битума и смешивания полученной активированной смеси в смесительной установке в нагретом состоянии с 26-33 мас.% щебня, 35-43 мас.% песчано-гравийной смеси и 4,35-7,68 мас.% нефтяного битума с получением асфальтобетонной смеси по известному решению позволяет получить сцепление битума с минеральной частью в соответствии с ГОСТ 11508-74. Однако качественные эксплуатационные показатели асфальтобетона на такой активированной смеси не высокие. Общими признаками заявляемого изобретения с аналогом является то, что доломитовый порошок и окатыши горно-обогатительного комбината активируют в шаровой мельнице.Preliminary preparation of the activated mixture of 14.4-29.7 wt.% Dolomite powder with 1.6-3.3 wt.% Powder of the pellets of the mining and processing plant by mixing the mixture in a ball mill with 0.32-1.65 wt. % oil bitumen - essentially, the preparation of a modifying additive, and subsequent mixing of the specified mixture in a ball mill with 0.32-1.65 wt.% oil bitumen and mixing the resulting activated mixture in a mixing unit in a heated state from 26-33 wt.% crushed stone, 35-43 wt.% sand-gravel mixture and 4.35-7.68 wt.% oil bitumen with by irradiating the asphalt mixture according to a known solution, it is possible to obtain adhesion of bitumen to the mineral part in accordance with GOST 11508-74. However, the quality performance of asphalt concrete on such an activated mixture is not high. Common features of the claimed invention with an analogue is that dolomite powder and pellets of a mining and processing plant are activated in a ball mill.
Известен минеральный порошок для асфальтобетонной смеси (RU № 2125547, МПК С04В 26/26, C08L 95/00, опубликовано 27.01.1999 г.), включающий поверхностно-активное вещество, гидрофобизатор и минеральный компонент, который содержит в качестве поверхностно-активного вещества остаток производства алкилсульфата, а в качестве гидрофобизатора тяжелый гудрон при следующем соотношении компонентов, мас.%:Known mineral powder for the asphalt mixture (RU No. 2125547, IPC С04В 26/26, C08L 95/00, published January 27, 1999), including a surfactant, a water repellent, and a mineral component that contains a residue as a surfactant production of alkyl sulfate, and as a hydrophobizing agent, heavy tar in the following ratio of components, wt.%:
Недостатком данного способа является невысокое качество асфальтобетона полученного на основе такого порошка. Общими признаками заявляемого изобретения с аналогом является то, что производится предварительное перемешивание и совместное измельчения органической и неорганической составляющих.The disadvantage of this method is the low quality of asphalt concrete obtained on the basis of such a powder. Common features of the claimed invention with an analogue is that pre-mixing and co-grinding of the organic and inorganic components is carried out.
Известен наноструктурирующий модификатор для асфальтобетона (RU № 2412126, МПК С04В 24/36, С04В 20/10, В82В 3/00, опубликовано 20.02.2011 г.), который содержит в качестве органической основы битум или мазут и дополнительно равномерно диспергированные в ней углеродные нанотрубки, технический углерод и органоглину при следующем соотношении компонентов, мас.%:Known nanostructuring modifier for asphalt concrete (RU No. 2412126, IPC С04В 24/36, С04В 20/10, В82В 3/00, published on 02/20/2011), which contains bitumen or fuel oil as an organic base and additionally evenly dispersed carbon nanotubes, carbon black and organoclay in the following ratio of components, wt.%:
Недостатком данного способа является трудность совмещения порошка с битумом в промышленных масштабах. Общими признаками заявляемого изобретения с аналогом является то, что модификатор асфальтобетона состоит из органической составляющей, в качестве которой выступает технический углерод, минеральной части (органоглина) и адгезионной добавки (углеродные нанотрубки).The disadvantage of this method is the difficulty of combining powder with bitumen on an industrial scale. Common features of the claimed invention with an analogue is that the asphalt concrete modifier consists of an organic component, which is carbon black, a mineral part (organoclay) and an adhesive additive (carbon nanotubes).
