RU2697468C1

RU2697468C1 - Asphalt concrete

Info

Publication number: RU2697468C1
Application number: RU2019100769A
Authority: RU
Inventors: Кирилл Юрьевич Тюрюханов; Константин Георгиевич Пугин; Людмила Станиславовна Щепетева; Вадим Юрьевич Кузнецов; Яков Иосифович Вайсман; Лариса Васильевна Рудакова; Ирина Самуиловна Глушанкова; Денис Андреевич Агапитов; Александр Михайлович Зомарев
Priority date: 2019-01-10
Filing date: 2019-01-10
Publication date: 2019-08-14

Abstract

FIELD: construction materials.

SUBSTANCE: invention relates to road construction materials and can be used in road and aerodrome construction in I–III climatic zones characterized by cold and wet climate. Asphalt concrete contains components at the following ratio, wt %: crushed stone of 5–20 mm fraction 46–50; spent molding mixture used for production of casting molds in production of steel parts 5–20; sand from screening crushed stone crushing 29–42; mineral powder 3–5; bitumen (in excess of mineral part) 5–5.3.

EFFECT: improved physical and mechanical properties: strength characteristics, water saturation and water resistance coefficient.

1 cl, 3 tbl, 5 ex

Description

Изобретение относится к дорожно-строительным материалам, в частности к горячим плотным мелкозернистым асфальтобетонным смесям, и может быть использовано в дорожном и аэродромном строительстве для устройства покрытий и оснований, автомобильных дорог промышленных предприятий, в I-III климатических зонах, характеризующихся холодным и влажным климатом.The invention relates to road-building materials, in particular to hot, dense, fine-grained asphalt mixes, and can be used in road and airfield construction for the construction of coatings and substrates, roads of industrial enterprises, in I-III climatic zones characterized by cold and humid climates.

Известен горячий песчанистый асфальтобетон на активированном кварцевом заполнителе, который содержит в качестве активатора кварцевого песка карбонатный шлам водоумягчения ТЭС в количестве 5-10% от массы песка (патент РФ №2102355, МПК С04В 26/26, С04В 20/10). Известный асфальтобетон содержит, мас. %:Known hot sandy asphalt concrete on activated quartz aggregate, which contains as an activator of quartz sand carbonate sludge water softening TPP in the amount of 5-10% by weight of sand (RF patent No. 2102355, IPC SB 26/26, SB 20/10). Known asphalt contains, by weight. %:

Кварцевый песокQuartz sand 70,070.0 Карбонатный наполнительCarbonate filler 30,0 30,0 Карбонатный шлам (от массы песка)Carbonate sludge (by weight of sand) 5,0-10,05.0-10.0 Битум марки БНД 60/90 (сверх мин. части)Bitumen grade BND 60/90 (over min. Parts) 9,09.0

Недостатками асфальтобетона являются - низкая плотность, высокая пористость минерального остова, что приводит к снижению показателей прочности при сжатии, увеличению величины водонасыщения, снижению коэффициента водостойкости и ухудшению эксплуатационных характеристик, а также к сокращению срока службы асфальтобетонного покрытия.The disadvantages of asphalt concrete are - low density, high porosity of the mineral skeleton, which leads to a decrease in compressive strength, an increase in water saturation, a decrease in the water resistance coefficient and a deterioration in performance, as well as a reduction in the service life of the asphalt concrete pavement.

Наиболее близким к предлагаемому является асфальтобетон (А.С. №969804, опубл. 30.10.82), содержащий щебень из мартеновского шлака, горелый формовочный песок, доломитовый минеральный порошок и битум при следующем соотношении компонентов, мас. %:Closest to the proposed is asphalt (AS No. 969804, publ. 30.10.82) containing crushed stone from open-hearth slag, burnt foundry sand, dolomite mineral powder and bitumen in the following ratio of components, wt. %:

Щебень из мартеновского шлакаCrushed stone from open-hearth slag 30,0-60,030.0-60.0 Горелый формовочный песокBurnt foundry sand 20,0-50,020.0-50.0 Доломитовый минеральный порошокDolomite Mineral Powder 11,0-12,511.0-12.5 Битум (сверх 100% мин. части)Bitumen (in excess of 100% min. Parts) 7,5-8,57.5-8.5

Недостатками известного асфальтобетона являются низкие показатели прочностных характеристик предела прочности при сжатии при разных температурных режимах, показателя водонасыщения, коэффициента водостойкости.The disadvantages of the known asphalt are low strength characteristics of compressive strength at different temperature conditions, water saturation, water resistance coefficient.

Признаками прототипа, совпадающими с существенными признаками заявляемого изобретения, являются - щебень, песок, минеральный порошок и битум.The signs of the prototype, coinciding with the essential features of the claimed invention are crushed stone, sand, mineral powder and bitumen.

