RU2713015C1 - Composition of fibrous composite material for making asphalt concrete coating - Google Patents

Composition of fibrous composite material for making asphalt concrete coating Download PDF

Info

Publication number
RU2713015C1
RU2713015C1 RU2018142555A RU2018142555A RU2713015C1 RU 2713015 C1 RU2713015 C1 RU 2713015C1 RU 2018142555 A RU2018142555 A RU 2018142555A RU 2018142555 A RU2018142555 A RU 2018142555A RU 2713015 C1 RU2713015 C1 RU 2713015C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
fiber
bnd
bitumen
reinforcing material
composition
Prior art date
Application number
RU2018142555A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Сергей Юрьевич Андронов
Original Assignee
Поволжский учебно-исследовательский центр "Волгодортранс" федерального государственного бюджетного образовательного учреждения высшего образования "Саратовский государственный технический университет имени Гагарина Ю.А."
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Поволжский учебно-исследовательский центр "Волгодортранс" федерального государственного бюджетного образовательного учреждения высшего образования "Саратовский государственный технический университет имени Гагарина Ю.А." filed Critical Поволжский учебно-исследовательский центр "Волгодортранс" федерального государственного бюджетного образовательного учреждения высшего образования "Саратовский государственный технический университет имени Гагарина Ю.А."
Priority to RU2018142555A priority Critical patent/RU2713015C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2713015C1 publication Critical patent/RU2713015C1/en

Links

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B14/00Use 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
    • C04B14/38Fibrous materials; Whiskers
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B16/00Use of organic materials as fillers, e.g. pigments, for mortars, concrete or artificial stone; Treatment of organic materials specially adapted to enhance their filling properties in mortars, concrete or artificial stone
    • C04B16/04Macromolecular compounds
    • C04B16/06Macromolecular compounds fibrous
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B26/00Compositions of mortars, concrete or artificial stone, containing only organic binders, e.g. polymer or resin concrete
    • C04B26/02Macromolecular compounds
    • C04B26/26Bituminous materials, e.g. tar, pitch

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Ceramic Engineering (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Structural Engineering (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Civil Engineering (AREA)
  • Road Paving Structures (AREA)
  • Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)

Abstract

FIELD: construction.
SUBSTANCE: invention relates to road construction mixtures and can be used in making road concrete asphalt materials. Composition of fiber-containing composite material,%: crushed stone 20–60, mineral powder 4–12, reinforcing material 0.07–0.6, organic binder 4–12, sand – the rest, where the organic binder is a composite of two types of oil road viscous bitumen, in% of the total amount of the binder in the mixture: bitumen of one of the following grades: BND 90/130, BND 60/90, BND 40/60 – 85–95 together with bitumen of one of the following grades: BND 200/300, BND 130/200 – 5–15, and reinforcing material is a set of basalt fiber with density of 54–240 tex with a cutting length of 12–18 mm in amount of 5–40 % of total amount of reinforcing material and polyacrylonitrile fiber with density of 0.17–0.77 tex with a cutting length of 6–18 mm in amount of 60–95 % of total amount of reinforcing material.
EFFECT: higher resistance to transport loads and to influence of climatic factors.
1 cl, 1 tbl

Description

Изобретение относится к сфере дорожно-строительных смесей и может быть использовано для создания современных асфальтобетонных материалов для устройства дорог. The invention relates to the field of road-building mixtures and can be used to create modern asphalt materials for the construction of roads.

Важными составляющими частями любой асфальтобетонной смеси являются состав группы наполнителей, которая содержит, как правило – щебень, песок, минеральный порошок: (RU №2560364, RU №2351561, RU №2310621, RU № 2182136, RU №2351703, авторское свидетельство SU №261236), а также состав группы вяжущего. Important constituent parts of any asphalt mixture are the composition of the group of fillers, which usually contains crushed stone, sand, mineral powder: (RU No. 2560364, RU No. 2351561, RU No. 2310621, RU No. 2182136, RU No. 2351703, copyright certificate SU No. 261236 ), as well as the composition of the binder group.

Асфальтобетонные смеси в зависимости от вязкости используемого битума и температуры при укладке покрытия на дороге подразделяют на горячие и холодные. Интерес для заявляемого решения представляют холодные смеси, приготавливаемые с использованием нефтяных дорожных битумов и укладываемые с температурой не ниже +5°С, так как они гораздо дешевле остальных смесей и применяются в широком диапазоне климатических и географических широт практически круглый год, за исключением 2-3 месяцев самого холодного сезонного периода в зависимости от региона применения смесей. Asphalt mixtures, depending on the viscosity of the bitumen used and the temperature when laying the pavement on the road, are divided into hot and cold. Of interest for the proposed solution are cold mixtures prepared using oil road bitumen and stacked with a temperature of at least + 5 ° C, since they are much cheaper than other mixtures and are used in a wide range of climatic and geographical latitudes almost all year round, with the exception of 2-3 months of the coldest season, depending on the region of use of the mixtures.