Известен способ изготовления модифицирующих добавок (RU № 2211205, МПК С04В 40/00, С04В 28/02, опубликовано 27.08.2003 г.), включающий смешивание минерального наполнителя и дополнительного активного ингредиента при их определенном соотношении с последующим активным перемешиванием в турбулентных потоках, в котором активное перемешивание в турбулентных потоках осуществляют путем двухступенчатой обработки в смесителе в зазорах между билами на роторе и отбойниках на корпусе, при этом скорость ударного нагружения возрастает от 0 до 50 м/с на первой ступени и от 50 до 100 м/с на второй ступени в течение 1-10 с при температуре 40°С при следующем соотношении ингредиентов, мас.%: минеральный наполнитель 50-95, дополнительный активный ингредиент 5-50. При этом перемешивание в турбулентных потоках производят в смесителе активаторе СЦУ-450, в качестве минерального наполнителя используют один наполнитель из группы: кальцит, барит, известняковая мука, мраморная мука, доломитовая мука, пылевидный кварц, различные виды цемента, гипс, корунд, аморфный кремнезем, а в качестве дополнительного активного ингредиента используют, по крайней мере, один ингредиент из группы: редисперсионные порошки сополимеров и гомополимеров винилацетата, акрилата и бутадиен-стирола, эфиры целлюлозы, водорастворимые пластифицирующие, водоредуцирующие, воздухововлекающие, гидрофобизирующие, пигментирующие добавки в сухом виде.A known method of manufacturing modifying additives (RU No. 2211205, IPC С04В 40/00, С04В 28/02, published August 27, 2003), comprising mixing the mineral filler and the additional active ingredient in a certain ratio with subsequent active mixing in turbulent flows, in wherein active mixing in turbulent flows is carried out by two-stage processing in a mixer in the gaps between the beats on the rotor and the chippers on the body, while the speed of shock loading increases from 0 to 50 m / s in the first stage from 50 to 100 m / s in the second stage for 1-10 sec at a temperature of 40 ° C with the following ratio of ingredients, wt.%: 50-95 mineral filler, the further active ingredient is 5-50. In this case, mixing in turbulent flows is carried out in a mixer activator SCU-450, as a mineral filler one filler from the group is used: calcite, barite, limestone flour, marble flour, dolomite flour, pulverized quartz, various types of cement, gypsum, corundum, amorphous silica and, as an additional active ingredient, at least one ingredient from the group is used: redispersion powders of copolymers and homopolymers of vinyl acetate, acrylate and styrene butadiene, cellulose ethers, water-soluble e plasticizers, water-reducing, air-entraining, water-repellent, pigmenting additives in dry form.
Недостатком данного способа является плохая удобоукладываемость асфальтобетона на основе такого модификатора, так как применяемые полимеры значительно повышают вязкость асфальтовяжущего. Общими признаками заявляемого изобретения с аналогом является то, что компоненты модифицирующей добавки подвергают совместной активации и перемешиванию.The disadvantage of this method is the poor workability of asphalt concrete based on such a modifier, since the polymers used significantly increase the viscosity of the asphalt binder. Common features of the claimed invention with an analogue are that the components of the modifying additive are subjected to joint activation and mixing.
Известен активированный минеральный порошок для асфальтобетонных смесей (RU № 2439017, МПК С04В 26/26, опубликовано 10.01.2012 г.). Используемые в составе минерального порошка отходы полусухой очистки дымовых газов, образующихся при сжигании твердых бытовых отходов (ТБО), за счет уникальных структурных свойств позволяют получить порошок, обладающий повышенной способностью заполнять пространства между инертными материалами асфальтобетона и проникать в поры указанных материалов, что приводит к улучшению эксплуатационных свойств асфальтобетонных покрытий. При этом в отличие, например, от таких отходов, как зола-уноса, пылевидные фракции, указанные отходы не обладают способностью к слипанию и затвердению. Known activated mineral powder for asphalt mixtures (RU No. 2439017, IPC С04В 26/26, published January 10, 2012). Waste from semi-dry mineral powder used in the composition of the mineral powder resulting from the combustion of solid household waste (MSW), due to the unique structural properties, allows one to obtain a powder with an increased ability to fill the spaces between inert materials of asphalt concrete and penetrate the pores of these materials, which leads to an improvement operational properties of asphalt concrete pavements. Moreover, unlike, for example, waste such as fly ash, dust fractions, these wastes do not have the ability to stick together and harden.
Технический результат: упрощение состава порошка, расширение ассортимента активированных минеральных порошков, удовлетворяющих всем требованиям ГОСТ при следующем соотношении компонентов, мас.%:Effect: simplification of the composition of the powder, expanding the range of activated mineral powders that meet all the requirements of GOST with the following ratio of components, wt.%:
По назначению, по технической сущности, по наличию сходных существенных признаков данное решение выбрано в качестве ближайшего аналога для предлагаемой модифицирующей добавки для асфальтобетонной смеси.By appointment, by technical nature, by the presence of similar essential features, this solution was selected as the closest analogue for the proposed modifying additive for asphalt concrete mix.
