RU2665541C1 - Radio-absorbing asphalt-concrete road repair composition, method for manufacture and pouring thereof - Google Patents
Radio-absorbing asphalt-concrete road repair composition, method for manufacture and pouring thereof Download PDFInfo
- Publication number
- RU2665541C1 RU2665541C1 RU2017139845A RU2017139845A RU2665541C1 RU 2665541 C1 RU2665541 C1 RU 2665541C1 RU 2017139845 A RU2017139845 A RU 2017139845A RU 2017139845 A RU2017139845 A RU 2017139845A RU 2665541 C1 RU2665541 C1 RU 2665541C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- composition
- gabbro
- diabase
- crushed stone
- rocks
- Prior art date
Links
- 239000000203 mixture Substances 0.000 title claims abstract description 91
- 230000008439 repair process Effects 0.000 title claims abstract description 41
- 239000011384 asphalt concrete Substances 0.000 title claims abstract description 34
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims abstract description 10
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 18
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 60
- 239000010426 asphalt Substances 0.000 claims abstract description 55
- 239000004575 stone Substances 0.000 claims abstract description 34
- 239000000843 powder Substances 0.000 claims abstract description 31
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 claims abstract description 30
- 238000012216 screening Methods 0.000 claims abstract description 30
- 239000002893 slag Substances 0.000 claims abstract description 30
- 239000011435 rock Substances 0.000 claims abstract description 25
- 239000011230 binding agent Substances 0.000 claims abstract description 24
- 239000004576 sand Substances 0.000 claims abstract description 18
- 229910052500 inorganic mineral Inorganic materials 0.000 claims abstract description 15
- 239000011707 mineral Substances 0.000 claims abstract description 15
- 239000000654 additive Substances 0.000 claims abstract description 9
- 239000011358 absorbing material Substances 0.000 claims abstract description 8
- 235000013312 flour Nutrition 0.000 claims abstract description 7
- 239000003208 petroleum Substances 0.000 claims abstract description 7
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims description 21
- 239000002245 particle Substances 0.000 claims description 11
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 9
- 235000008733 Citrus aurantifolia Nutrition 0.000 claims description 7
- 235000011941 Tilia x europaea Nutrition 0.000 claims description 7
- 239000004571 lime Substances 0.000 claims description 7
- 239000004848 polyfunctional curative Substances 0.000 claims description 6
- 239000011347 resin Substances 0.000 claims description 6
- 229920005989 resin Polymers 0.000 claims description 6
- 235000013339 cereals Nutrition 0.000 claims description 5
- 239000003822 epoxy resin Substances 0.000 claims description 5
- 229920000647 polyepoxide Polymers 0.000 claims description 5
- 229920001187 thermosetting polymer Polymers 0.000 claims description 5
- -1 for example Polymers 0.000 claims description 4
- 230000000996 additive effect Effects 0.000 claims description 3
- 238000005056 compaction Methods 0.000 claims description 3
- 238000001035 drying Methods 0.000 claims description 3
- 239000000428 dust Substances 0.000 claims description 3
- 238000002156 mixing Methods 0.000 claims description 3
- 238000004381 surface treatment Methods 0.000 claims description 2
- 238000000576 coating method Methods 0.000 abstract description 13
- 230000005855 radiation Effects 0.000 abstract description 11
- 235000019738 Limestone Nutrition 0.000 abstract description 6
- 239000006028 limestone Substances 0.000 abstract description 6
- 230000008901 benefit Effects 0.000 abstract description 5
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 abstract description 4
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 3
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 abstract description 3
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 3
- 238000010276 construction Methods 0.000 abstract description 2
- 239000000463 material Substances 0.000 description 20
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 15
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 10
- 239000000945 filler Substances 0.000 description 10
- 239000003921 oil Substances 0.000 description 8
- 230000005291 magnetic effect Effects 0.000 description 7
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 6
- 229910000859 α-Fe Inorganic materials 0.000 description 6
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 5
- 239000002086 nanomaterial Substances 0.000 description 5
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 5
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 4
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 3
- 239000004005 microsphere Substances 0.000 description 3
- 238000003908 quality control method Methods 0.000 description 3
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 3
- 239000002699 waste material Substances 0.000 description 3
- 238000005303 weighing Methods 0.000 description 3
- 230000032683 aging Effects 0.000 description 2
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 2
- 230000006378 damage Effects 0.000 description 2
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 2
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 2
- UQSXHKLRYXJYBZ-UHFFFAOYSA-N iron oxide Inorganic materials [Fe]=O UQSXHKLRYXJYBZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 235000013980 iron oxide Nutrition 0.000 description 2
- VBMVTYDPPZVILR-UHFFFAOYSA-N iron(2+);oxygen(2-) Chemical class [O-2].[Fe+2] VBMVTYDPPZVILR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 2
- 239000005332 obsidian Substances 0.000 description 2
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 2
- 239000000523 sample Substances 0.000 description 2
- 238000007789 sealing Methods 0.000 description 2
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 2
- 229910010271 silicon carbide Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 description 2
- 235000012239 silicon dioxide Nutrition 0.000 description 2
- 238000003756 stirring Methods 0.000 description 2
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 2
- 239000003981 vehicle Substances 0.000 description 2
- 239000005335 volcanic glass Substances 0.000 description 2
- 201000010001 Silicosis Diseases 0.000 description 1
- 238000005299 abrasion Methods 0.000 description 1
- 238000005270 abrasive blasting Methods 0.000 description 1
- 238000000862 absorption spectrum Methods 0.000 description 1
- 230000002378 acidificating effect Effects 0.000 description 1
- 238000004026 adhesive bonding Methods 0.000 description 1
- 230000002411 adverse Effects 0.000 description 1
- 229910052612 amphibole Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000013459 approach Methods 0.000 description 1
- 239000012237 artificial material Substances 0.000 description 1
- 229910052639 augite Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011324 bead Substances 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 239000004566 building material Substances 0.000 description 1
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 239000008199 coating composition Substances 0.000 description 1
- 229910052681 coesite Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 1
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 1
- 239000013068 control sample Substances 0.000 description 1
- 229910052593 corundum Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010431 corundum Substances 0.000 description 1
- 238000005336 cracking Methods 0.000 description 1
- 229910052906 cristobalite Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000005520 cutting process Methods 0.000 description 1
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 1
- 238000006731 degradation reaction Methods 0.000 description 1
- 239000003989 dielectric material Substances 0.000 description 1
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 1
- 230000005520 electrodynamics Effects 0.000 description 1
- 230000008030 elimination Effects 0.000 description 1
- 238000003379 elimination reaction Methods 0.000 description 1
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 1
- 238000003912 environmental pollution Methods 0.000 description 1
- 230000005350 ferromagnetic resonance Effects 0.000 description 1
- 238000009472 formulation Methods 0.000 description 1
- 239000010438 granite Substances 0.000 description 1
- 238000005469 granulation Methods 0.000 description 1
- 230000003179 granulation Effects 0.000 description 1
- LNEPOXFFQSENCJ-UHFFFAOYSA-N haloperidol Chemical compound C1CC(O)(C=2C=CC(Cl)=CC=2)CCN1CCCC(=O)C1=CC=C(F)C=C1 LNEPOXFFQSENCJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000007062 hydrolysis Effects 0.000 description 1
- 238000006460 hydrolysis reaction Methods 0.000 description 1
- 238000002347 injection Methods 0.000 description 1
- 239000007924 injection Substances 0.000 description 1
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 1
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N iron Substances [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- JEIPFZHSYJVQDO-UHFFFAOYSA-N iron(III) oxide Inorganic materials O=[Fe]O[Fe]=O JEIPFZHSYJVQDO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000004898 kneading Methods 0.000 description 1
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 1
