RU2648895C1

RU2648895C1 - Road concrete mixture (options)

Info

Publication number: RU2648895C1
Application number: RU2017119551A
Authority: RU
Inventors: Владимир Трофимович Ерофеев; Майя Алексеевна Ликомаскина; Анжелика Игоревна Сальникова; Владимир Алексеевич Лазарев
Priority date: 2017-06-05
Filing date: 2017-06-05
Publication date: 2018-03-28

Abstract

FIELD: construction.

SUBSTANCE: invention relates to the field of materials for road construction, in particular to the compositions of modified road concrete mixtures, and can be used in the construction and repair of road surfaces, airfields, city streets, bridges, etc. Road concrete mixture includes crushed stone or natural sand, sand from screening crushing, mineral powder, bitumen petroleum road viscous and modifier. Modifier is the condensation product of oleic acid with diethanolamine and boric acid at a molar ratio of components (0.5–2.5):3:(0.5–2.5), respectively. Condensation product of oleic acid with diethanolamine and boric acid is used with an amine number of at least 40 mg HCl/g.

EFFECT: invention allows to increase average density, compressive strength at 50 °C, 20 °C and 0 °C, water resistance coefficient, to lower the water saturation index of modified asphalt concrete mixtures, as well as to impart biostability and durability to the compositions of hot road concrete mixtures.

4 cl, 7 tbl

Description

Изобретение относится к области материалов для дорожного строительства, в частности к составам модифицированных асфальтобетонных смесей, и может быть использовано при строительстве и ремонте покрытий автомобильных дорог, аэродромов, городских улиц, мостов и т.п.The invention relates to the field of materials for road construction, in particular to compositions of modified asphalt mixes, and can be used in the construction and repair of coatings for roads, airfields, city streets, bridges, etc.

Битум является основным структурообразующим компонентом асфальтобетона, в большей степени предопределяющим его свойства [1]. Традиционно в качестве вяжущего в составе асфальтобетона рассматривают битум, он «работает» в смеси с минеральным порошком, формируя структуру асфальтового вяжущего. Минеральный порошок в составе асфальтобетона является активным структурирующим наполнителем битума. От соотношения между битумом и минеральным порошком в составе асфальтобетона и свойств этих компонентов зависят свойства асфальтового вяжущего. Деформативные свойства асфальтобетона в значительной степени зависят от свойств асфальтового вяжущего, использованного при приготовлении асфальтобетонной смеси [2]. Для правильного проектирования составов асфальтобетонных смесей важно знать не только свойства исходного битума, но и то, как эти свойства влияют на свойства асфальтового вяжущего [3].Bitumen is the main structure-forming component of asphalt concrete, more predetermining its properties [1]. Traditionally, bitumen is considered as a binder in the composition of asphalt concrete, it “works” in a mixture with mineral powder, forming the structure of an asphalt binder. Mineral powder in the composition of asphalt concrete is an active structural filler of bitumen. The properties of asphalt binder depend on the ratio between bitumen and mineral powder in the composition of asphalt concrete and the properties of these components. The deformative properties of asphalt concrete largely depend on the properties of the asphalt binder used in the preparation of the asphalt mixture [2]. For the correct design of the compositions of asphalt concrete mixtures, it is important to know not only the properties of the initial bitumen, but also how these properties affect the properties of the asphalt binder [3].

Изучение стойкости битумных вяжущих и асфальтобетонных смесей на их основе к биоповреждению и старению, а также разработка биостойких и климатически стойких композитов представляет важную проблему. The study of the resistance of bitumen binders and asphalt mixtures based on them to biodeterioration and aging, as well as the development of biostable and climate-resistant composites is an important problem.

Низкая биостойкость битумов отрицательно сказывается на долговечности асфальтобетонов, приготовленных с его использованием. Очевидно, что необходимо предусматривать методы защиты данных материалов от разрушающих воздействий микроорганизмов, имеющихся в больших количествах в окружающей среде [4]. Low biostability of bitumen negatively affects the durability of asphalt concrete prepared with its use. Obviously, it is necessary to provide methods for protecting these materials from the damaging effects of microorganisms, which are present in large quantities in the environment [4].

Погодно-климатические условия являются одним из основных факторов старения битума в покрытии. В районах с высокими летними температурами и большой солнечной радиацией к битумам следует предъявлять повышенные требования, ограничивающие интенсивность их старения [5].Weather and climate conditions are one of the main factors in the aging of bitumen in the coating. In areas with high summer temperatures and large solar radiation, bitumen should be subject to increased requirements that limit the intensity of their aging [5].

Старение битума отрицательно сказывается на его сопротивляемости микробиологическому воздействию. Состаренный битум подвергается более интенсивному обрастанию микроскопическими грибами. Это объясняется наличием большого количества асфальтенов и меньшей степенью их защищенности маслами вследствие уменьшения последних в состаренном битуме [4].The aging of bitumen negatively affects its resistance to microbiological effects. Aged bitumen undergoes more intensive fouling with microscopic fungi. This is explained by the presence of a large number of asphaltenes and a lower degree of their protection with oils due to a decrease in the latter in aged bitumen [4].

Известен горячий плотный асфальтобетон типа Г, с составом минеральной части асфальтобетонной смеси: отсев гранитной крошки Кузнецовского карьера фракции 2-5 мм и битумом модифицированным добавкой «Мобит-С», изготовленной путем взаимодействия кубового остатка дистилляции кислот, полученных после омыления животных и растительных жиров, триэтаноламина и элементарной серы [6].Known hot dense asphalt concrete type G, with the composition of the mineral part of the asphalt concrete mixture: screening granite chips of the Kuznetsovsky quarry fraction 2-5 mm and bitumen modified additive "Mobit-S", made by reacting distillation residue of acid distillation obtained after saponification of animal and vegetable fats, triethanolamine and elemental sulfur [6].