Недостатком этого способа производства активированного минерального порошка является трудность получения однородной композиции, а значит, и нестабильное качество асфальтобетона при промышленном производстве. Асфальтобетон на предлагаемом активированном порошке имеет слишком большую прочность при 0°C, что говорит о его плохой морозостойкости, а прочность при длительной выдержке в воде возрастает почти в два раза. Это говорит о том, что органическое вяжущее не обволакивает мелкодисперсную часть асфальтобетонной смеси и это приведет к потери водостойкости покрытия и повышенной хрупкости. Слишком большие показатели прочности при всех температурах свидетельствуют о плохой удобоукладываемости асфальтобетонной смеси на активированном минеральном порошке.The disadvantage of this method of production of activated mineral powder is the difficulty in obtaining a homogeneous composition, and hence the unstable quality of asphalt concrete in industrial production. Asphalt concrete on the proposed activated powder has too much strength at 0 ° C, which indicates its poor frost resistance, and strength during prolonged exposure to water increases almost twice. This suggests that the organic binder does not envelop the finely divided part of the asphalt mixture and this will lead to a loss of water resistance of the coating and increased fragility. Too high strength values at all temperatures indicate poor workability of the asphalt mix on activated mineral powder.
Задачей предлагаемого способа получения модифицирующей добавки (модифицированного минерального порошка) является то, что ее можно использовать на стандартном оборудовании для производства горячего асфальтобетона с улучшенными физико-механическими свойствами и с улучшенной удобоукладываемостью при низких температурах.The objective of the proposed method for producing a modifying additive (modified mineral powder) is that it can be used on standard equipment for the production of hot asphalt concrete with improved physical and mechanical properties and with improved workability at low temperatures.
Техническими результатами являются: получение асфальтобетонной смеси однородного состава, повышение качественных показателей и долговечности дорожного покрытия, изготовленного с использованием данной добавки. Технические результаты достигаются тем, что производится совместная механическая активации минеральных и органических компонентов, входящих в состав добавки, в следующей пропорции, масс. %:Technical results are: obtaining asphalt concrete mix of a homogeneous composition, improving the quality indicators and durability of the road surface made using this additive. Technical results are achieved by the fact that the joint mechanical activation of the mineral and organic components that make up the additive, in the following proportion, is made. %:
При производстве горячего асфальтобетона минеральные наполнители предварительно сушат при температуре до 160-170°C, смешивают в смесительном агрегате с модифицирующей добавкой, затем туда же подают битум, предварительно нагретый до температуры 150-160°C и всю смесь перемешивают в течение 40-60 сек, на смешивание подают компоненты при следующих соотношениях, масс. %:In the production of hot asphalt, the mineral fillers are pre-dried at a temperature of up to 160-170 ° C, mixed in a mixing unit with a modifying additive, then bitumen pre-heated to a temperature of 150-160 ° C is fed to the same, and the whole mixture is mixed for 40-60 sec , the mixing serves components in the following ratios, mass. %:
Кроме того, в качестве щебня может быть использован щебень горных пород, в качестве отсева может быть использован отсев гравия или щебня горных пород, в качестве минерального масла могут быть использованы отходы моторных, индустриальных и трансформаторных масел, а в качестве битума используют нефтяной битум марки БНД.In addition, crushed stone of rocks can be used as crushed stone, screenings of gravel or crushed stone of rocks can be used as screenings, waste from motor, industrial and transformer oils can be used as mineral oil, and BND grade bitumen is used as bitumen. .
Сравнительный анализ предлагаемой модифицирующей добавки для асфальтобетонной смеси с модифицирующей добавкой по ближайшему аналогу показывает следующее. Предлагаемое решение и решение по ближайшему аналогу характеризуются сходными признаками:A comparative analysis of the proposed modifying additives for asphalt mixes with modifying additives for the closest analogue shows the following. The proposed solution and the solution for the closest analogue are characterized by similar features:
- получение модифицирующей добавки для асфальтобетонной смеси;- obtaining a modifying additive for the asphalt mix;
- использование в составе добавки органического компонента;- use of an organic component in the additive;
- смешивание и совместная активация материала с органическим компонентом.- mixing and co-activation of the material with an organic component.