Задача изобретения - разработать состав асфальтобетона с улучшенными физико-механическими свойствами: прочностными характеристиками при разных температурных режимах, показателем водонасыщения и коэффициентом водостойкости; расширить номенклатуру дорожно-строительных материалов в строительной отрасли.The objective of the invention is to develop a composition of asphalt concrete with improved physical and mechanical properties: strength characteristics at different temperature conditions, water saturation index and water resistance coefficient; expand the range of road building materials in the construction industry.

Поставленная задача была решена за счет того, что известный асфальтобетон, содержащий щебень, песок, минеральный порошок и битум, дополнительно содержит отход промышленности - отработанную формовочную смесь, используемую для получения литьевых форм при производстве стальных деталей, причем он содержит щебень фракции от 5 до 20 мм и песок из отсева дробления щебня, при следующем соотношении компонентов, мас. %:The problem was solved due to the fact that the well-known asphalt concrete containing crushed stone, sand, mineral powder and bitumen additionally contains industrial waste - the spent molding mixture used to obtain injection molds in the production of steel parts, and it contains crushed stone fractions from 5 to 20 mm and sand from the screening crushing crushed stone, in the following ratio of components, wt. %:

Щебень фракции от 5 до 20 ммCrushed stone fractions from 5 to 20 mm 46-5046-50 Отработанная формовочная смесьSpent sand 5-205-20 Песок из отсева дробления щебняSand from rubble crushing screenings 29-4229-42 Минеральный порошокMineral powder 3-53-5 Битум (сверх минеральной части)Bitumen (over the mineral part) 5-5,35-5.3

Отличительным существенным признаком предполагаемого изобретения является наличие в составе асфальтобетонной смеси мелкого минерального наполнителя - отработанной формовочной смеси (отхода сталелитейного производства), представляющей собой сыпучий мелкий песок темно-коричневого цвета, без образования конгломератов при длительном его хранении.A distinctive essential feature of the proposed invention is the presence in the composition of the asphalt mixture of a fine mineral filler - a spent molding mixture (steelmaking waste), which is loose fine sand of dark brown color, without the formation of conglomerates during long-term storage.

Зерновой состав компонентов заявляемого асфальтобетона представлен в таблице 1, где показано процентное содержание минеральных материалов, прошедших через сита с разным размером отверстий при их просеивании.The grain composition of the components of the inventive asphalt concrete is presented in table 1, which shows the percentage of mineral materials that passed through sieves with different sizes of holes during sifting.

Получение предлагаемой асфальтобетонной смеси обеспечено применением в качестве исходного сырья (мелкого минерального наполнителя) месторождений Пермского края, недефицитного отхода сталелитейного производства предприятий Приволжского федерального округа. Для производства асфальтобетонной смеси не требуется изменять технологию его приготовления на асфальтобетонном предприятии.Obtaining the proposed asphalt mix is ensured by the use of the Perm Territory deposits, non-deficient waste of steel production at the enterprises of the Volga Federal District as raw materials (small mineral filler). For the production of asphalt concrete mix, it is not necessary to change the technology of its preparation at the asphalt concrete plant.

Асфальтобетон готовят следующим образом.Asphalt concrete is prepared as follows.

Отработанную формовочную смесь для обеспечения лучшего распределения в составе асфальтобетонной смеси тщательно перемешивают с минеральными материалами: щебнем фракции от 5 до 20 мм и песком из отсева дробления щебня, после чего смесь нагревают до температуры 165-175°С. После нагрева до необходимой температуры к смеси добавляют минеральный порошок, после чего вводят битум и перемешивают полученную смесь в течение 3 минут в мешалке принудительного типа при температуре 150°С.The spent molding mixture to ensure better distribution in the composition of the asphalt mixture is thoroughly mixed with mineral materials: crushed stone fractions from 5 to 20 mm and sand from the screening crushing crushed stone, after which the mixture is heated to a temperature of 165-175 ° C. After heating to the required temperature, mineral powder is added to the mixture, after which bitumen is introduced and the resulting mixture is stirred for 3 minutes in a forced-type mixer at a temperature of 150 ° C.

В лабораторных условиях были приготовлены различные составы асфальтобетонной смеси. Для приготовления смеси использовали: щебень фракции от 5 до 20 мм, песок из отсева дробления щебня, минеральный порошок, отход сталелитейного производства отработанную формовочную смесь, битум марки БНД 90/130. Из приготовленной смеси на прессе под давлением были сформованы асфальтобетонные образцы. Образцы испытывали на соответствие требованиям ГОСТ 9128-2013 "Смеси асфальтобетонные, полимерасфальтобетонные, асфальтобетон, полимерасфальтобетон для автомобильных дорог и аэродромов. Технические условия".In laboratory conditions, various compositions of the asphalt mixture were prepared. To prepare the mixture used: crushed stone fractions from 5 to 20 mm, sand from the screening crushing crushed stone, mineral powder, waste steel production waste molding sand, bitumen grade BND 90/130. Asphalt concrete samples were formed from the prepared mixture on a press under pressure. The samples were tested for compliance with the requirements of GOST 9128-2013 "Asphalt concrete, polymer-asphalt concrete mixes, asphalt concrete, polymer-asphalt concrete for roads and airfields. Technical conditions."