Известный состав асфальтобетонной смеси типа Г обладает пониженным коэффициентом водостойкости (0,88), повышенным водонасыщением по объему (2,2 %). Не исследованы стойкость к старению и биокоррозия.The known composition of the type G asphalt mixture has a reduced coefficient of water resistance (0.88), increased water saturation by volume (2.2%). Resistance to aging and biocorrosion have not been studied.

Известна асфальтобетонная смесь типа В марки II, содержащая щебень фракции 5-20 мм, песок из отсевов дробления, минеральный порошок, модифицированный битум (битум с продуктом взаимодействия борной кислоты, диэтаноламина и смеси жирных кислот растительных масел фракции C₆-C₂₀ – 0,5-2,0 мас. %) [7]. Known asphalt mixture type B brand II containing crushed stone fractions 5-20 mm, sand from screenings of crushing, mineral powder, modified bitumen (bitumen with the product of the interaction of boric acid, diethanolamine and a mixture of fatty acids of vegetable oils fraction C ₆ -C ₂₀ - 0, 5-2.0 wt.%) [7].

Известный состав асфальтобетонной смеси является грибостойким (0 баллов по методу 1 ГОСТ 9.049-91), однако другие показатели его некорректно сравнивать с предлагаемыми составами, поскольку он является типом В, который не исследовался в заявляемом изобретении.The known composition of the asphalt mixture is mushroom-resistant (0 points according to method 1 of GOST 9.049-91), however, other indicators are incorrect to compare with the proposed compositions, since it is type B, which was not investigated in the claimed invention.

Известна асфальтобетонная смесь, включающая битум, минеральный порошок, природный песок, щебень и добавку – четвертичное аммониевое соединение на основе смоляных кислот Биоцик Т марки БТ-20 – дегидроабиетил-4-карбонилэтоксидиметлэтиламмоний бромид [8].Known asphalt mixture, including bitumen, mineral powder, natural sand, gravel and additive - a quaternary ammonium compound based on resin acids Biotsik T brand BT-20 - dehydroabietyl-4-carbonylethoxymethylethylammonium bromide [8].

Известные составы асфальтобетонной смеси являются грибостойкими. Недостатками являются недостаточно высокие показатели средней плотности, прочности при сжатии, и коэффициента водостойкости.Known asphalt mixes are mushroom resistant. The disadvantages are not high enough indicators of average density, compressive strength, and water resistance coefficient.

Известна асфальтобетонная смесь мелкозернистого типа В марки II, содержащая щебень фракции 3-20 мм, песок, минеральный порошок карбонатный известняковый, битум нефтяной дорожный вязкий марки БНД 60/90 и адгезионные добавки серии Телаз. Применяют Телазы 1, 2 – амидоамиды кислот растительных масел; Телазы 1А, 2А, Л, ЛС – амиды кислот растительных масел [9]. Known asphalt mixture of fine-grained type B grade II containing crushed stone fractions of 3-20 mm, sand, mineral carbonate limestone powder, viscous road oil viscous grade BND 60/90 and adhesive additives of the Telaz series. Apply Telases 1, 2 - amidoamides of acids of vegetable oils; Telases 1A, 2A, L, and LS are amides of the acids of vegetable oils [9].

Недостатками известных смесей с содержанием Телазов различных марок 2,0 мас. % являются низкие показатели предела прочности при сжатии при 20 °С (0,9-1,9 МПа) и коэффициента водостойкости (0,5-0,9), высокие показатели водонасыщения по объему (4,8-8,1 %). Не исследованы показатели биостойкости.The disadvantages of the known mixtures containing Telaz of various grades of 2.0 wt. % are low values of compressive strength at 20 ° C (0.9-1.9 MPa) and water resistance coefficient (0.5-0.9), high water saturation by volume (4.8-8.1%) . Indicators of biostability are not investigated.

Известно использование в составе разделительной смазки продукта конденсации олеиновой кислоты с диэтаноламином и борной кислотой, модифицированного натрием - ингибитора коррозии ТЕЛАЗ -Na. Синтез ингибитора коррозии ТЕЛАЗ -Na осуществляют в две стадии. На первой стадии получают промежуточный продукт (ТУ 2461-003-42408198-00) путем нагрева реакционной смеси, состоящей из олеиновой кислоты, диэтаноламина и борной кислоты (при мольном соотношении, например, 2:3:1, соответственно) до 200-220°C с перемешиванием до прекращения выделения H₂O. Полученный промежуточный продукт модифицируют путем введения гидроксида натрия NaOH в реакционную смесь при постоянном перемешивании при температуре 160-170°C (при содержании компонентов, например, 5 г NaOH на 100 г продукта, полученного на первой стадии). Основные показатели ингибитора коррозии ТЕЛАЗ -Na: аминное число - не менее 40 мг HCl/г, содержание механических примесей - не более 0,15 мас. %, содержание воды - не более 0,5 мас. % [10]. It is known to use a sodium-modified corrosion inhibitor TELAZ-Na in the release agent composition of the condensation product of oleic acid with diethanolamine and boric acid. The synthesis of the corrosion inhibitor TELAZ-Na is carried out in two stages. At the first stage, an intermediate product is obtained (TU 2461-003-42408198-00) by heating the reaction mixture consisting of oleic acid, diethanolamine and boric acid (in a molar ratio, for example, 2: 3: 1, respectively) to 200-220 ° C with stirring until the evolution of H ₂ O ceases. The obtained intermediate product is modified by introducing sodium hydroxide NaOH into the reaction mixture with constant stirring at a temperature of 160-170 ° C (with the content of components, for example, 5 g of NaOH per 100 g of product obtained on the first stage). The main indicators of the corrosion inhibitor TELAZ-Na: amine number is not less than 40 mg HCl / g, the content of solids is not more than 0.15 wt. %, water content - not more than 0.5 wt. % [10].