Предлагаемое решение характеризуется также признаками, отличными от признаков, характеризующих решение по ближайшему аналогу:The proposed solution is also characterized by features that are different from the features characterizing the solution according to the closest analogue:
- в качестве модифицирующей добавки используют полимер СБС;- as a modifying additive use an SBS polymer;
- на смешивание и на совместную механическую активацию дополнительно подают адгезионную добавку, причем адгезионную добавку подают в смесь предварительно, до механической активации;- for mixing and joint mechanical activation additionally serves an adhesive additive, and the adhesive additive is fed into the mixture in advance, before mechanical activation;
- на смешивание и на совместную механическую активацию дополнительно подают минеральное масло;- for mixing and joint mechanical activation additionally serves mineral oil;
- на смешивание и на совместную механическую активацию подают компоненты при следующем соотношении, масс. %:- for mixing and joint mechanical activation serves components in the following ratio, mass. %:
При этом в качестве адгезионной добавки используется PolyramL200 (Полирам Л200) фирмы Сеса, в качестве минеральной составляющей используется мрамор, в качестве минерального масла могут быть использованы отработанные масла, в качестве полимера могут быть использованы сополимеры СБС, при этом минеральное масло и полимер СБС подают в смесь предварительно до механической активации.In this case, Cesa PolyramL200 (Polyram L200) is used as an adhesive additive, marble is used as a mineral component, used oils can be used as mineral oil, SBS copolymers can be used as a polymer, while mineral oil and SBS polymer are fed into mixture before mechanical activation.
Наличие в предлагаемом решении признаков, отличных от признаков, характеризующих решение по ближайшему аналогу, позволяет сделать вывод о соответствии предлагаемого способа получения модифицирующей добавки для асфальтобетонной смеси условию патентоспособности «новизна».The presence in the proposed solution of signs that are different from the signs characterizing the solution according to the closest analogue allows us to conclude that the proposed method for producing a modifying additive for asphalt concrete mix meets the patentability condition “novelty”.
Техническая сущность предлагаемых решений, связанных единым изобретательским замыслом, заключается в следующем.The technical essence of the proposed solutions associated with a single inventive concept is as follows.
Минеральный порошок (мелкодисперсный заполнитель) является необходимой составляющей асфальтобетона. Его основная функция - заполнение пор в минеральном остове, что приводит, во-первых, к уменьшению количества битума, во-вторых, к уменьшению толщины пленки битума. Уменьшается стоимость асфальтобетона, уменьшается эффект старения. Другая, менее очевидная функция минерального порошка - это изменение физико-химических свойств битума. Причем "хороший" порошок может значительно улучшать физико-механические показатели битума. К хорошим мелкодисперсным наполнителям относятся доломиты и мраморы. Таким образом, минеральный порошок в значительной степени определяет физико-механические показатели асфальтобетона и даже его срок службы. Для определения эффективности того или иного способа получения минерального порошка необходимо задаться критерием качества. Для практических целей критерием может служить изменение реологических характеристик вяжущего при добавлении в него мелкодисперсного заполнителя, такая смесь называется асфальтовяжущим. Дело в том, что мелкодисперсный наполнитель, обладая большой удельной поверхностью, может изменять не только физико-механические, но и химические свойства битума. Поэтому мелкодисперсные наполнители для асфальтобетона, содержащие каучукоподобные полимеры, могут значительно улучшить его теплостойкость и морозостойкость. Технология совместного измельчения и активации минеральных и полимерных компонентов была реализована на промышленной мельнице периодического действия с истирающим способом обработки материала.Mineral powder (fine aggregate) is a necessary component of asphalt concrete. Its main function is to fill the pores in the mineral core, which leads, firstly, to a decrease in the amount of bitumen, and secondly, to a decrease in the thickness of the bitumen film. The cost of asphalt concrete is reduced, the aging effect is reduced. Another, less obvious function of mineral powder is a change in the physicochemical properties of bitumen. Moreover, a “good” powder can significantly improve the physical and mechanical properties of bitumen. Good finely divided fillers include dolomites and marbles. Thus, the mineral powder to a large extent determines the physical and mechanical properties of asphalt concrete and even its service life. To determine the effectiveness of a particular method of producing mineral powder, it is necessary to set a quality criterion. For practical purposes, the criterion may be a change in the rheological characteristics of the binder when finely dispersed aggregate is added to it, such a mixture is called asphalt binder. The fact is that a finely dispersed filler, having a large specific surface, can change not only the physicomechanical, but also the chemical properties of bitumen. Therefore, fine aggregates for asphalt concrete containing rubber-like polymers can significantly improve its heat resistance and frost resistance. The technology of joint grinding and activation of mineral and polymer components was implemented in a batch industrial mill with an abrasive method of processing the material.