- 230000007774 longterm Effects 0.000 description 1
- 230000005415 magnetization Effects 0.000 description 1
- 239000000320 mechanical mixture Substances 0.000 description 1
- 238000003801 milling Methods 0.000 description 1
- 239000012764 mineral filler Substances 0.000 description 1
- 238000013021 overheating Methods 0.000 description 1
- 238000004806 packaging method and process Methods 0.000 description 1
- 229910052655 plagioclase feldspar Inorganic materials 0.000 description 1
- 231100000614 poison Toxicity 0.000 description 1
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 1
- 238000010926 purge Methods 0.000 description 1
- 239000010453 quartz Substances 0.000 description 1
- 238000011084 recovery Methods 0.000 description 1
- 238000004064 recycling Methods 0.000 description 1
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 description 1
- 238000004621 scanning probe microscopy Methods 0.000 description 1
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 1
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 description 1
- HBMJWWWQQXIZIP-UHFFFAOYSA-N silicon carbide Chemical compound [Si+]#[C-] HBMJWWWQQXIZIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
- 229910052682 stishovite Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002344 surface layer Substances 0.000 description 1
- 239000003440 toxic substance Substances 0.000 description 1
- 229910052905 tridymite Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000009736 wetting Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08L—COMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
- C08L95/00—Compositions of bituminous materials, e.g. asphalt, tar, pitch
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B14/00—Use of inorganic materials as fillers, e.g. pigments, for mortars, concrete or artificial stone; Treatment of inorganic materials specially adapted to enhance their filling properties in mortars, concrete or artificial stone
- C04B14/02—Granular materials, e.g. microballoons
- C04B14/04—Silica-rich materials; Silicates
- C04B14/14—Minerals of vulcanic origin
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B40/00—Processes, in general, for influencing or modifying the properties of mortars, concrete or artificial stone compositions, e.g. their setting or hardening ability
- C04B40/0003—Processes, in general, for influencing or modifying the properties of mortars, concrete or artificial stone compositions, e.g. their setting or hardening ability making use of electric or wave energy or particle radiation
- C04B40/001—Electromagnetic waves
- C04B40/0014—Microwaves
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E01—CONSTRUCTION OF ROADS, RAILWAYS, OR BRIDGES
- E01C—CONSTRUCTION OF, OR SURFACES FOR, ROADS, SPORTS GROUNDS, OR THE LIKE; MACHINES OR AUXILIARY TOOLS FOR CONSTRUCTION OR REPAIR
- E01C13/00—Pavings or foundations specially adapted for playgrounds or sports grounds; Drainage, irrigation or heating of sports grounds
- E01C13/06—Pavings made in situ, e.g. for sand grounds, clay courts E01C13/003
- E01C13/065—Pavings made in situ, e.g. for sand grounds, clay courts E01C13/003 at least one in situ layer consisting of or including bitumen, rubber or plastics
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E01—CONSTRUCTION OF ROADS, RAILWAYS, OR BRIDGES
- E01C—CONSTRUCTION OF, OR SURFACES FOR, ROADS, SPORTS GROUNDS, OR THE LIKE; MACHINES OR AUXILIARY TOOLS FOR CONSTRUCTION OR REPAIR
- E01C7/00—Coherent pavings made in situ
- E01C7/08—Coherent pavings made in situ made of road-metal and binders
- E01C7/18—Coherent pavings made in situ made of road-metal and binders of road-metal and bituminous binders
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E01—CONSTRUCTION OF ROADS, RAILWAYS, OR BRIDGES
- E01C—CONSTRUCTION OF, OR SURFACES FOR, ROADS, SPORTS GROUNDS, OR THE LIKE; MACHINES OR AUXILIARY TOOLS FOR CONSTRUCTION OR REPAIR
- E01C7/00—Coherent pavings made in situ
- E01C7/08—Coherent pavings made in situ made of road-metal and binders
- E01C7/30—Coherent pavings made in situ made of road-metal and binders of road-metal and other binders, e.g. synthetic material, i.e. resin
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Structural Engineering (AREA)
- Civil Engineering (AREA)
- Ceramic Engineering (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Architecture (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Toxicology (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Medicinal Chemistry (AREA)
- Polymers & Plastics (AREA)
- Road Paving Structures (AREA)
- Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области ремонта и содержания покрытий в автодорожной отрасли и может быть применено при ремонте асфальтобетонных дорожных покрытий, изготовленных из различных типов асфальтобетонов.The invention relates to the field of repair and maintenance of coatings in the road industry and can be used in the repair of asphalt concrete pavements made from various types of asphalt concrete.
Одним из существенных видов дефектов асфальтобетонов в условиях применения шипов противоскольжения является поперечная деформация покрытия проезжей части называемая абразивным износом (колейностью), возникающей вследствие, в основном, интенсивного движения тяжело нагруженного транспорта и транспорта с шипованными шинами в зимнее время года, и разрушение, связанное с трещинообразованием, выкрашиванием поверхностного слоя и отдельных его участков, вследствие различных причин: от природного до антропогенного характера, а основной вид ремонта проводится на этапе содержания дорог.One of the significant types of defects in asphalt concrete under the conditions of the use of anti-skid studs is the lateral deformation of the roadway coating called abrasion (rutting), which arises as a result of the heavy traffic of vehicles and vehicles with studded tires in the winter season, and the destruction associated with cracking, chipping of the surface layer and its individual sections, due to various reasons: from natural to anthropogenic in nature, and the main form repair is carried out at the stage of road maintenance.
Устранение этих двух серьезных дефектов традиционным способом, предполагающим сначала удаление, а затем повторное нанесение участка покрытия связано со значительными материальными затратами, приводящими к неоднородности покрытия, выглядящего после ремонта покрытым заплатами и полосами. Такое покрытие оказывается недостаточно долговечным в зоне сопряжения с ремонтируемым участком и требует скорого повторного ремонта.The elimination of these two serious defects in the traditional way, which involves first removing and then re-applying the coating area, is associated with significant material costs, leading to heterogeneity of the coating that looks after repair covered with patches and stripes. Such a coating is not sufficiently durable in the interface zone with the repaired area and requires quick re-repair.
Известны различные технические решения, с помощью которых пытаются решить задачу упрощения проведения дорожных ремонтных работ и повышения долговечности отремонтированных участков покрытий.Various technical solutions are known with the help of which they try to solve the problem of simplifying road repair work and increasing the durability of repaired sections of coatings.
Например, известно изобретение (патент RU №2515007, МПК: C08L 95/00, С04В 26/26, В82В 1/00, опубл. 10.05.2014 г.), «Способ упрочнения асфальтового дорожного покрытия углеродным наноматериалом» которое относится к использованию асфальтобетонной смеси, содержащей щебень, отсев щебня, песок и нефтяной битум марки БНД 90/130. Причем, наноматериала требуется, как указано в патенте, 0.005%. Авторы использовали технологию модификации асфальтобетонной смеси чрезвычайно дорогим, углеродным наноматериалом, пригодность которой для ремонта не апробирована, и приготовление таких ремонтных составов экономически нецелесообразно малыми партиями. Такая технология требует дополнительного оборудования, послойного нанесения, а сам углеродный наноматериал не исследован на биологическую безопасность. Причем, повышение прочности и морозостойкости, прогнозируемое при введении углеродного наноматериала, получается при увеличении качества переработки шихты, за счет использования дополнительного оборудования, что приводит к значительному росту цены асфальтобетона.For example, the invention is known (patent RU No. 2515007, IPC: C08L 95/00, С04В 26/26, В82В 1/00, publ. 05/10/2014), “Method for hardening asphalt pavement with carbon nanomaterial” which relates to the use of asphalt concrete a mixture containing crushed stone, screening of crushed stone, sand and oil bitumen grade BND 90/130. Moreover, nanomaterial is required, as indicated in the patent, 0.005%. The authors used the technology for modifying the asphalt concrete mixture with extremely expensive carbon nanomaterials, the suitability of which for repair has not been tested, and the preparation of such repair compositions is not economically feasible in small batches. This technology requires additional equipment, layer-by-layer application, and carbon nanomaterial itself has not been tested for biological safety. Moreover, the increase in strength and frost resistance, predicted with the introduction of carbon nanomaterial, is obtained by increasing the quality of the processing of the mixture due to the use of additional equipment, which leads to a significant increase in the price of asphalt concrete.