Известно использование в присадке и турбинном масле продукта конденсации олеиновой кислоты с боратом диэтаноламина (Телаз) с молекулярной массой (криоскопия) 380, содержанием (мас. %) С - 67,3, Н - 10,7, N - 3,6, В - 2,0, остальное - кислород, аминным числом - 46 мг HCl/г. Для получения продукта конденсации в реакционный сосуд, оборудованный мешалкой и термометром, загружают 400 г (1,4 М) олеиновой кислоты, 315 г (3,0 М) диэтаноламина и 62 г (1,0 М) борной кислоты. Температура повышается до 200-220°С. Реакционную массу перемешивают до прекращения выделения воды. В 200 г полученного конденсата добавляют 5 г 1,2,3-бензотриазола при 140°С, смесь перемешивают до получения прозрачного раствора [11, 12]. It is known to use in the additive and turbine oil the condensation product of oleic acid with diethanolamine borate (Telaz) with a molecular weight (cryoscopy) of 380, content (wt.%) Of C - 67.3, N - 10.7, N - 3.6, V - 2.0, the rest is oxygen, the amine number is 46 mg HCl / g. To obtain a condensation product, 400 g (1.4 M) of oleic acid, 315 g (3.0 M) of diethanolamine and 62 g (1.0 M) of boric acid are charged into a reaction vessel equipped with a stirrer and a thermometer. The temperature rises to 200-220 ° C. The reaction mass is stirred until the water evolution ceases. In 200 g of the condensate obtained, 5 g of 1,2,3-benzotriazole are added at 140 ° C, the mixture is stirred until a clear solution is obtained [11, 12].

Известно использование в герметизирующей жидкости продукта конденсации олеиновой кислоты с диэтаноламином и борной кислотой, нейтрализованный раствором гидроокиси калия - ингибитор коррозии ТЕЛАЗ -K. Синтез ингибитора коррозии ТЕЛАЗ -K осуществляют в две стадии. На первой стадии получают промежуточный продукт (ТУ 2461-003-42408198-00) путем нагрева реакционной смеси, состоящей из олеиновой кислоты, диэтаноламина и борной кислоты (при мольном соотношении, например, 2:3:1 соответственно) до 200-220°С с перемешиванием до прекращения выделения H₂O. Промежуточный продукт модифицируют путем введения гидроокиси калия в реакционную смесь при постоянном перемешивании в соотношении, например 5 г KOH на 100 г продукта, полученного на первой стадии при 160°С. Основные физико-химические показатели ингибитора коррозии ТЕЛАЗ -K: аминное число - не менее 40 мг НСl/г, содержание механических примесей - не более 0,15 мас. % и воды - не более 0,5 мас. % [13].It is known to use the product of the condensation of oleic acid with diethanolamine and boric acid in a sealing liquid, neutralized with a potassium hydroxide solution - a corrosion inhibitor TELAZ -K. The synthesis of the corrosion inhibitor TELAZ-K is carried out in two stages. At the first stage, an intermediate product is obtained (TU 2461-003-42408198-00) by heating the reaction mixture consisting of oleic acid, diethanolamine and boric acid (at a molar ratio, for example, 2: 3: 1, respectively) to 200-220 ° С with stirring until the evolution of H ₂ O ceases. The intermediate product is modified by introducing potassium hydroxide into the reaction mixture with constant stirring in a ratio of, for example, 5 g of KOH per 100 g of product obtained in the first stage at 160 ° C. The main physical and chemical parameters of the TELAZ-K corrosion inhibitor: amine number - not less than 40 mg Hcl / g, content of solids - not more than 0.15 wt. % and water - not more than 0.5 wt. % [13].

Известна асфальтобетонная смесь, содержащая щебень фракции 5-20 мм, песок из отсевов дробления горных пород, песок природный мытый фракции 0-5 мм, модифицированное битумное вяжущее (смесь битума нефтяного дорожного вязкого марки БНД 60/90 с продуктом взаимодействия борной кислоты, диэтаноламина и смеси жирных кислот растительных масел фракции С₆-С₂₀, при мольном соотношении реагентов 1:3:(0,5-2,5) [14].Known asphalt mixture containing crushed stone fractions of 5-20 mm, sand from screenings of crushing rocks, natural washed sand of a fraction of 0-5 mm, modified bitumen binder (a mixture of bituminous oil road viscous grade BND 60/90 with the product of the interaction of boric acid, diethanolamine and mixtures of fatty acids of vegetable oils of the C ₆ -C ₂₀ fraction, with a molar ratio of reagents 1: 3: (0.5-2.5) [14].

В известном решении состав асфальтобетонной смеси типа Б марки II с содержанием модификатора в количестве 0,5 мас. % обладает грибостойкостью (1 балл по методу 1 ГОСТ 9.049-91), однако наблюдаются низкие показатели прочности при сжатии при t=50°С (1,16 МПа), при t=20°С (3,25 МПа) и t=0°С (10,0 МПа). Известная щебеночная асфальтобетонная смесь выбрана в качестве прототипа для предлагаемых асфальтобетонных смесей типов А и Б.In a known solution, the composition of the asphalt mixture of type B brand II with a modifier content of 0.5 wt. % has mushroom resistance (1 point according to method 1 of GOST 9.049-91), however, low compressive strengths are observed at t = 50 ° C (1.16 MPa), at t = 20 ° C (3.25 MPa) and t = 0 ° C (10.0 MPa). The well-known crushed stone asphalt mix is selected as a prototype for the proposed asphalt mixes of types A and B.

Известна битумно-минеральная композиция, включающая битумное вяжущее - нефтяной дорожный битум, минеральный заполнитель - дробленый песок из плотных горных пород фракции 0,16-5 мм и минеральный наполнитель - смесь фосфогипса фракции менее 0,16 мм и известнякового минерального порошка [15].Known bitumen-mineral composition, including bitumen binder - oil road bitumen, mineral aggregate - crushed sand from dense rocks fraction 0.16-5 mm and mineral filler - a mixture of phosphogypsum fraction less than 0.16 mm and limestone mineral powder [15].