Пример 1Example 1
Приведем сравнительные характеристики асфальтовяжущего на обычном минеральном порошке из мрамора, на модифицированном порошке и обычного битума БНД 90/130. Исследованию подвергаются смеси из порошка и битума марки БНД 90/130, взятые в соотношении 1:1 и перемешанные при температуре 170°C. Такая температура смешивания и соотношение порошок: битум позволяют моделировать свойства полимера в асфальтобетоне, выпущенном на промышленной установке.We give the comparative characteristics of the asphalt binder on a conventional mineral powder from marble, on a modified powder and ordinary bitumen BND 90/130. The mixture of powder and bitumen grade BND 90/130, taken in the ratio 1: 1 and mixed at a temperature of 170 ° C, is examined. This mixing temperature and the ratio of powder: bitumen allow us to simulate the properties of the polymer in asphalt concrete produced in an industrial plant.
Состав №1 - асфальтовяжущее состоит из битума и минерального порошка, имеющего состав:Composition No. 1 - asphalt binder consists of bitumen and mineral powder having the composition:
Мрамор - 100%Marble - 100%
Состав №2 - асфальтовяжущее состоит из битума и минерального порошка, имеющего состав(масс. %):Composition No. 2 - asphalt binder consists of bitumen and mineral powder having a composition (wt.%):
Пример 2Example 2
Характеристики асфальтовяжущего на обычном минеральном порошке из мрамора, на модифицированном порошке и обычного битума БНД 90/130. Смеси из порошка и битума марки БНД 90/130 взяты в соотношении 1:1 и перемешаны при температуре 170°C.Characteristics of asphalt binder on ordinary mineral marble powder, on modified powder and ordinary BND 90/130 bitumen. Mixtures of powder and bitumen grade BND 90/130 taken in a ratio of 1: 1 and mixed at a temperature of 170 ° C.
Состав №1 - асфальтовяжущее состоит из битума минерального порошка, имеющего состав:Composition No. 1 - asphalt binder consists of bitumen mineral powder having the composition:
Мрамор - 100%Marble - 100%
Состав №2 - асфальтовяжущее состоит из битума минерального порошка, имеющего состав (масс. %):Composition No. 2 - asphalt binder consists of bitumen mineral powder having a composition (wt.%):
Пример 3Example 3
Характеристики асфальтовяжущего на обычном минеральном порошке из мрамора, на модифицированном порошке и обычного битума БНД 90/130. Смеси из порошка и битума марки БНД 90/130 взяты в соотношении 1:1 и перемешаны при температуре 170°C.Characteristics of asphalt binder on ordinary mineral marble powder, on modified powder and ordinary BND 90/130 bitumen. Mixtures of powder and bitumen grade BND 90/130 taken in a ratio of 1: 1 and mixed at a temperature of 170 ° C.
Состав №1 - асфальтовяжущее состоит из битума минерального порошка, имеющего состав:Composition No. 1 - asphalt binder consists of bitumen mineral powder having the composition:
Мрамор - 100%Marble - 100%
Состав №2 - асфальтовяжущее состоит из битума минерального порошка, имеющего состав (масс. %):Composition No. 2 - asphalt binder consists of bitumen mineral powder having a composition (wt.%):
Пример 4Example 4
Характеристики асфальтовяжущего на обычном минеральном порошке из мрамора, на модифицированном порошке и обычного битума БНД 90/130. Смеси из порошка и битума марки БНД 90/130 взяты в соотношении 1:1 и перемешаны при температуре 170°C.Characteristics of asphalt binder on ordinary mineral marble powder, on modified powder and ordinary BND 90/130 bitumen. Mixtures of powder and bitumen grade BND 90/130 taken in a ratio of 1: 1 and mixed at a temperature of 170 ° C.
Состав №1 - асфальтовяжущее состоит из битума минерального порошка, имеющего состав:Composition No. 1 - asphalt binder consists of bitumen mineral powder having the composition:
Мрамор - 100%Marble - 100%
Состав №2 - асфальтовяжущее состоит из битума минерального порошка, имеющего состав (масс. %):Composition No. 2 - asphalt binder consists of bitumen mineral powder having a composition (wt.%):
Пример 5Example 5
Характеристики асфальтовяжущего на обычном минеральном порошке из мрамора, на модифицированном порошке и обычного битума БНД 90/130. Смеси из порошка и битума марки БНД 90/130 взяты в соотношении 1:1 и перемешаны при температуре 170°C.Characteristics of asphalt binder on ordinary mineral marble powder, on modified powder and ordinary BND 90/130 bitumen. Mixtures of powder and bitumen grade BND 90/130 taken in a ratio of 1: 1 and mixed at a temperature of 170 ° C.