Одним из возможных вариантов решения поставленной задачи является введение в дорожные ремонтные составы радиопоглощающих материалов. При этом появляется возможность нагрева таких смесей с помощью поля СВЧ. Это позволяет улучшить некоторые эксплуатационные характеристики, а именно, при ремонте не требуется удаление верхнего слоя и выравнивания, поскольку можно это сделать путем нагрева наносимого покрытия в присутствии поля СВЧ, что также несколько снижает энергетические затраты и значительно упрощает проведение ремонтных работ.One of the possible solutions to the problem is the introduction of radar absorbing materials into road repair compositions. In this case, it becomes possible to heat such mixtures using the microwave field. This allows you to improve some performance characteristics, namely, during the repair, the removal of the top layer and alignment are not required, since this can be done by heating the coating in the presence of a microwave field, which also slightly reduces energy costs and greatly simplifies repair work.
Например, известно из литературы (см. Карпенко Ю.В., Нефедов В.Н. Машины для СВЧ-разогрева асфальтобетонных покрытий. - М, 1997, 51 с.; Автомобильные дороги: Обзорн. информ. / Информавтодор; Вып. 1), что СВЧ-способ ремонта асфальтобетонных покрытий противопоставлен недостаткам конвекционных разогревателей, а также инфракрасных разогревателей асфальтобетонных покрытий, как имеющий многочисленные преимущества перед ними, Например: появляется возможность быстро разогреть асфальтобетонное покрытие на большую глубину без значительных потерь тепла на нагрев окружающей среды, а также избежать деструкции и выгорания битума, сопровождающихся выделением токсичных веществ. Технологическая пригодность СВЧ-нагрева для ремонта покрытий не вызывает сомнений.For example, it is known from the literature (see Karpenko Yu.V., Nefedov VN Machines for microwave heating of asphalt concrete pavements. - M, 1997, 51 pp.; Roads: Obzorn. Inform. / Informavtodor; Issue 1) that the microwave method of repairing asphalt concrete pavements is opposed to the disadvantages of convection heaters, as well as infrared heaters of asphalt pavements, as having numerous advantages over them, for example: it becomes possible to quickly heat an asphalt concrete pavement to a great depth without significant heat loss and heating the environment, and also to avoid degradation and burning bitumen, accompanied by the release of toxic substances. The technological suitability of microwave heating for coating repairs is beyond doubt.
Известна диссертация на тему: «Повышение качества асфальтобетона путем обработки битума полем сверхвысокой частоты» к.т.н. Акимова А.Е. (г. Белгород, 2010 г), в которой разработаны составы асфальтобетонных смесей, включающие битум, модифицированный СВЧ-полем, что позволило сократить расход вяжущего компонента на 8.15% и повысить физико-механические характеристики асфальтобетона за счет интенсивного взаимодействия битума с минеральными материалами из кислых и основных пород. Установлено повышение сдвигоустойчивости (на 30%), водостойкости при длительном водонасыщении (на 35%), теплоустойчивости (в 1,8-2 раза), температурной чувствительности (на 30-50%), устойчивости к старению дорожного композита при использовании битума, обработанного СВЧ-полем, что положительно отразится на эксплуатации покрытия в жестких климатических условиях. Автор использует следующую схему: предварительно разогревается битум без использования СВЧ-энергии, а далее источником СВЧ-поля служит микроволновая печь «Самсунг» с частотой 2,45 ГГц и максимальной мощностью излучения 850 Вт. Температура битума перед началом обработки составляла 100-120°C, время обработки 0,5…4 мин. В результате исследования не получено никаких данных по возможности разогрева асфальтобетонного дорожного покрытия, рецептурам и характеристикам его радиопоглощения. Однако, приведенные данные указывают на перспективность СВЧ-обработки битумов и композиций на их основе. Например, автор указывает: «Снижение энергии поверхностного натяжения улучшит смачивание зерен минерального материала битумом. Структурные изменения битума, произошедшие под действием СВЧ-поля, повышают его когезионную прочность». Отсутствие комплексного подхода, а, именно, рассмотрения системы наполнитель - вяжущее, как радиопоглощающего материала, не дает перевести в практику приведенные рецепты, отсутствуют также полностью моменты, связанные со свойствами исследованных материалов: радиопрозрачность, радиопоглощение, отражающие материалы. Не исследованы свойства стеклообразных и иных наполнителей, их связь с битумами.A well-known dissertation on the topic: "Improving the quality of asphalt concrete by treating bitumen with an ultra-high frequency field" Ph.D. Akimova A.E. (Belgorod, 2010), in which compositions of asphalt concrete mixtures were developed, including bitumen, modified by a microwave field, which allowed to reduce the consumption of a binder component by 8.15% and to increase the physicomechanical characteristics of asphalt concrete due to the intense interaction of bitumen with acidic mineral materials and main breeds. An increase in shear resistance (by 30%), water resistance during long-term water saturation (by 35%), heat resistance (by 1.8–2 times), temperature sensitivity (by 30–50%), and aging resistance of the road composite when using bitumen treated Microwave field, which will positively affect the operation of the coating in harsh climatic conditions. The author uses the following scheme: bitumen is preheated without the use of microwave energy, and then the Samsung microwave oven with a frequency of 2.45 GHz and a maximum radiation power of 850 W serves as a microwave source. The temperature of the bitumen before treatment was 100-120 ° C, the processing time of 0.5 ... 4 minutes As a result of the study, no data were obtained on the possibility of heating the asphalt concrete pavement, the formulations and the characteristics of its radio absorption. However, the data presented indicate the prospects of microwave processing of bitumen and compositions based on them. For example, the author points out: “Reducing the energy of surface tension will improve the wetting of the grains of the mineral material with bitumen. Structural changes in bitumen that occurred under the influence of a microwave field increase its cohesive strength. ” The lack of an integrated approach, namely, consideration of the filler - binder system as a radar absorbing material, does not allow translating the given recipes into practice; there are also completely no moments related to the properties of the materials studied: radiolucency, radar absorption, reflective materials. The properties of glassy and other fillers, their relationship with bitumen have not been investigated.
Известно также небольшое количество патентных документов по данному вопросу. Например, известен патент КНР №101736671 «Радиопоглощающая асфальтобетонная композиция для дорожного покрытия». Недостатками описанного в патенте технического решения является то, что предлагается использовать магнитный песок или песок из карборунда (карбида кремния) в качестве радиопоглощающих наполнителей. Это чрезвычайно дорогие материалы, причем такие составы склонны к локальному перегреву в СВЧ поле, как мелкозернистые порошки, и не выпускаются необходимого гранулометрического состава, что препятствует созданию асфальтобетонных смесей, соответствующих требованиям тех или иных нормативных документов. Также такой состав асфальтобетонных смесей обладает недостаточной износостойкостью и морозоустойчивостью.A small number of patent documents on this subject are also known. For example, the patent of the People's Republic of China No. 101736671, “Radar Absorbing Asphalt Concrete Composition for Paving,” is known. The disadvantages of the technical solution described in the patent are that it is proposed to use magnetic sand or sand from carborundum (silicon carbide) as radar absorbing fillers. These are extremely expensive materials, and such compositions are prone to local overheating in the microwave field, such as fine-grained powders, and the required particle size distribution is not produced, which prevents the creation of asphalt mixes that meet the requirements of certain regulatory documents. Also, such a composition of asphalt mixtures has insufficient wear resistance and frost resistance.