Известная композиция может быть применена для получения битумных вяжущих, используемых в дорожных и аэродромных покрытиях. Недостатками составов композиций являются низкие показатели прочности при сжатии при t=50°С (1,5-2,3 МПа), при t=20°С (3,2-5,6 МПа) и t=0°С (6,4-8,5 МПа) и коэффициента водостойкости (0,82-0,95), высокие показатели водонасыщения по объему (до 6,3 %). Не исследованы показатели биостойкости. Известное техническое решение выбрано в качестве прототипа для предлагаемых асфальтобетонных смесей типов Г и Д.The known composition can be applied to obtain bitumen binders used in road and airfield coatings. The disadvantages of the compositions are low compressive strength at t = 50 ° C (1.5-2.3 MPa), at t = 20 ° C (3.2-5.6 MPa) and t = 0 ° C (6 , 4-8.5 MPa) and water resistance coefficient (0.82-0.95), high water saturation by volume (up to 6.3%). Indicators of biostability are not investigated. The known technical solution is selected as a prototype for the proposed asphalt mixtures of types G and D.

Технический результат заключается в получении составов горячих асфальтобетонных смесей типов А, Б, Г, Д, обладающих высокими показателями средней плотности, предела прочности при сжатии при 50°С, 20°С и 0°С, коэффициента водостойкости и пониженным показателем водонасыщения, а также противостоящими биокоррозии и являющимися долговечными.The technical result consists in obtaining compositions of hot asphalt mixtures of types A, B, G, D, with high average density, compressive strength at 50 ° C, 20 ° C and 0 ° C, water resistance coefficient and reduced water saturation, and resisting biocorrosion and being durable.

Сущность изобретения заключается в том, что асфальтобетонная смесь включает щебень или природный песок, песок из отсевов дробления, минеральный порошок, битум нефтяной дорожный вязкий и продукт конденсации олеиновой кислоты с диэтаноламином и борной кислотой, при следующем соотношении компонентов, мас. %:The essence of the invention lies in the fact that the asphalt mixture includes crushed stone or natural sand, sand from crushing screenings, mineral powder, viscous petroleum bitumen and the condensation product of oleic acid with diethanolamine and boric acid, in the following ratio, wt. %:

Щебень/природный песок Crushed stone / natural sand 45,0-60,0 /25,0-60,045.0-60.0 / 25.0-60.0 Песок из отсевов дробления Sand from crushing screenings 32,0-69,032.0-69.0 Минеральный порошокMineral powder 5,0-8,05.0-8.0 Битум нефтяной дорожный вязкий
(сверх 100 % минеральной части)Viscous petroleum bitumen
(over 100% mineral part)
4,6-9,8
4.6-9.8 Продукт конденсации олеиновой кислоты с диэтаноламином и борной кислотой
(2,0 мас. % от содержания битума)The condensation product of oleic acid with diethanolamine and boric acid
(2.0 wt.% Of bitumen content)
остальное
rest

В качестве модификатора содержит продукт конденсации олеиновой кислоты с диэтаноламином и борной кислотой при мольном соотношении компонентов (0,5-2,5):3:(0,5-2,5) соответственно. Продукт конденсации олеиновой кислоты с диэтаноламином и борной кислотой используют с аминным числом не менее 40 мг HCl/г.As a modifier contains the condensation product of oleic acid with diethanolamine and boric acid with a molar ratio of components (0.5-2.5): 3: (0.5-2.5), respectively. The condensation product of oleic acid with diethanolamine and boric acid is used with an amine number of at least 40 mg HCl / g.

Пример 1. Горячая высокоплотная щебеночная асфальтобетонная смесь типа А марки I включает щебень, песок из отсевов дробления, минеральный порошок, битум нефтяной дорожный вязкий и модификатор Телаз марок Л1, Л2, Л3, Л5 или Л6, при следующем соотношении компонентов, мас. %:Example 1. Hot high-density crushed stone asphalt concrete mix of type A grade I includes crushed stone, sand from crushing screenings, mineral powder, viscous road petroleum bitumen and Telaz modifier grades L1, L2, L3, L5 or L6, in the following ratio of components, wt. %:

Щебень Crushed stone 60,060.0 Песок из отсевов дробления Sand from crushing screenings 32,032,0 Минеральный порошокMineral powder 8,08.0 Битум нефтяной дорожный вязкий
(сверх 100 % минеральной части)Viscous petroleum bitumen
(over 100% mineral part)
4,6
4.6 Модификатор Телаз
(2,0 мас. % от содержания битума)Modifier Telaz
(2.0 wt.% Of bitumen content)
0,09
0.09

Пример 2. Горячая высокоплотная щебеночная асфальтобетонная смесь типа Б марки I включает щебень, песок из отсевов дробления, минеральный порошок, битум нефтяной дорожный вязкий и модификатор Телаз марок Л1, Л2, Л3, Л5 или Л6, при следующем соотношении компонентов, мас. %:Example 2. Hot high-density crushed stone asphalt mix of type B grade I includes crushed stone, sand from crushing screenings, mineral powder, viscous petroleum bitumen and Telaz modifier grades L1, L2, L3, L5 or L6, in the following ratio of components, wt. %:

Щебень Crushed stone 45,045.0 Песок из отсевов дробления Sand from crushing screenings 50,050,0 Минеральный порошокMineral powder 5,05,0 Битум нефтяной дорожный вязкий
(сверх 100 % минеральной части)Viscous petroleum bitumen
(over 100% mineral part)
4,9
4.9 Модификатор Телаз
(2,0 мас. % от содержания битума)Modifier Telaz
(2.0 wt.% Of bitumen content)
0,1
0.1