Состав №1- асфальтовяжущее состоит из битума минерального порошка, имеющего состав:Composition No. 1 - asphalt binder consists of bitumen mineral powder having the composition:
Мрамор - 100%Marble - 100%
Состав №2 - асфальтовяжущее состоит из битума минерального порошка, имеющего состав (масс. %):Composition No. 2 - asphalt binder consists of bitumen mineral powder having a composition (wt.%):
В примере 1 состав не соответствует пределам, описанным в нашем изобретении, и поэтому свойства асфальтовяжущего незначительно отличаются от смеси битума и порошка из мрамора. Использовать такой состав в дорожном строительстве нецелесообразно, так как он несущественно улучшает характеристики асфальтобетона. В примере 5 состав не соответствует пределам, но физико-механические характеристики асфальтовяжущего очень хорошие. Использование такого состава модифицированного порошка невозможно по технологическим причинам: ввиду плохой сыпучести такой порошок невозможно перемещать и дозировать обычными механизмами, имеющимися на стандартных асфальтобетонных заводах.In example 1, the composition does not meet the limits described in our invention, and therefore, the properties of the asphalt binder are slightly different from a mixture of bitumen and marble powder. To use such a composition in road construction is impractical, since it does not significantly improve the performance of asphalt concrete. In example 5, the composition does not meet the limits, but the physical and mechanical characteristics of the asphalt binder are very good. The use of such a composition of the modified powder is impossible for technological reasons: due to poor flowability, such a powder cannot be transported and dosed by conventional mechanisms available in standard asphalt plants.
Известные технологии улучшения качества дорожного битума предполагают растворение полимеров в битуме на специализированных установках. Этот процесс связан с большими материальными и энергетическими затратами в связи со сложностью процесса растворения полимера и необходимостью применения дорогостоящего оборудования. Одним из основных препятствий использованию полимербитумных (ПБВ) вяжущих является то, что его нельзя более 10 часов хранить в нагретом до рабочих температур состоянии, так как происходит деструкция полимера и расслоение вяжущего. Если вяжущее доставлять на асфальтобетонный завод в холодном состоянии, то только на его разогрев затрачивается около суток, а в случае плохих погодных условий необходимо хранить вяжущее в нагретом состоянии много дней (что реально наблюдается на асфальтобетонных заводах). Таким образом, ПБВ желательно производить и использовать в течение нескольких часов, а битумные котлы должны быть оснащены очень эффективной системой перемешивания вяжущего, для чего на каждом асфальтобетонном заводе необходимо иметь специально оборудованный битумный котел.Known technologies for improving the quality of road bitumen involve the dissolution of polymers in bitumen in specialized plants. This process is associated with high material and energy costs due to the complexity of the polymer dissolution process and the need to use expensive equipment. One of the main obstacles to the use of polymer bitumen (PBB) binders is that it cannot be stored for more than 10 hours in a state that is heated to operating temperatures, since polymer degradation and binder separation occurs. If the binder is delivered to the asphalt concrete plant in a cold state, then it takes about a day to warm it up, and in case of bad weather conditions it is necessary to store the binder in the heated state for many days (which is actually observed at asphalt concrete plants). Thus, it is advisable to produce and use PBB within a few hours, and bitumen boilers should be equipped with a very effective binder mixing system, for which each asphalt concrete plant needs to have a specially equipped bitumen boiler.
Преимущество использования модифицированных порошков по предлагаемой технологии, по сравнению со стандартным методом получения полимербитумных вяжущих по ГОСТ Р 52056-2003, заключается в следующем:The advantage of using modified powders according to the proposed technology, compared with the standard method for producing polymer bitumen binders according to GOST R 52056-2003, is as follows:
во-первых, в возможности использования в качестве минерального масла отработанных масел, а не индустриального масла, что в два раза снижает стоимость продукта;firstly, the possibility of using used oils as mineral oil, rather than industrial oil, which halves the cost of the product;
во-вторых, и это самое важное, исчезает проблема деструкции ПБВ.secondly, and this is the most important, the problem of the destruction of PBB disappears.
Получение, хранение, использование, дозирование модифицированного порошка по предлагаемой технологии осуществляется на стандартном оборудовании, и у модифицированного порошка практически нет ограничения по срокам хранения. Хорошие физико-механические характеристики асфальтовяжущего не могли не сказаться на свойствах асфальтобетона, изготовленного на основе модифицированного полимерами минерального порошка.The receipt, storage, use, dosing of the modified powder according to the proposed technology is carried out on standard equipment, and the modified powder has practically no restriction on shelf life. The good physical and mechanical characteristics of the asphalt binder could not but affect the properties of asphalt concrete made on the basis of a polymer modified with mineral powder.