Известен способ высокочастотного или СВЧ-разогрева дорожного покрытия для подготовки к ремонту, связанный с применением радиопоглощающих материалов в составе покрытия, например, патент US №8753035 (МПК: В32В 1/00, C01G 49/02, С04В 22/00, С04В 24/36, Е01С 7/06; опуб. 02.02.2012 г.), выбранный в качестве прототипа, как наиболее близкий к предлагаемому техническому решению по совокупности существенных признаков, в котором применен феррит для поглощения высокочастотного излучению. Предложено наносить ремонтный состав послойно с разным содержанием феррита для достижения эффекта поглощения и перевода излучения в тепло. В известном способе применяется феррит, значительно удорожающий асфальтобетоны. Это материал с сомнительной (для большинства ферритов) износостойкостью, с возможностью загрязнения окружающей среды ферритовой пылью с отрицательными последствиями, необходимостью сложного послойного нанесения состава и использованием высокочастотного диапазона 30-100 мГц, (в том числе, для удаления воды с поверхности асфальтобетона). Вода, как известно, наиболее интенсивно поглощает излучение в гигагерцовом диапазоне (недаром, СВЧ-печи работают в диапазоне 2.4 ГГц). Это говорит о малопригодности подобных изобретений. Рациональным зерном в таких изобретениях является только то, что ферриты обычно диэлектрики, и отдельные из них, но обычно самые дорогие, эффективны для разогрева в СВЧ-диапазоне.A known method of high-frequency or microwave heating of the pavement to prepare for repairs associated with the use of radar absorbing materials in the coating composition, for example, US patent No. 8753035 (IPC: B32B 1/00, C01G 49/02, C04B 22/00, C04B 24 / 36, Е01С 7/06; publ. 02.02.2012), selected as a prototype, as the closest to the proposed technical solution by the set of essential features, in which ferrite is used to absorb high-frequency radiation. It is proposed to apply a repair composition in layers with different ferrite contents to achieve the effect of absorption and transfer of radiation to heat. In the known method, ferrite is used, which significantly increases the cost of asphalt concrete. This is a material with dubious (for most ferrites) wear resistance, with the possibility of environmental pollution with ferrite dust with negative consequences, the need for complex layer-by-layer application of the composition and the use of the high-frequency range of 30-100 MHz, (including to remove water from the surface of asphalt concrete). Water, as is known, most actively absorbs radiation in the gigahertz range (for good reason, microwave ovens operate in the 2.4 GHz band). This indicates the unsuitability of such inventions. The rational grain in such inventions is that ferrites are usually dielectrics, and some of them, but usually the most expensive ones, are effective for heating in the microwave range.
Таким образом, технической проблемой, существующей в настоящее время, являются проблемы, связанные с низкой экономичностью, эффективностью и прочностью известных дорожных асфальтобетонных ремонтных составов, с неудобством их использования. Создание предлагаемого технического решения направлено на решение данной технической проблемы, а, именно, на создание наиболее экономичного, эффективного, высокопрочного состава, с физико-механическими свойствами, удобными для ремонта, универсального в использовании, а также экономичного, и, по возможности, универсального способа его изготовления и применения, в том числе, на деформированные старые дорожные покрытия, без операций фрезерования или вырезания участков дорожного покрытия, с учетом возможности многократного использования материалов и отсутствия отходов.Thus, the technical problem that currently exists is the problems associated with the low cost-effectiveness, efficiency and strength of the known road asphalt concrete repair compositions, with the inconvenience of their use. The creation of the proposed technical solution is aimed at solving this technical problem, namely, at creating the most economical, efficient, high-strength composition, with physico-mechanical properties, convenient for repair, universal in use, as well as economical, and, if possible, universal way its manufacture and use, including on deformed old pavements, without milling or cutting sections of the pavement, taking into account the possibility of reuse materials and lack of waste.
Технический результат заключается в улучшении эксплуатационных характеристик радиопоглощающего асфальтобетонного дорожного ремонтного состава, экономической выгоде от технологии его изготовления и применения, в увеличении срока службы нового упрочненного дорожного покрытия, устойчивого к агрессивным средам и ультрафиолетовому облучению, а также в получении возможности многократного ремонта с вторичным использованием материалов, в безотходности, благодаря чему будут устранены недостатки аналогов и прототипа, а также универсальности - возможности разогрева и иными методами.The technical result consists in improving the operational characteristics of radar absorbing asphalt concrete road repair composition, the economic benefit of the technology of its manufacture and use, in increasing the service life of the new hardened road surface, resistant to aggressive environments and ultraviolet radiation, as well as in the possibility of multiple repairs with recycling of materials , in zero waste, due to which the disadvantages of analogues and prototype will be eliminated, as well as universally STI - the possibility of heating and other methods.
Достигается технический результат за счет того, что в радиопоглощающем асфальтобетонном дорожном ремонтном составе, включающем отсев щебня, органическое вяжущее и минеральный порошок,The technical result is achieved due to the fact that in the radar absorbing asphalt concrete road repair composition, including screening of crushed stone, organic binder and mineral powder,
- в качестве отсева щебня применен песок из отсевов дробления щебня габбро-диабазовых пород с размером фракций 1-5 мм и/или никельшлака с размером фракций 1-5 мм,- as screening of crushed stone, sand was used from screenings of crushing crushed stone of gabbro-diabase rocks with a size of fractions of 1-5 mm and / or nickel slag with a size of fractions of 1-5 mm,
- в качестве минерального порошка применен порошок габбро-диабаза и/или никельшлака с размером фракций 100-800 мкм, а также порошок известняковый (известковая мука), в количестве масс. %:- as a mineral powder, gabbro-diabase and / or nickel slag powder with a particle size of 100-800 μm, and limestone powder (lime flour), in the amount of masses, were used. %:
- порошок габбро-диабаз и/или никельшлак - 50, порошок известняковый - 50,- gabbro-diabase and / or nickel slag powder - 50, limestone powder - 50,
- в качестве органического вяжущего применен нефтяной дорожный битум, или полимерно-битумное вяжущее, или нефтяной битум, модифицированный добавками. При этом соотношение компонентов в составе следующее, масс %:- as an organic binder used petroleum road bitumen, or polymer-bitumen binder, or petroleum bitumen modified with additives. Moreover, the ratio of components in the composition is as follows, mass%:
песок из отсевов дробления щебня - 86-76%,sand from crushed stone crushing screenings - 86-76%,
минеральный порошок - 6-14%,mineral powder - 6-14%,
органическое вяжущее - 8-10%.organic binder - 8-10%.
Дополнительными отличиями предлагаемого радиопоглощающего асфальтобетонного дорожного ремонтного состава является то, что:Additional differences of the proposed radar absorbing asphalt road repair composition is that:
- в качестве габбро-диабазовых пород используют породы месторождения «Голодай Гора» или месторождения Учалинское (Башкортостан), или идентичных по свойствам;- as gabbro-diabase rocks, rocks of the Goloday Gora deposit or the Uchalinskoye deposit (Bashkortostan), or identical in properties, are used;
- в качестве песка из отсевов дробления щебня может быть применен отсев щебня габбро-диабазовых пород с размером фракций до 10 мм включительно и/или никельшлака с размером фракций до 10 мм включительно не более 5-10% от общей массы отсева щебня;- as sand from screenings of crushing crushed stone, screening of crushed stone of gabbro-diabase rocks with a size of fractions up to 10 mm inclusive and / or nickel slag with a size of fractions up to 10 mm inclusive is not more than 5-10% of the total screening crushed stone;
- содержит реактопласты, например, эпоксидиановую смолу, в количестве масс %: смолы с отвердителем 1-6 от общей массы состава.- contains thermosets, for example, epoxy resin, in the amount of mass%: resin with hardener 1-6 of the total weight of the composition.
Технический результат достигается также тем, что в способе изготовления состава по п. 1 песок из отсевов дробления щебня габбро-диабазовых пород и/или никельшлака с размером фракций 1-5 мм и/или никельшлака с размером фракций 1-5 мм подвергают СВЧ сушке с одновременным нагревом до температуры выше 100°C для удаления остаточной воды, затем добавляют органическое вяжущее в разогретом или холодном виде и замешивают с порошками габбро-диабазовых пород и/или никельшлака с размером фракций 100-800 мкм и известковой мукой, в количестве масс. %: габбро-диабаз и/или никелыилак-50, известковая мука-50, до получения аддитивной смеси.The technical result is also achieved by the fact that in the method for manufacturing a composition according to claim 1, sand from gabbro-diabase rock and / or nickel slag crushed stone screenings with a particle size of 1-5 mm and / or nickel slag with a particle size of 1-5 mm is subjected to microwave drying with by simultaneously heating to a temperature above 100 ° C to remove residual water, then an organic binder is added in preheated or cold form and mixed with gabbro-diabase and / or nickel slag powders with a particle size of 100-800 μm and lime flour, in the amount of mass. %: gabbro-diabase and / or nickelilac-50, lime flour-50, to obtain an additive mixture.