Пример 3. Горячая плотная песчаная асфальтобетонная смесь типа Г марки II включает природный песок, песок из отсевов дробления, минеральный порошок, битум нефтяной дорожный вязкий и модификатор Телаз марок Л1, Л2, Л3, Л5 или Л6, при следующем соотношении компонентов, мас.%:Example 3. Hot dense sandy asphalt concrete mix type G grade II includes natural sand, sand from crushing screenings, mineral powder, viscous petroleum road bitumen and Telaz modifier grades L1, L2, L3, L5 or L6, in the following ratio, wt.% :

Природный песокNatural sand 25,025.0 Песок из отсевов дробления Sand from crushing screenings 69,069.0 Минеральный порошокMineral powder 6,06.0 Битум нефтяной дорожный вязкий
(сверх 100 % минеральной части)Viscous petroleum bitumen
(over 100% mineral part) 8,828.82 Модификатор Телаз
(2,0 мас. % от содержания битума)Modifier Telaz
(2.0 wt.% Of bitumen content)
0,18
0.18

Пример 4. Горячая плотная песчаная асфальтобетонная смесь типа Д марки II включает природный песок, песок из отсевов дробления, минеральный порошок, битум нефтяной дорожный вязкий и модификатор Телаз марок Л1, Л2, Л3, Л5 или Л6, при следующем соотношении компонентов, мас.%:Example 4. Hot dense sandy asphalt concrete mix type D grade II includes natural sand, sand from crushing screenings, mineral powder, viscous petroleum road bitumen and Telaz modifier grades L1, L2, L3, L5 or L6, in the following ratio, wt.% :

Природный песокNatural sand 60,060.0 Песок из отсевов дробления Sand from crushing screenings 34,034.0 Минеральный порошокMineral powder 6,06.0 Битум нефтяной дорожный вязкий
(сверх 100 % минеральной части)Viscous petroleum bitumen
(over 100% mineral part)
9,8
9.8 Модификатор Телаз
(2,0 мас. % от содержания битума)Modifier Telaz
(2.0 wt.% Of bitumen content)
0,2
0.2

Для приготовления модифицированного битумного вяжущего и асфальтобетонной смеси на его основе применялись следующие материалы:The following materials were used to prepare a modified bitumen binder and asphalt-concrete mixture based on it:

Крупный заполнитель: щебень гранитный фракции 3-10 мм по ГОСТ 8267-93 с насыпной плотностью – 1,59 г/см³ (ООО «Иссинский комбинат строительных материалов», Пензенская обл., п.г.т. Исса).Coarse aggregate: crushed granite fractions of 3-10 mm according to GOST 8267-93 with a bulk density of 1.59 g / cm³ (LLC “Issinsky combine of building materials”, Penza region, urban settlement Issa).

Мелкий заполнитель: природный песок фракции 0-5 мм по ГОСТ 8735-88 (песок мелкий I класса) с истинной плотностью – 2,6 г/см³ и насыпной плотностью – 1,28 г/см³, (Ичалковский р-он, п. Смольный); песок из отсевов дробления фракции 0-10 мм по ГОСТ 8735-88 (песок крупный II класса) с истинной плотностью – 2,81 г/см³ и насыпной плотностью – 1,67 г/см³ (ООО «Иссинский комбинат строительных материалов», Пензенская обл., п.г.т. Исса).Fine aggregate: natural sand fraction 0-5 mm according to GOST 8735-88 (fine sand class I) with a true density of 2.6 g / cm³ and a bulk density of 1.28 g / cm³, (Ichalkovsky district, Smolny); sand from crushing screenings of fraction 0-10 mm according to GOST 8735-88 (coarse coarse grade II) with a true density of 2.81 g / cm³ and a bulk density of 1.67 g / cm³ (Issinsky combine of building materials LLC, Penza region, urban settlement Issa).

Наполнитель: неактивированный минеральный порошок МП-1 из карбонатных горных пород по ГОСТ Р 52129-2003 с истинной плотностью – 2,71 г/см³; средней плотностью – 1,71 г/см³ (ООО «Иссинский комбинат строительных материалов», Пензенская обл., п.г.т. Исса).Filler: MP-1 non-activated mineral powder from carbonate rocks in accordance with GOST R 52129-2003 with a true density of 2.71 g / cm³; average density - 1.71 g / cm³ (Issinsky Combine of Building Materials LLC, Penza Region, Issa urban settlement).

Вяжущее: битум нефтяной дорожный вязкий марки БНД 60/90 по ГОСТ 22245-90 (ОАО «Лукойл-Нижегороднефтеоргсинтез», Нижегородская обл., г. Кстово). БНД 60/90 применяют во II и III дорожно-климатических зонах (табл. 2 ГОСТ 22245-90).Astringent: viscous oil road bitumen grade BND 60/90 in accordance with GOST 22245-90 (OAO Lukoil-Nizhegorodnefteorgsintez, Nizhny Novgorod Region, Kstovo). BND 60/90 is used in II and III road-climatic zones (Table 2 GOST 22245-90).

Модификатор: Телаз – продукт конденсации олеиновой кислоты с диэтаноламином и борной кислотой. Марки Л1, Л2, Л3, Л5 и Л6 были специально синтезированы для испытаний с различным мольным содержанием кислот в пределах 0,5-2,5 М (НП ОАО «Синтез-ПАВ», г. Шебекино, Белгородская обл.). Температура конденсации в диапазоне 180…220°C для разных марок. Продукт выдерживают при данных температурах до образования однородной массы с аминным числом - 40 мг HCl/г. Растворяется в органических растворителях. IV класс опасности (малоопасный). Внешний вид – вязкая текучая жидкость коричневого цвета.Modifier: Telaz is a condensation product of oleic acid with diethanolamine and boric acid. The grades L1, L2, L3, L5 and L6 were specially synthesized for testing with various molar acid contents in the range of 0.5-2.5 M (NP Sintez-PAV OJSC, Shebekino, Belgorod Region). Condensation temperature in the range of 180 ... 220 ° C for different brands. The product is maintained at these temperatures until a homogeneous mass with an amine number of 40 mg HCl / g is formed. It is soluble in organic solvents. IV hazard class (low hazard). Appearance - viscous flowing brown liquid.