Пример №6Example No. 6
Асфальтобетонная смесь приготовлена по следующей технологии: минеральные наполнители, нагретые до 160-170°C, смешивают в смесительном агрегате с модифицированным порошком, затем туда же подают битум, предварительно нагретый до температуры 150-160°C, и всю смесь перемешивают в течение 40-60 сек, на смешивание подают компоненты при следующих соотношениях, масс. %:The asphalt concrete mixture was prepared according to the following technology: mineral fillers heated to 160-170 ° C are mixed in a mixing unit with a modified powder, then bitumen pre-heated to a temperature of 150-160 ° C is fed into the mixture, and the whole mixture is mixed for 40- 60 seconds, the components are fed into the mixing in the following ratios, mass. %:
Образцы асфальтобетона имели показатели, представленные в таблице №6.Samples of asphalt had the indicators presented in table No. 6.
Испытания асфальтобетона проводились по методике, предназначенной для оценки качества асфальтобетонов модифицированных блок-сополимерами типа СБС, а именно: ОДМ 218.2.003-2007 "Рекомендации по использованию полимерно-битумных вяжущих материалов на основе блок-сополимеров типа СБС при строительстве и реконструкции автомобильных дорог". Как и ожидалось, асфальтобетон характеризуется повышенной R50 (что говорит о повышенной теплостойкости), пониженной R0 (что характеризует хорошую морозостойкость) и отличной водостойкостью. Кроме того, при строительстве экспериментального участка автодороги была отмечена очень хорошая удобоукладываемость модифицированной асфальтобетонной смеси при пониженных температурах.Tests of asphalt concrete were carried out according to the method designed to assess the quality of asphalt concrete modified with block copolymers of the SBS type, namely: ODM 218.2.003-2007 "Recommendations for the use of polymer-bitumen binders based on block copolymers of the SBS type in the construction and reconstruction of roads" . As expected, asphalt concrete is characterized by increased R 50 (which indicates increased heat resistance), lower R 0 (which indicates good frost resistance) and excellent water resistance. In addition, during the construction of the experimental section of the highway, very good workability of the modified asphalt mix was noted at low temperatures.
Общий вывод заключается в том, что модифицирование минеральных порошков приводит к значительному улучшению реологических показателей асфальтовяжущего. Это естественно приводит к заметному положительному изменению свойств асфальтобетона: увеличению долговечности, морозостойкости и стойкости к перепадам температур.The general conclusion is that the modification of mineral powders leads to a significant improvement in the rheological parameters of the asphalt binder. This naturally leads to a noticeable positive change in the properties of asphalt concrete: an increase in durability, frost resistance and resistance to temperature extremes.
В результате сравнения предлагаемых решений с другими известными решениями в данной области не выявлено технических решений, которые характеризовались бы идентичными или аналогичными совокупностями признаков с предлагаемым способом получения модифицирующей добавки для асфальтобетонной смеси.As a result of comparing the proposed solutions with other known solutions in this area, no technical solutions have been identified that would be characterized by identical or similar sets of features with the proposed method for producing a modifying additive for asphalt concrete mix.
Не выявлено технических решений с идентичными или аналогичными совокупностями признаков, которые при использовании обеспечивали бы достижение результатов, аналогичных с достигаемыми результатами при использовании совокупности признаков предлагаемых решений, что позволяет сделать вывод о соответствии данных предлагаемых решений условию патентоспособности «изобретательский уровень».No technical solutions with identical or similar sets of features have been identified that, when used, would ensure the achievement of results similar to those achieved when using the set of features of the proposed solutions, which allows us to conclude that the proposed solutions meet the patentability condition of "inventive step".