Дополнительными отличиями является то, что -Additional differences are that -
- в качестве габбро-диабазовых пород используют породы месторождения «Голодай Гора», или месторождения Учалинское (Башкортостан) или иного месторождения, обладающего аналогичным составом;- as gabbro-diabase rocks, rocks of the Goloday Gora deposit, or the Uchalinskoye deposit (Bashkortostan) or another deposit with a similar composition are used;
- в качестве песка из отсевов дробления щебня может быть применен отсев щебня габбро-диабазовых пород с размером фракций до 10 мм включительно и/или никельшлака с размером фракций до 10 мм включительно не более 5-10% от общей массы отсева щебня; - на стадии замешивания порошков в состав добавляют реактопласты, например, эпоксидиановую смолу в количестве масс %: смолы с отвердителем 1-6 от общей массы состава.- as sand from screenings of crushing crushed stone, screening of crushed stone of gabbro-diabase rocks with a size of fractions up to 10 mm inclusive and / or nickel slag with a size of fractions up to 10 mm inclusive is not more than 5-10% of the total screening crushed stone; - at the stage of mixing the powders, thermosets, for example, epoxy resin in the amount of mass%: resin with hardener 1-6 of the total weight of the composition are added to the composition.
Технический результат достигается также тем, что в способе нанесения состава по п. 1, в котором подготавливают ремонтируемые участки и наносят радиопоглощающий асфальтобетонный дорожный ремонтный состав, предлагается подготавливать ремонтируемые участки обработкой поверхности, например, битумом, или иными традиционными способами - обеспыливанием и др., наносить состав с последующим уплотнением в присутствии СВЧ-поля, при этом состав использовать холодным или предварительно разогретым в присутствии СВЧ-поля.The technical result is also achieved by the fact that in the method of applying the composition according to claim 1, in which the repaired sections are prepared and the radar absorbing asphalt concrete repair composition is prepared, it is proposed to prepare the repaired sections by surface treatment, for example, bitumen, or other traditional methods - dust removal, etc., apply the composition, followed by compaction in the presence of a microwave field, while using the composition cold or preheated in the presence of a microwave field.
Поскольку в СВЧ-поле разогрев происходит изнутри разогреваемого материала, то важно иметь площадь поверхности отсева дробления щебня, используемого в предлагаемом составе, достаточную для быстрого прогрева битумного вяжущего, которое слабо поглощает СВЧ-поле. Экспериментальным путем было установлено, что оптимальным является использование песка из отсевов дробления щебня с размером фракций 1-5 мм. При таком размере фракций прогрев происходит 1,5 кг состава за 5 минут при мощности установки СВЧ 750 вт.Since the heating in the microwave field occurs from the inside of the heated material, it is important to have a screening surface for crushing crushed stone used in the proposed composition, sufficient for quick heating of the bitumen binder, which weakly absorbs the microwave field. It was established experimentally that the use of sand from screenings of crushing crushed stone with a particle size of 1-5 mm is optimal. With this size of fractions, heating takes place 1.5 kg of the composition in 5 minutes at a microwave installation power of 750 watts.
Пример конкретного выполнения: брался подготовленный по указанной рецептуре состав, разогревался в СВЧ камере от температуры 20°C до 120°C (массой 1.5 кг при мощности разогрева 750 Вт) в течение 5 мин без перемешивания, контроль температуры осуществлялся бесконтактным термометром в трех точках поверхности и усреднялся. Состав без усилий приобретал пластичность, достаточную для формования дорожного покрытия.An example of a specific implementation: a composition prepared according to the specified recipe was taken, heated in a microwave chamber from a temperature of 20 ° C to 120 ° C (weighing 1.5 kg with a heating power of 750 W) for 5 minutes without stirring, the temperature was controlled by a non-contact thermometer at three points on the surface and averaged. The composition effortlessly acquired plasticity sufficient to form a pavement.
Щебень с более крупными фракциями имеет площадь поверхности относительно объема состава в десятки раз меньшую и, соответственно, не может передать тепло битумного вяжущему так быстро, как это происходит при использовании отсева.Crushed stone with larger fractions has a surface area relative to the composition volume that is ten times smaller and, accordingly, cannot transfer the heat of the bitumen binder as quickly as it does when screening is used.
Известно, что с течением времени при хранении и в эксплуатационных условиях под действием солнечного света и воздуха состав и свойства битумов изменяются: в них увеличивается относительное содержание твердых и хрупких составляющих и, соответственно, уменьшается количество маслянистых и смолистых фракций, в связи с чем повышается хрупкость и твердость вяжущего (см. Ярцев В.П., Киселева О.А. «Прогнозирование поведения строительных материалов при неблагоприятных условиях эксплуатации», г. Тамбов, издательство ТГТУ, 2009 г.).It is known that over time during storage and in operating conditions under the influence of sunlight and air, the composition and properties of bitumen change: they increase the relative content of solid and brittle components and, accordingly, the number of oily and resinous fractions decreases, and therefore fragility increases and binder hardness (see Yartsev VP, Kiseleva OA "Prediction of the behavior of building materials under adverse operating conditions", Tambov, TSTU publishing house, 2009).
Важными свойствами же предлагаемого в изобретении материала является не только отличная адгезия, но и высокая химическая стойкость, а также чрезвычайно высокая способность противостоять ультрафиолетовому излучению, являющемуся одним из важнейших факторов старения и разрушения асфальтобетонов.The important properties of the material proposed in the invention is not only excellent adhesion, but also high chemical resistance, as well as an extremely high ability to withstand ultraviolet radiation, which is one of the most important factors in the aging and destruction of asphalt concrete.
В диссертации к.т.н. Дедовец М.А. «Корундовые материалы, модифицированные радиопоглощающими веществами» (Санкт-Петербург, 2004 г., 173 с.) приведено следующее заключение: «При воздействии СВЧ-поля на материалы с низкой электро- и теплопроводностью, к которым относятся большинство оксидных материалов, происходит поглощение электромагнитной энергии всем объемом материала, а максимальный эффект наблюдается на границах сред с разными электродинамическими характеристиками, что невозможно при нагреве внешними источниками тепла».In the thesis, Ph.D. Dedovets M.A. “Corundum materials modified with radar absorbing substances” (St. Petersburg, 2004, 173 pp.), The following conclusion is given: “When a microwave field affects materials with low electrical and thermal conductivity, which include most oxide materials, electromagnetic absorption occurs energy with the entire volume of the material, and the maximum effect is observed at the boundaries of media with different electrodynamic characteristics, which is impossible when heated by external heat sources. "
Соответственно, предложенный в изобретении радиопоглощающий материал в виде радиопоглощающего асфальтобетонного дорожного ремонтного состава полностью соответствует указанному выше заключению, такой состав не рассматривается ни в аналогах, ни в прототипе. Механическая смесь радиопоглощающего наполнителя и вяжущего обладает иной от них совокупностью свойств, а также новыми возможностями применения. Следовательно, такой радиопоглощающий материал после воздействия СВЧ-поля является наноструктурированным, т.к. границы фаз после воздействия СВЧ составляют единицы и десятки нанометров.Accordingly, the inventive radar absorbing material in the form of radar absorbing asphalt concrete repair composition fully corresponds to the above conclusion, such a composition is not considered in analogues or in the prototype. A mechanical mixture of a radar absorbing filler and a binder has a different set of properties from them, as well as new application possibilities. Therefore, such a radar absorbing material after exposure to a microwave field is nanostructured, because phase boundaries after exposure to microwave are units and tens of nanometers.
Предлагаемый радиопоглощающий асфальтобетонный дорожный ремонтный состав представляет из себя нелинейную среду, в которой происходит эффективное преобразование энергии генерации электромагнитных колебаний в тепловое излучение.The proposed radar absorbing asphalt concrete road repair composition is a non-linear medium in which there is an effective conversion of the energy of the generation of electromagnetic waves into thermal radiation.