Способ изготовления битумного вяжущего с модификатором (модифицированного битума) заключался в обезвоживании и разогреве битума до 150-160°С и тщательном перемешивании в течение 20-30 мин с отмеренным количеством модификатора. A method of manufacturing a bitumen binder with a modifier (modified bitumen) was to dehydrate and heat the bitumen to 150-160 ° C and thoroughly mix for 20-30 minutes with a measured amount of modifier.

Определение пенентрации проводили по ГОСТ 11501-78, температуры размягчения – ГОСТ 11506-73; индекса пенетрации – ГОСТ 22245-90, прил. 2; качество сцепления модифицированного битумного вяжущего с поверхностью кислых пород (гранитный щебень Павловского месторождения) и основных пород (мрамор белый Коелгинского месторождения) определяли в соответствии с ГОСТ 12801-98, раздел 28, изм. №1. Для исследования биостойкости (грибостойкости и фунгицидности) модифицированных битумных вяжущих изготавливали образцы асфальтовых вяжущих, содержащие минеральный порошок и битум нефтяной дорожный вязкий с модификаторами, размером 1×1×3 см на специальной форме [16]. Испытания на биостойкость по ГОСТ 9.049-91 методами 1 и 3 проводили в лаборатории микробиологического анализа НИИХ ННГУ им. Н.И. Лобачевского (г. Нижний Новгород). В качестве тест-организмов использовали следующие виды плесневых грибов: Aspergillius niger, A. flafus, A. terreus, Penicillium cuclopium, P. funiculosum, P. chrysogenum, Paecilomyces varioti, Chaetomium globosum, Trichoderma viride. The determination of the penetration was carried out according to GOST 11501-78, the softening temperature - GOST 11506-73; penetration index - GOST 22245-90, adj. 2; the adhesion quality of the modified bitumen binder to the surface of acidic rocks (granite crushed stone of the Pavlovsk deposit) and basic rocks (white marble of the Koelginsky deposit) was determined in accordance with GOST 12801-98, section 28, amend. No. 1. To study the biostability (fungus resistance and fungicide) of modified bitumen binders, samples of asphalt binders were made containing mineral powder and viscous road bitumen with modifiers 1 × 1 × 3 cm in size on a special form [16]. Tests for biostability according to GOST 9.049-91 methods 1 and 3 were carried out in the laboratory of microbiological analysis NIIH NNGU im. N.I. Lobachevsky (Nizhny Novgorod). The following types of molds were used as test organisms: Aspergillius niger, A. flafus, A. terreus, Penicillium cuclopium, P. funiculosum, P. chrysogenum, Paecilomyces varioti, Chaetomium globosum, Trichoderma viride.

В табл. 1 приведены составы модифицированных битумных вяжущих; табл. 2 - значения показателей физико-механических свойств модифицированных битумных вяжущих; табл. 3 - значения биостойкости асфальтовых вяжущих на основе модифицированного битумного вяжущего.In the table. 1 shows the compositions of modified bitumen binders; tab. 2 - values of indicators of physico-mechanical properties of modified bitumen binders; tab. 3 - values of biostability of asphalt binders based on a modified bitumen binder.

По результатам исследований (табл. 2) состав 5 обладает повышенной температурой размягчения по сравнению с контрольным составом 1, индекс пенетрации в составах 2, 3 и 5 в пределах нормы, сцепление с гранитным щебнем и мрамором у модифицированных составов (составы 2, 3, 4, 5 и 6) выше контрольного состава 1 (табл. 2). Полученные модифицированные составы асфальтовых вяжущих (составы 2, 3, 4, 5 и 6) обладают стойкостью к воздействию мицелиальных грибов (табл. 3).According to the research results (Table 2), composition 5 has an increased softening temperature compared to control composition 1, the penetration index in compositions 2, 3, and 5 is within the normal range, adhesion to granite rubble and marble in modified formulations (compositions 2, 3, 4 5 and 6) above control composition 1 (Table 2). The obtained modified compositions of asphalt binders (compositions 2, 3, 4, 5 and 6) are resistant to the effects of mycelial fungi (Table 3).

Полученные составы модифицированных битумных вяжущих могут найти применение также для приготовления мастики, битумного лака, герметика, битумной эмульсии и т.п.The resulting compositions of modified bitumen binders can also be used for the preparation of mastic, bitumen varnish, sealant, bitumen emulsion, etc.

С полученными составами модифицированных битумных вяжущих были приготовлены составы асфальтобетонных смесей следующим образом. Подготовленные минеральные материалы – щебень (для типов А и Б) или природный песок (для типов Г и Д), песок из отсевов дробления, и минеральный порошок нагревали в сушильном шкафу до 150-160°С, после чего смешивали их с модифицированным битумных вяжущим нагретым до 150-160°С. Производили перемешивание смеси до равномерного распределения всех компонентов в модифицированном битумном вяжущем.With the obtained compositions of modified bitumen binders, compositions of asphalt mixtures were prepared as follows. The prepared mineral materials - crushed stone (for types A and B) or natural sand (for types G and D), sand from crushing screenings, and mineral powder were heated in an oven to 150-160 ° С, after which they were mixed with a modified bitumen binder heated to 150-160 ° C. The mixture was mixed until a uniform distribution of all components in the modified bitumen binder.

Образцы асфальтобетонной смеси изготавливались цилиндрической формы с использованием форм для асфальтобетона d=50,5 мм по технологии приготовления асфальтобетонных образцов, изложенной в разделе 6 ГОСТ 1280-98.Samples of the asphalt concrete mixture were made in a cylindrical form using molds for asphalt concrete d = 50.5 mm using the technology for preparing asphalt concrete samples described in Section 6 of GOST 1280-98.