Составы смесей и результаты их испытаний приведены в таблицах 2 и 3.The compositions of the mixtures and the results of their tests are shown in tables 2 and 3.

При содержании в составе асфальтобетона отработанной формовочной смеси менее 5% происходит увеличение предела прочности при сжатии при разных температурных режимах, при этом асфальтобетонная смесь становится более жесткой и менее подвижной, что усложняет проведение работ при устройстве верхних слоев дорожной одежды. При содержании отработанной формовочной смеси более 20% не достигаются требования ГОСТ 9128-2013, предъявляемые к показателю предела прочности при сжатии.When the content of the spent molding sand in the composition of the asphalt concrete is less than 5%, the compressive strength increases at different temperature conditions, while the asphalt mixture becomes more rigid and less mobile, which complicates the work when the upper layers of the pavement are arranged. When the content of the spent molding mixture is more than 20%, the requirements of GOST 9128-2013, imposed on the indicator of compressive strength, are not achieved.

При содержании отработанной формовочной смеси менее 5% происходит увеличение показателя водонасыщения и уменьшение коэффициента водостойкости, что связано с содержанием большого количества свободных пор, которые способствуют проникновению воды и преждевременному разрушению асфальтобетонного покрытия. НО При этом не достигаются требования ГОСТ 9128-2013 по коэффициенту водостойкости.When the content of the spent molding sand is less than 5%, an increase in the water saturation index and a decrease in the water resistance coefficient occur, which is associated with the content of a large number of free pores that contribute to the penetration of water and premature destruction of the asphalt concrete pavement. BUT At the same time, the requirements of GOST 9128-2013 on the coefficient of water resistance are not achieved.

При содержании отработанной формовочной смеси более 20% происходит уменьшение показателя водонасыщения (при этом не достигаются требования ГОСТ 9128-2013 по показателю водонасыщения) и увеличение коэффициента водостойкости, ЧТО это достигается за счет заполнения свободных пор в структуре асфальтобетона мелким заполнителем, предотвращая попадание воды и преждевременные разрушения покрытий при знакопеременных температурах в весенний о осенний период года.When the content of the spent molding sand is more than 20%, the water saturation rate decreases (the requirements of GOST 9128-2013 in terms of water saturation are not reached) and the water resistance coefficient increases, which is achieved by filling free pores in the asphalt concrete structure with fine aggregate, preventing water and premature destruction of coatings at alternating temperatures in the spring and autumn season.

Наилучший результат показателей предела прочности при сжатии при разных температурных режимах, показателя водонасыщения, а так же коэффициента водостойкости был получен при испытании горячей плотной мелкозернистой асфальтобетонной смеси с содержанием отработанной формовочной смеси 12%.The best result of compressive strength at different temperature conditions, water saturation, and also the water resistance coefficient was obtained when testing a hot, dense, fine-grained asphalt mixture with a spent molding mixture content of 12%.

Улучшение физико-механических свойств асфальтобетона с применением в качестве мелкого заполнителя отработанной формовочной смеси приводит к улучшению эксплуатационных характеристик асфальтобетона: устойчивости к колееобразованию в период высоких летних температур, к воздействию воды и влиянию знакопеременных температур, что в конечном итоге продлевает срок службы асфальтобетонного покрытия.Improving the physicomechanical properties of asphalt concrete using the spent molding mixture as a fine aggregate leads to an improvement in the performance of asphalt concrete: resistance to rutting during high summer temperatures, the effects of water and the influence of alternating temperatures, which ultimately prolongs the service life of the asphalt concrete coating.

Таким образом, создана горячая плотная мелкозернистая асфальтобетонная смесь типа Б марки I с недефицитным мелким минеральным материалом - отработанной формовочной смесью, обладающая требуемыми прочностными характеристиками, и низкой стоимостью по сравнению с аналогичными традиционными асфальтобетонами, что позволяет расширить номенклатуру материалов используемых в дорожно-строительной отрасли.Thus, a hot dense fine-grained asphalt concrete mix of type B grade I was created with non-deficient fine mineral material - a used molding mixture, which has the required strength characteristics and low cost in comparison with similar traditional asphalt concrete, which allows expanding the range of materials used in the road construction industry.

Claims

Asphalt concrete containing crushed stone, sand, mineral powder and bitumen, characterized in that it additionally contains industrial waste - spent molding sand used to obtain injection molds in the production of steel parts, and it contains crushed stone fractions from 5 to 20 mm and sand from the screenings crushing crushed stone in the following ratio of components, wt. %:

Crushed stone fractions from 5 to 20 mm 46-50 Spent sand 5-20 Sand from rubble crushing screenings 29-42 Mineral powder 3-5 Bitumen (over the mineral part) 5-5.3