Таким образом, предлагаемый радиопоглощающий асфальтобетонный дорожный ремонтный состав содержит: органическое вяжущее (нефтяной дорожный битум по ГОСТ 22245-90 и ГОСТ 33133-2014, например, нефтяной битум марки БНД (60/90); полимерно-битумное вяжущее по ГОСТ Р 52056 или нефтяной битум модифицированный добавками по НД, утвержденному в установленном порядке); высокопрочные радиопоглощающие компоненты в виде песка из отсевов дробления щебня габбро-диабазовых горных пород и никельшлаки с низкой электропроводностью и высокими радиопоглощающими свойствами в СВЧ-диапазоне, аддитивные по составу и форме, с высокой адгезией к битумам. Габбро-диабаз частично замещен, а, именно, фракция 1-5 мм - никельшлаком фракции 1-5 мм, или полностью замещен никельшлаком, предварительно гранулированным эпоксидно-диановой смолой в количестве 1-5% смолы с отвердителем (до воздействия СВЧ-разогрева), или полностью заменен микрошариками никельшлака фракционного состава 100-800 мкм. В качестве минерального порошка использован порошок никельшлака соответствующей фракции, например, с известняковым порошком в соотношении 1:1 по массе или иным близким к ГОСТу, или порошок габбро-диабазовый, соответствующей фракции, например, с известняковым порошком в соотношении 1:1.Thus, the proposed radar absorbing asphalt road repair composition contains: an organic binder (oil road bitumen according to GOST 22245-90 and GOST 33133-2014, for example, oil bitumen grade BND (60/90); polymer-bitumen binder according to GOST R 52056 or oil bitumen modified by additives according to ND, approved in the established order); high-strength radar absorbing components in the form of sand from crushing screenings of crushed stone of gabbro-diabase rocks and nickel slags with low electrical conductivity and high radar absorbing properties in the microwave range, additive in composition and shape, with high adhesion to bitumen. Gabbro-diabase is partially substituted, namely, the 1-5 mm fraction - with nickel slag of the 1-5 mm fraction, or completely replaced with nickel slag, pre-granulated with epoxy-diane resin in the amount of 1-5% resin with hardener (before exposure to microwave heating) , or completely replaced by microspheres of nickel slag fractional composition of 100-800 microns. As a mineral powder, nickel slag powder of the appropriate fraction was used, for example, with limestone powder in a ratio of 1: 1 by weight or other close to GOST, or gabbro-diabase powder of the corresponding fraction, for example, with limestone powder in a 1: 1 ratio.
Предлагаемые для использования в асфальтобетонном дорожном ремонтном составе габбро-диабазовые породы и никельшлак - аморфные или аморфнокристаллические. В этом их существенное отличие от кристаллических наполнителей, имеющих более низкую адгезию к битумным вяжущим. Классическим материалом такого типа является вулканическое стекло - обсидиан, также, как и породы, содержащие оксиды железа, являются магнитным - магнитомягким полупроводником с радиопоглощающими свойствами. Но обсидиан дорог из-за малой распространенности и не может конкурировать по цене, он поглощает воду, а также мягче никельшлака. Есть и другие стеклообразные природные и искусственные материалы: вулканические стекла, купершлак, которые можно было бы использовать, но по экономическим или экологическим характеристикам они менее пригодны.The gabbro-diabase rocks and nickel slag proposed for use in the asphalt concrete road repair composition are amorphous or amorphous-crystalline. This is their significant difference from crystalline fillers having lower adhesion to bituminous binders. A classic material of this type is volcanic glass - obsidian, as well as rocks containing iron oxides, are magnetic - soft magnetic semiconductor with radio-absorbing properties. But obsidian is expensive because of its low prevalence and cannot compete in price; it absorbs water and is also milder than nickel slag. There are other glassy natural and artificial materials: volcanic glass, kuperslag, which could be used, but they are less suitable for economic or environmental characteristics.
Характеристики некоторых используемых наполнителей в дорожном составе:Characteristics of some used fillers in road composition:
Порода габбро-диабаз: прочность: 1400; морозостойкость: F300. Это полнокристаллическая мелкозернистая вулканическая горная порода, химически и по минеральному составу близка к базальту. Радиоактивность - I класс (до 370 Бк/кг). Минеральный состав: (главные минералы) - авгит, плагиоклаз (Лабрадор), кварц (от 0 до 10%), рудный (10-15%), вторичные - амфибол. Структуру месторождения «Голодай Гора» образуют горные плотные изверженные породы габбро - диабазов. Состав содержит около 5% Fe2O3 и около 50% SiO2 по массе. Уникальной особенностью данного вида пород является его высокая адгезия в асфальтовой смеси и нейтральность к битумам. Проводились исследования габбро-диабаза месторождения Голодай-гора на радиопоглощающие свойства, электромагнитные характеристики: порошок в прессованном виде имел намагниченность 1960 Э, измерения проводились в магнитном поле на частоте 9.77 ГГц. Спектр поглощения порошка, определяемый естественным ферромагнитным резонансом частиц Fe2O3, имеет максимум на частоте 2,5 ГГц. Измерения проводились на векторном анализаторе Rohde-Schwarz ZNB-20 в нулевом магнитном поле на микрополосковой ячейке в режиме отражения сигнала. Отметим, что рабочая частота СВЧ большинства магнетронов (например в СВЧ печах) около 2,4 ГГц, что близко к максимуму поглощения материала.Gabbro-diabase breed: strength: 1400; frost resistance: F300. This is a full-crystalline fine-grained volcanic rock, chemically and mineral composition close to basalt. Radioactivity - I class (up to 370 Bq / kg). Mineral composition: (main minerals) - augite, plagioclase (Labrador), quartz (from 0 to 10%), ore (10-15%), secondary - amphibole. The structure of the Golodai Gora deposit is formed by dense mountain igneous rocks of gabbro-diabases. The composition contains about 5% Fe2O3 and about 50% SiO2 by weight. A unique feature of this type of rock is its high adhesion in the asphalt mixture and neutrality to bitumen. The studies of gabbro-diabase of the Golodai-Gora deposit were carried out for their radio-absorbing properties, electromagnetic characteristics: the pressed powder had a magnetization of 1960 Oe, measurements were carried out in a magnetic field at a frequency of 9.77 GHz. The absorption spectrum of the powder, determined by the natural ferromagnetic resonance of the particles of Fe 2 O 3 , has a maximum at a frequency of 2.5 GHz. The measurements were carried out on a Rohde-Schwarz ZNB-20 vector analyzer in zero magnetic field on a microstrip cell in the signal reflection mode. Note that the operating frequency of the microwave of most magnetrons (for example, in microwave ovens) is about 2.4 GHz, which is close to the maximum absorption of the material.
Никельшлак: твердость по шкале Мооса 7. Абразив почти не крошится при ударе о поверхность и может быть использован несколько раз (метод рекуперации). Дополнительно; материал широко используется как экологически чистый абразив (не вызывает силикоз), т.к. является стеклом - кремнезем в нем содержится в аморфном виде, содержит также суммарно до 30% оксидов железа и является радиопоглощающим материалом. Обладает, как и отдельные стекла отличной адгезией к битумам, Ph-нейтрален, в отличие от большинства стекол, что является его важнейшим преимуществом в качестве наполнителя в битумах, устойчив к гидролизу, агрессивным средам и ультрафиолетовому облучению. Микротвердость такого материала достигает 8 ГПа, что ставит его на уровень неплохого абразива. Микрошарики из никельшлака можно также использовать в качестве наполнителей, их характеристики отличны от порошка никельшлака только по форме (см. табл.).Nikelshlak: hardness on the Mohs scale 7. The abrasive almost does not crumble upon impact with the surface and can be used several times (recovery method). Additionally; the material is widely used as an environmentally friendly abrasive (does not cause silicosis), because is glass - silica in it is contained in an amorphous form, also contains a total of up to 30% of iron oxides and is a radio-absorbing material. It has, like individual glasses, excellent adhesion to bitumen, Ph-neutral, unlike most glasses, which is its most important advantage as a filler in bitumen, resistant to hydrolysis, aggressive environments and ultraviolet radiation. The microhardness of such a material reaches 8 GPa, which puts it at the level of a good abrasive. Nickel slag beads can also be used as fillers; their characteristics differ from nickel slag powder only in shape (see table).
* количество не разрушившихся микрошариков после 1 часа работы в идентичных условиях на инжекторном абразивоструйном аппарате с рекуператором;* the number of non-destroyed microspheres after 1 hour of work under identical conditions on an injection abrasive blasting apparatus with a recuperator;
** методом сканирующей зондовой микроскопии и наноидентирования с помощью сканирующего зондового микроскопа «НаноСкан-3Д»;** by the method of scanning probe microscopy and nano-identification using the scanning probe microscope "NanoScan-3D";
**** прочность на сжатие определяется по ТУ 5951-015-23356171-2011 (при нагрузке 15 т.с.).**** compressive strength is determined according to TU 5951-015-23356171-2011 (at a load of 15 tf).