Среднюю плотность уплотненного материала определяли по ГОСТ 12801-98, раздел 7; водонасыщение по ГОСТ 12801-98, раздел 13; предел прочности при сжатии по ГОСТ 12801-98, раздел 15; коэффициент водостойкости по ГОСТ 12801-98, раздел 19; коэффициент теплоустойчивости R₂₀/R₅₀ [17]. С целью изучения долговечности, асфальтобетонные образцы выдерживали в течение 36 мес в условиях воздействия морской воды в районе с. Абрау-Дюрсо (Краснодарский край). После экспонирования образцы были исследованы на изменение основных физико-механических свойств, среди которых рассматривались: средняя плотность, водонасыщение, прочность при сжатии при (50±2)°С, (20±2)°С и (0±2)°С, коэффициенты водостойкости и теплоустойчивости.The average density of the compacted material was determined according to GOST 12801-98, section 7; water saturation according to GOST 12801-98, section 13; compressive strength according to GOST 12801-98, section 15; water resistance coefficient according to GOST 12801-98, section 19; coefficient of heat stability R ₂₀ / R ₅₀ [17]. In order to study durability, asphalt concrete samples were kept for 36 months under the influence of sea water in the area of Abrau-Durso (Krasnodar Territory). After exposure, the samples were examined for changes in the basic physical and mechanical properties, among which were considered: average density, water saturation, compressive strength at (50 ± 2) ° С, (20 ± 2) ° С and (0 ± 2) ° С, coefficients of water resistance and heat resistance.

Для исследования биостойкости (грибостойкости и фунгицидности) асфальтобетонной смеси на основе модифицированных битумных вяжущих изготавливали образцы аналогично образцам асфальтовых вяжущих. Из-за небольших размеров образцов (1×1×3 см), которые должны помещаться в чашки Петри, исследования проводили на асфальтобетонных образцах только песчаных типов Г и Д.To study the biostability (fungus resistance and fungicide) of the asphalt mix based on modified bitumen binders, samples were made similar to samples of asphalt binders. Due to the small size of the samples (1 × 1 × 3 cm), which should be placed in Petri dishes, studies were carried out on asphalt concrete samples only of sand types G and D.

В табл. 4 приведены составы асфальтобетонных смесей на основе модифицированных битумных вяжущих; табл. 5 - значения показателей физико-механических свойств асфальтобетонных смесей на основе модифицированных битумных вяжущих; табл. 6 - биостойкость асфальтобетонных смесей на основе модифицированных битумных вяжущих; табл. 7 - значения показателей физико-механических свойств асфальтобетонных смесей на основе модифицированных битумных вяжущих после 36 месяцев экспонирования в условиях морской воды.In the table. 4 shows the compositions of asphalt mixtures based on modified bitumen binders; tab. 5 - values of indicators of physical and mechanical properties of asphalt mixtures based on modified bitumen binders; tab. 6 - biostability of asphalt mixtures based on modified bitumen binders; tab. 7 - values of the physicomechanical properties of asphalt mixtures based on modified bitumen binders after 36 months of exposure in sea water.

Можно полагать, что асфальтобетонные образцы высокоплотных типов А и Б также являются биостойкими на основании полученных данных из табл. 3.It can be assumed that asphalt concrete samples of high-density types A and B are also biostable based on the data obtained from table. 3.

В результате проведенных исследований рекомендованы следующие составы, обладающие повышенными физико-механическими свойствами, такими как средняя плотность, предел прочности при сжатии при 50°С, 20°С и 0°С, коэффициент водостойкости и пониженный показатель водонасыщения, а также противостоящими биокоррозии и являющимися долговечными - состав 8 (тип А), состав 14 (тип Б), состав 20 (тип Г) и состав 25 (тип Д).As a result of the studies, the following compositions were recommended that have enhanced physical and mechanical properties, such as average density, compressive strength at 50 ° C, 20 ° C and 0 ° C, water resistance coefficient and reduced water saturation, as well as resisting biocorrosion and are durable - composition 8 (type A), composition 14 (type B), composition 20 (type G) and composition 25 (type D).

Оптимально подобранные химико-минералогический и гранулометрический составы компонентов предлагаемого изобретения способствуют получению долговечных и биостойких асфальтобетонных дорожных покрытий различных типов с высокими физико-механическими свойствами для II-й и III-й дорожно-климатических зон.Optimally selected chemical-mineralogical and granulometric compositions of the components of the present invention contribute to the production of durable and biostable asphalt pavings of various types with high physical and mechanical properties for the II and III road-climatic zones.

По сравнению с известным решением предлагаемое позволяет повысить показатели средней плотности, предела прочности при сжатии при 50°С, 20°С и 0°С, коэффициента водостойкости, понизить показатель водонасыщения, а также придать составам горячих асфальтобетонных смесей типов А, Б, Г, Д биостойкость и долговечность.Compared with the known solution, the proposed solution allows to increase the average density, compressive strength at 50 ° C, 20 ° C and 0 ° C, water resistance coefficient, lower the water saturation index, and also give the compositions of hot asphalt mixtures types A, B, D, D biostability and durability.

Источники информацииInformation sources

1. Дорожный асфальтобетон / Л.Б. Гезенцвей, Н.В. Горелышев, А.М. Богуславский, И.В. Королев. Под ред. Л.Б. Гезенцвея. – 2-е изд., перераб. и доп. – М. : Транспорт, 1985. – С. 13.1. Road asphalt concrete / LB Gezentsvei, N.V. Gorelyshev, A.M. Boguslavsky, I.V. Korolev. Ed. L.B. Gesenzewa. - 2nd ed., Revised. and add. - M.: Transport, 1985 .-- S. 13.