Claims (4)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2014133122/05A RU2572129C1 (en) | 2014-08-12 | 2014-08-12 | Method to produce modifying additive for hot asphalt-concrete mixtures |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2014133122/05A RU2572129C1 (en) | 2014-08-12 | 2014-08-12 | Method to produce modifying additive for hot asphalt-concrete mixtures |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2572129C1 true RU2572129C1 (en) | 2015-12-27 |
Family
ID=55023496
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2014133122/05A RU2572129C1 (en) | 2014-08-12 | 2014-08-12 | Method to produce modifying additive for hot asphalt-concrete mixtures |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2572129C1 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2748791C1 (en) * | 2020-11-18 | 2021-05-31 | федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Казанский (Приволжский) федеральный университет" (ФГАОУ ВО КФУ) | Modifier of asphalt-concrete mixture and method for its preparation |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU1248986A1 (en) * | 1982-10-28 | 1986-08-07 | Свердловский филиал Государственного дорожного проектно-изыскательского и научно-исследовательского института | Asphalt-concrete mix |
| RU2131854C1 (en) * | 1998-07-06 | 1999-06-20 | Руденский Андрей Владимирович | Method of producing mineral powder for asphalt concrete mixes |
| RU2365553C1 (en) * | 2008-02-29 | 2009-08-27 | Валерий Сергеевич Прокопец | Asphaltic concrete, containing mechanically activated rubber crumb |
| RU2439017C1 (en) * | 2010-05-25 | 2012-01-10 | Андрей Геннадьевич Прохоров | Activated mineral powder for road concrete mix |
| RU2466161C1 (en) * | 2011-10-07 | 2012-11-10 | Институт проблем нефти и газа Сибирского отделения Российской академии наук (ИПНГ СО РАН) | Nanomodified asphalt-concrete mixture |
-
2014
- 2014-08-12 RU RU2014133122/05A patent/RU2572129C1/en active
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU1248986A1 (en) * | 1982-10-28 | 1986-08-07 | Свердловский филиал Государственного дорожного проектно-изыскательского и научно-исследовательского института | Asphalt-concrete mix |
| RU2131854C1 (en) * | 1998-07-06 | 1999-06-20 | Руденский Андрей Владимирович | Method of producing mineral powder for asphalt concrete mixes |
| RU2365553C1 (en) * | 2008-02-29 | 2009-08-27 | Валерий Сергеевич Прокопец | Asphaltic concrete, containing mechanically activated rubber crumb |
| RU2439017C1 (en) * | 2010-05-25 | 2012-01-10 | Андрей Геннадьевич Прохоров | Activated mineral powder for road concrete mix |
| RU2466161C1 (en) * | 2011-10-07 | 2012-11-10 | Институт проблем нефти и газа Сибирского отделения Российской академии наук (ИПНГ СО РАН) | Nanomodified asphalt-concrete mixture |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2748791C1 (en) * | 2020-11-18 | 2021-05-31 | федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Казанский (Приволжский) федеральный университет" (ФГАОУ ВО КФУ) | Modifier of asphalt-concrete mixture and method for its preparation |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Sargın et al. | Evaluation of rice husk ash as filler in hot mix asphalt concrete | |
| Essawy et al. | Environmentally friendly road construction | |
| NL2010586C2 (en) | Mastic composition for asphalt mixtures and process for making such a mastic composition. | |
| RU2303576C2 (en) | Asphalt-concrete mix | |
| RU2559508C1 (en) | Bitumen modifier for road asphalt concrete | |
| RU2572129C1 (en) | Method to produce modifying additive for hot asphalt-concrete mixtures | |
| RU2365553C1 (en) | Asphaltic concrete, containing mechanically activated rubber crumb | |
| RU2703205C1 (en) | Method of producing modified bitumen binder | |
| RU2196750C1 (en) | Asphalt concrete mix | |
| RU2435743C1 (en) | Rubberised vibro cast asphalt mix | |
| RU2222559C1 (en) | Additive for broken stone-mastic bituminous concrete | |
| RU2521988C1 (en) | Bitumen-concrete mixture on nano-modified binder | |
| RU2611801C1 (en) | Asphalt-concrete mixture | |
| JPS584121B2 (en) | Production method of bituminous binder for construction materials | |
| RU2343129C1 (en) | Method of receiving of rock material for device of rough surface treatment of asphalt coats, pelleted with petrolium bitumen and amended with rubber crumbs | |
| Nassef et al. | Laboratory Evaluation of Rice Husk and Sawdust on the Performance of Asphalt Binders and Mixtures. | |
| RU2487095C1 (en) | Asphalt-concrete mixture | |
| RU2149848C1 (en) | Concrete asphalt mix | |
| CN107268388A (en) | The preparation method of BUTON rock asphalt modified asphalt mixture | |
| RU2148562C1 (en) | Method of asphalt-concrete mix preparation | |
| RU2824525C1 (en) | Method of producing cold asphalt concrete mixture based on modified polymer-bitumen composition | |
| RU2793038C1 (en) | Structuring additive for asphalt mixes | |
| RU2184096C1 (en) | Porous emulsion-mineral mix | |
| Akhira et al. | Microstructural and Thermal Analysis of Warm-Modified Bitumen with Palm Oil Boiler Ash | |
| RU2726095C1 (en) | Composition for road pavement bases layers device |