Способ изготовления состава заключается в том, что песок из отсевов дробления щебня нагревают в СВЧ-нагревателе (СВЧ-сушка позволяет ускорить процесс разогрева, удалить из щебня и других компонентов даже минимальное количество воды, что в будущем может определять морозостойкость асфальтобетона, а, значит, и срок службы, особенно, в северных регионах, с последующим, или одновременным замесом до температуры, превышающей 100°C, с удалением остатков воды из нее, затем добавляется органическое вяжущее разогретом или холодном виде вяжущее (нефтяной дорожный битум по ГОСТ 22245-90 и ГОСТ 33133-2014, например, нефтяной битум марки БНД (60/90); полимерно битумное вяжущее по ГОСТ Р 52056 или нефтяной битум модифицированный добавками по НД, утвержденному в установленном порядке) и замешивают добавками до получения аддитивной (равномерной, однородной в объеме) смеси. Битум в холодном виде в виде (дробление) удобно добавлять при изготовлении малых партий в полевых условиях, причем при смешении последний равномерно распределяется по горячей поверхности наполнителя. Полученный состав либо используется сразу для укладки, либо отправляется на упаковку и хранение и применяется далее в качестве аналога холодного асфальта. Причем изготовление такого состава в полевых условиях малыми партиями, предпочтительно, непосредственно перед применением, т.к. он является уже разогретым до температуры нанесения, допускается такой состав сохранять или подготавливать охлажденным (как холодные асфальты), и нагревать его непосредственно перед применением с помощью СВЧ-нагревателя, или иным менее экономичным способом, или укладывать в холодном виде (например, при ямочном ремонте), трамбовать или укатывать, а после чего нагревать СВЧ-нагревателем до полного сцепления с краями ремонтируемой карты покрытия. Предпочтительно, введение малого количества реактопластов в состав (например, эпоксидиановых смол марки ЭД-20 с отвердителем) на стадии замеса минерального наполнителя (до СВЧ-обработки), приводящее к экзотермической реакции (после СВЧ-обработки) и резкому упрочнению и гранулированию смеси.A method of manufacturing the composition is that the sand from the crushed stone crushing screenings is heated in a microwave heater (microwave drying allows you to speed up the heating process, remove even a minimal amount of water from crushed stone and other components, which in the future can determine the frost resistance of asphalt concrete, and, therefore, and service life, especially in the northern regions, with subsequent, or simultaneous kneading, to a temperature exceeding 100 ° C, with the removal of water residues from it, then an organic binder is heated or cold binder is added (oil road bitumen according to GOST 22245-90 and GOST 33133-2014, for example, BND oil bitumen (60/90); polymer bitumen binder according to GOST R 52056 or oil bitumen modified with additives according to ND, approved in the established order) and mixed with additives up to It is convenient to add bitumen in the form of cold (crushing) in the manufacture of small batches in the field, and when mixed, the latter is evenly distributed over the hot surface of the filler. The resulting composition is either used immediately for laying, or sent for packaging and storage and is then used as an analogue of cold asphalt. Moreover, the manufacture of such a composition in the field in small batches, preferably immediately before use, because it is already warmed up to the application temperature, it is allowed to keep such a composition or prepare it cooled (like cold asphalts), and heat it immediately before use with a microwave heater, or in another less economical way, or lay it cold (for example, during patching ), tamp or roll, and then heat with a microwave heater until it fully adheres to the edges of the repaired coverage map. Preferably, the introduction of a small amount of thermosets into the composition (for example, ED-20 brand epoxy resins with hardener) at the stage of mixing the mineral filler (before microwave processing), leading to an exothermic reaction (after microwave processing) and a sharp hardening and granulation of the mixture.
Наличие магнитомягкой компоненты позволяет легко отличать его от других составов, что существенно облегчает его калибровку и оперативный контроль качества. Следует отметить, что предлагаемым составом и способом можно проводить ремонт многократно. Контролировать состав можно также на процентное содержание битума и остальных компонентов, помещая взвешенный образец в СВЧ печь и нагревая его до температуры разделения компонентов.The presence of a soft magnetic component makes it easy to distinguish it from other compounds, which greatly facilitates its calibration and operational quality control. It should be noted that the proposed composition and method can be repaired many times. The composition can also be controlled by the percentage of bitumen and other components by placing the suspended sample in a microwave oven and heating it to the separation temperature of the components.
Контроль качества для предотвращения пересортицы, фальсификации осуществляется переносными измерителями электропроводности применяемыми для контроля электропроводности поверхностей и по наличию конкретных магнитных свойств состава, например, на контроль отрыва магнита от поверхности состава аналогом граммометра. Оба метода контроля основываются на сравнении с контрольным образцом (эталоном).Quality control to prevent over-grading, falsification is carried out by portable conductivity meters used to control the electrical conductivity of surfaces and by the presence of specific magnetic properties of the composition, for example, to control the separation of a magnet from the surface of the composition by an analog of a gramometer. Both control methods are based on comparison with a control sample (reference).
Пример подготовки дорожного ремонтного состава перед нанесением: Брался подготовленный предлагаемый состав, разогревался в СВЧ-камере с 20°C до 120°C (массой 1.5 кг, при мощности разогрева 750 Вт), в течение 5 мин., без перемешивания. Контроль температуры осуществлялся бесконтактным термометром в трех точках поверхности и усреднялся. Состав без усилий приобретал пластичность, достаточную для формования дорожного покрытия.An example of the preparation of a road repair composition before application: The prepared composition was taken, heated in a microwave chamber from 20 ° C to 120 ° C (weight 1.5 kg, with a heating power of 750 W), for 5 minutes, without stirring. Temperature control was carried out by a non-contact thermometer at three points on the surface and averaged. The composition effortlessly acquired plasticity sufficient to form a pavement.
Применение предлагаемого дорожного ремонтного состава в качестве аналога холодного асфальта:The use of the proposed road repair composition as an analogue of cold asphalt:
Берется предлагаемый состав, предварительно изготовленный, и разогревается в СВЧ-печи до рабочей температуры укладки (обычно не выше 180°C), зависящей также от температуры ремонтируемого дорожного покрытия. Под СВЧ-печью (нагревателем) подразумевается установка, содержащая СВЧ-излучатель достаточной мощности для разогрева нужного количества загружаемого состава, и допустим совместимый с ним инфракрасный нагреватель. Возможен также разогрев такого состава традиционным методом без применения СВЧ, с замесом для равномерного нагрева, что предполагает значительно большее время на нагрев, но зато состав в этом отношении является универсальным, с точки зрения разогрева на различном оборудовании.The proposed composition is taken, pre-made, and heated in a microwave oven to a working temperature of laying (usually not higher than 180 ° C), which also depends on the temperature of the road surface being repaired. A microwave oven (heater) is understood to mean an installation containing a microwave emitter of sufficient power to heat the desired amount of loaded composition, and let's say an infrared heater compatible with it. It is also possible to heat such a composition by the traditional method without using microwave, with a batch for uniform heating, which implies a significantly longer heating time, but the composition in this regard is universal, from the point of view of heating on various equipment.
Применение предлагаемого дорожного ремонтного состава для заделки трещин менее 15 мм в асфальте:The use of the proposed road repair composition for sealing cracks less than 15 mm in asphalt:
Состав из нефтяного дорожного битума по ГОСТ 22245-90 и ГОСТ 33133-2014, например, марки БНД (60-90) или его аналог, в количестве 6-30% от общей массы, остальное - наполнитель микрошариков из никельшлака, далее все разогревается с замесом в СВЧ-печи до температуры текучести 100-140°C. Залитый в горячем виде в трещины (после продувки их) состав не склонен к трещинообразованию, испытан на морозостойкость - отстоял более 3 лет в полевых условиях, обладает повышенной радиационной стойкостью к ультрафиолетовому излучению (не потрескался).Composition of petroleum road bitumen according to GOST 22245-90 and GOST 33133-2014, for example, BND grade (60-90) or its analogue, in the amount of 6-30% of the total mass, the rest is the filler of microspheres from nickel slag, then everything is heated with batch in a microwave oven to a pour point of 100-140 ° C. Hot-poured into cracks (after purging them), the composition is not prone to crack formation, tested for frost resistance - it has stood for more than 3 years in the field, has increased radiation resistance to ultraviolet radiation (not cracked).