2. Сахаров П.В. Способы проектирования асфальтобетонных смесей / П.В. Сахаров // Транспорт и дороги города. – 1935. - № 12. – С. 11-16. 2. Sakharov P.V. Methods of designing asphalt mixtures / P.V. Sakharov // Transport and city roads. - 1935. - No. 12. - S. 11-16.

3. Руденский А.В. Как продлить жизнь дорожного полотна / А.В. Руденский // Автомоб. дороги. – 2009. - № 2. – С. 36-40.3. Rudensky A.V. How to extend the life of the roadway / A.V. Rudensky // Avtom. the roads. - 2009. - No. 2. - S. 36-40.

4. Пронькин С.П. Стойкость битумных материалов в условиях воздействия почвенных микроорганизмов : дис. … канд. тех. наук / С.П. Пронькин ; Пенз. госуд. универ. арх. и строит., 2006. - С. 42, 134-135.4. Pronkin S.P. Resistance of bitumen materials under the influence of soil microorganisms: dis. ... cand. those. sciences / S.P. Pronkin; Penz. gos. University. arch. and builds., 2006. - S. 42, 134-135.

5. Илиополов С. К. Органические вяжущие для дорожного строительства: учеб. пособие / С. К. Илиополов, И. В. Мардиросова, Е. В. Углова. - Ростов н/Д.: Юг, 2003. – С. 115-121.5. Iliopolov S. K. Organic binders for road construction: textbook. manual / S.K. Iliopolov, I.V. Mardirosova, E.V. Uglova. - Rostov n / A: South, 2003 .-- S. 115-121.

6. RU 2094427, МПК C07C 233/18, C04B 24/08, C04B 24/12, опубл. 27.10.1997.6. RU 2094427, IPC C07C 233/18, C04B 24/08, C04B 24/12, publ. 10/27/1997.

7. RU 2461594, МПК С08L 95/00, C04B 26/26, C08K 11/00, опубл. 20.09.2012.7. RU 2461594, IPC С08L 95/00, C04B 26/26, C08K 11/00, publ. 09/20/2012.

8. RU 2308430, МПК C04B 26/26, опубл. 20.10.2007.8. RU 2308430, IPC C04B 26/26, publ. 10.20.2007.

9. Ликомаскин А.И. Исследование и разработка долговечных асфальтобетонов, модифицированных аминопроизводными соединениями: дис. … канд. тех. наук / А.И. Ликомаскин; Пенз. госуд. универ. арх. и строит., 2004. - С. 41, 42, 111.9. Likomaskin A.I. Research and development of durable asphalt concrete modified with amino derivatives: dis. ... cand. those. sciences / A.I. Likomaskin; Penz. gos. University. arch. and builds., 2004 .-- S. 41, 42, 111.

10. RU 2615504, МПК B28 B 7/38, C10M 101/04, опубл. 05.04.2017.10. RU 2615504, IPC B28 B 7/38, C10M 101/04, publ. 04/05/2017.

11. RU 2439137, МПК C10M 141/12, опубл. 10.01.2012.11. RU 2439137, IPC C10M 141/12, publ. 01/10/2012.

12. RU 2439136, МПК С01M 141/12 и др., опубл. 10.01.2012.12. RU 2439136, IPC С01M 141/12 and others, publ. 01/10/2012.

13. RU 2617170, МПК С09K 3/10, C08L 91/00, опубл. 21.04.2017.13. RU 2617170, IPC C09K 3/10, C08L 91/00, publ. 04/21/2017.

14. RU 2461523, МПК С04В 26/26, С08L 95/00, опубл. 20.09.2012.14. RU 2461523, IPC С04В 26/26, С08L 95/00, publ. 09/20/2012.

15. RU 2436819, МПК C08L 95/00, опубл. 20.12.2011.15. RU 2436819, IPC C08L 95/00, publ. 12/20/2011.

16. RU 2593065, МПК B22C9/00, G01N33/38, опубл. 27.07.2016.16. RU 2593065, IPC B22C9 / 00, G01N33 / 38, publ. 07/27/2016.

17. Шестоперов С.В. Дорожно-строительные материалы : учебник / С.В. Шестоперов. – М.: Высшая школа, 1969. – С. 34.17. Shestoperov S.V. Road-building materials: textbook / S.V. Shestoperov. - M.: Higher School, 1969. - S. 34.

Claims

1. Asphalt mixture, including crushed stone, sand from crushing screenings, viscous petroleum bitumen and a modifier, characterized in that it contains a condensation product of oleic acid with diethanolamine and boric acid as a modifier, additionally contains mineral powder, in the following ratio of components, wt. %:

Crushed stone 45.0-60.0 Sand from crushing screenings 32.0-50.0 Mineral powder 5.0-8.0 Viscous petroleum bitumen
(over 100% mineral part)
4.6-4.9 The condensation product of oleic acid with diethanolamine and boric acid
(2.0 wt.% Of bitumen content)

rest

2. Asphalt mixture, including sand, mineral powder, viscous petroleum bitumen, characterized in that natural sand and sand from crushing screenings are used, additionally contains a modifier — a condensation product of oleic acid with diethanolamine and boric acid, in the following ratio of components, wt. %:

Natural sand 25.0-60.0 Sand from crushing screenings 34.0-69.0 Mineral powder 6.0 Viscous petroleum bitumen
(over 100% mineral part) 8.82-9.8 The condensation product of oleic acid with diethanolamine and boric acid
(2.0 wt.% Of bitumen content)

rest

3. Asphalt mixture according to one of paragraphs. 1-2, characterized in that as a modifier contains the condensation product of oleic acid with diethanolamine and boric acid at a molar ratio of components (0.5-2.5): 3: (0.5-2.5), respectively.

4. Asphalt mixture according to claim 3, characterized in that the condensation product of oleic acid with diethanolamine and boric acid is used with an amine number of at least 40 mg HCl / g.