Заделка трещин в СВЧ-поле, основываясь на теории Ребиндера, производилась методом склеивания однотипных поверхностей и поверхностей с различными свойствами. Абсолютное большинство образцов не удалось разрушить по шву. Было изготовлено более 20 образцов весом от 1 кг из нефтяного дорожного битума по ГОСТ 22245-90 и ГОСТ 33133-2014. Образцы распиливались, или разламывались, затем склеивались в СВЧ, в том числе с резинобитумным материалом, испытывались на удар молотком массой 1 кг. По шву разрушился только один.Crack sealing in the microwave field, based on the Rebinder theory, was carried out by gluing similar surfaces and surfaces with different properties. The vast majority of samples could not be destroyed at the seam. More than 20 samples were manufactured weighing from 1 kg from oil road bitumen according to GOST 22245-90 and GOST 33133-2014. Samples were sawn or broken, then glued together in a microwave, including with rubber-bitumen material, tested for impact with a hammer weighing 1 kg. At the seam, only one collapsed.
Преимущества предлагаемого состава:The advantages of the proposed structure:
- возможность нанесения непосредственно на старое покрытие, щебень, гранит, брусчатку;- the possibility of applying directly to the old coating, crushed stone, granite, paving stones;
- края ремонтируемого участка не нуждаются в предварительной обработке, кроме случаев традиционной обмазки периметра жидким битумом - для дополнительной адгезии;- the edges of the repaired area do not need preliminary treatment, except in cases of traditional coating of the perimeter with liquid bitumen - for additional adhesion;
- дорожное движение может прерываться кратковременно на территории, которая подвергается ремонту (сразу после уплотнения покрытия движение может быть восстановлено);- traffic can be interrupted for a short time in the territory that is being repaired (immediately after compaction of the coating, traffic can be restored);
- быстрый ремонт может быть легко выполнен минимальным составом рабочих, в том числе и традиционным оборудованием;- quick repairs can be easily performed with a minimum of workers, including traditional equipment;
- экологически безопасен;- environmentally friendly;
- безотходный, остатки могут быть использованы (хранение допустимо в зимнее время, без потери качества);- non-waste, residues can be used (storage is permissible in winter, without loss of quality);
- легко проводить оперативный контроль качества состава для предотвращения пересортицы и фальсификации.- it is easy to conduct operational quality control of the composition to prevent over-sorting and falsification.
Таким образом, предлагаемое изобретение обладает улучшенными характеристиками, благодаря которым устраняются недостатки известных решений в сфере строительного производства в автодорожной отрасли.Thus, the present invention has improved characteristics, due to which the disadvantages of the known solutions in the field of construction production in the road industry are eliminated.
Claims (16)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2017139845A RU2665541C1 (en) | 2017-11-15 | 2017-11-15 | Radio-absorbing asphalt-concrete road repair composition, method for manufacture and pouring thereof |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2017139845A RU2665541C1 (en) | 2017-11-15 | 2017-11-15 | Radio-absorbing asphalt-concrete road repair composition, method for manufacture and pouring thereof |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2665541C1 true RU2665541C1 (en) | 2018-08-30 |
Family
ID=63460080
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2017139845A RU2665541C1 (en) | 2017-11-15 | 2017-11-15 | Radio-absorbing asphalt-concrete road repair composition, method for manufacture and pouring thereof |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2665541C1 (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN115231855A (en) * | 2022-07-13 | 2022-10-25 | 天津鑫路桥建设工程有限公司 | Magnetic powder modified asphalt and preparation process thereof |
| CN115353328A (en) * | 2022-07-29 | 2022-11-18 | 华南理工大学 | Electromagnetic induction enhanced nano-modified high-self-healing-performance asphalt mixture and preparation method and application thereof |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2369679C1 (en) * | 2008-06-05 | 2009-10-10 | Закрытое акционерное общество "Асфальттехмаш" | Road pavement surfacing or repairing method and method of repairing road pavement with grooves |
| CN102295445A (en) * | 2011-06-03 | 2011-12-28 | 长安大学 | Microwave heated and cured emulsified asphalt concrete material and preparation method thereof |
| CN104402315A (en) * | 2014-10-30 | 2015-03-11 | 安徽省科普产品工程研究中心有限责任公司 | Material used for rapid pavement repair and performance testing method thereof |
-
2017
- 2017-11-15 RU RU2017139845A patent/RU2665541C1/en active
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2369679C1 (en) * | 2008-06-05 | 2009-10-10 | Закрытое акционерное общество "Асфальттехмаш" | Road pavement surfacing or repairing method and method of repairing road pavement with grooves |
| CN102295445A (en) * | 2011-06-03 | 2011-12-28 | 长安大学 | Microwave heated and cured emulsified asphalt concrete material and preparation method thereof |
| CN104402315A (en) * | 2014-10-30 | 2015-03-11 | 安徽省科普产品工程研究中心有限责任公司 | Material used for rapid pavement repair and performance testing method thereof |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| Z. J. Wang et al., Progress In Electromagnetics Research M, Vol. 19, 197-208, 2011. * |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN115231855A (en) * | 2022-07-13 | 2022-10-25 | 天津鑫路桥建设工程有限公司 | Magnetic powder modified asphalt and preparation process thereof |
| CN115353328A (en) * | 2022-07-29 | 2022-11-18 | 华南理工大学 | Electromagnetic induction enhanced nano-modified high-self-healing-performance asphalt mixture and preparation method and application thereof |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Albayati et al. | A sustainable pavement concrete using warm mix asphalt and hydrated lime treated recycled concrete aggregates | |
| US20190017233A1 (en) | Pavement repair system utilizing solid phase autoregenerative cohesion | |
| Selvam et al. | Utilization of alternative aggregates for roller compacted concrete pavements–A state-of-the-art review | |
| Yang et al. | Influence of particle size of glass aggregates on the high temperature properties of dry-mix concrete blocks | |
| Dulaimi et al. | New developments with cold asphalt concrete binder course mixtures containing binary blended cementitious filler (BBCF) | |
| Mohammadinia et al. | Strength development and microfabric structure of construction and demolition aggregates stabilized with fly ash–based geopolymers | |
| CN102505601B (en) | Fast repairing method for asphalt concrete pavement | |
| Dulaimi et al. | Performance analysis of a cold asphalt concrete binder course containing high-calcium fly ash utilizing waste material | |
| Cao et al. | Utilization of iron tailings as aggregates in paving asphalt mixture: A sustainable and eco-friendly solution for mining waste | |
| RU2665541C1 (en) | Radio-absorbing asphalt-concrete road repair composition, method for manufacture and pouring thereof | |
| Dhandapani et al. | Design and performance characteristics of cement grouted bituminous mixtures-a review | |
| CN113072325A (en) | Microwave high-sensitivity asphalt mixture and preparation method and application thereof | |
| RU2637701C1 (en) | Radar absorbent asphalt-concrete mixture and roadway covering made from this mixture | |
| CN104743965B (en) | A kind of preparation method of the asphalt being rapidly heated | |
| CN112521055A (en) | Asphalt concrete and preparation method thereof | |
| Eisa et al. | Effect of using various waste materials as mineral filler on the properties of asphalt mix | |
| Yan et al. | Study on preparation and performance of steel slag asphalt mixture based on steel slag aggregate | |
| Moses Ogundipe et al. | Evaluation of the effects of waste glass in asphalt concrete using the Marshall test | |
| Rockliff et al. | Recent developments in the use of steel (BOS) slag aggregates in asphalt mixtures in the UK | |
| Bieliatynskyi et al. | Prospects for the use of ash and slag waste in the construction of Road Pavement | |
| Khabibullayev et al. | Comparison of the construction of Europe and the Republic of Uzbekistan in the construction of asphalt pavements and the development of measures to address shortcomings | |
| CN110922097A (en) | Asphalt pavement repairing material and construction method | |
| Chen et al. | Research on the preparation and self-healing performance of microwave-induced functional steel slag asphalt mixture | |
| CN107572848A (en) | A kind of microwave absorption reinforcing agent and its preparation method and application | |
| CN113338119B (en) | Manganese dioxide filler-steel fiber composite blending process and composite |