Среди групп вяжущих в составах материалов для изготовления асфальтобетонных покрытий известны вяжущие, представленные одним видом горячего битума: см. ГОСТы, а также ряд изобретений из названных выше патентных документов - RU №2310621, RU № 2182136, RU №2351703, авторское свидетельство СССР №261236 и др.Among the groups of binders in the compositions for the production of asphalt concrete coatings are known binders, represented by one type of hot bitumen: see GOSTs, as well as a number of inventions from the above patent documents - RU No. 2310621, RU No. 2182136, RU No. 2351703, USSR copyright certificate No. 261236 and etc.

Известны составные горячие вяжущие в асфальтобетонных смесях, в которые входят жидкие или вязкие битумы с различными модифицирующими добавками - моторное масло (патенты: RU № 2623748, RU № 2625353), нефтяной шлам (патент RU № 2535325), стабилизированное вяжущее, содержащее наряду с эпоксидной смолой полиэтиленполиамин, дивинилстерольный термопласт и талловое масло (патент RU №2647740). Такие добавки вводятся в битум для корректировки не только его свойств, но и будущего дорожного покрытия, а именно расширения температурного интервала работоспособности асфальтобетонного покрытия, понижения хрупкости, повышения параметров трещиностойкости.Compound hot binders are known in asphalt mixtures, which include liquid or viscous bitumens with various modifying additives - engine oil (patents: RU No. 2623748, RU No. 2625353), oil sludge (RU patent No. 2535325), a stabilized binder containing, along with epoxy resin polyethylene polyamine, divinylsterol thermoplastic and tall oil (patent RU No. 2647740). Such additives are introduced into bitumen to adjust not only its properties, but also the future pavement, namely, expanding the temperature range of the performance of asphalt concrete pavement, reducing brittleness, and increasing crack resistance parameters.

Недостатками представленных выше смесей является не просто увеличивающееся количество компонентов в каждой из них, но и необходимость использования специального оборудования для их соединения с учетом сложных свойств некоторых из них. Как следствие, увеличение трудозатрат влечёт добавление стоимости изготавливаемой смеси.The disadvantages of the above mixtures are not just the increasing number of components in each of them, but also the need to use special equipment to connect them, taking into account the complex properties of some of them. As a result, an increase in labor costs entails the addition of the cost of the produced mixture.

Особый интерес представляют все нижеописанные составы для асфальтобетонного покрытия с волокнистыми наполнителями, которые позволяют получить армированные асфальтобетоны, обладающие повышенной устойчивостью в отношении образования деформаций и получение без включения в состав воды, с использованием нагрева наполнителей и использования горячих битумов. Of particular interest are all of the compositions described below for fiber-reinforced asphalt concrete paving, which make it possible to obtain reinforced asphalt concrete with increased resistance to deformation and obtaining without inclusion in the composition of water, using heating aggregates and the use of hot bitumen.

Известен состав асфальтобетонной смеси (патент RU №2156227), содержащий минеральный порошок с грубыми базальтовыми волокнами, каменные материалы и битум. Длина базальтовых волокон составляет 2-40 мм, диаметр 150-200 мкм в количестве 0,8-1,1 % от массы минеральных материалов.The known composition of the asphalt mixture (patent RU No. 2156227) containing mineral powder with coarse basalt fibers, stone materials and bitumen. The length of basalt fibers is 2-40 mm, diameter is 150-200 microns in the amount of 0.8-1.1% by weight of mineral materials.

Недостатком представленного выше состава смеси является отсутствие, как оказалось, однородного распределения длинных базальтовых волокон в асфальтобетонной смеси (при длине нарезки с размерами в верхней части диапазона ≈ 20 мм и выше в последнем цитированном выше патенте), что приводит к образованию запутанных нитей, комьев в смеси и ухудшению свойств полученного асфальтобетонного покрытия.The disadvantage of the mixture composition presented above is the lack of, as it turned out, a uniform distribution of long basalt fibers in the asphalt mix (with a length of cut with dimensions in the upper part of the range of ≈ 20 mm and higher in the last patent cited above), which leads to the formation of tangled threads, clods in mixtures and deterioration of the properties of the resulting asphalt coating.

Известен также состав асфальтобетонной смеси (патент RU №2345967), содержащий щебень, битум 4,5÷7% от массы щебня, соляровое масло 20÷25% от массы битума, жирная органическая кислота 8÷16% от массы битума, полиэтиленполиамин 5÷12% от массы битума, наномодифицированная базальтовая микрофибра 1÷3% от массы битума, целлюлозная микрофибра 3÷5% от массы битума.Also known is the composition of the asphalt mixture (patent RU No. 2345967) containing crushed stone, bitumen 4.5 ÷ 7% by weight of crushed stone, solar oil 20 ÷ 25% by weight of bitumen, fatty organic acid 8 ÷ 16% by weight of bitumen, polyethylene polyamine 5 ÷ 12% by weight of bitumen, nanomodified basalt microfiber 1 ÷ 3% by weight of bitumen, cellulosic microfiber 3 ÷ 5% by weight of bitumen.

Известен также состав смеси для асфальтобетонного покрытия (патент на изобретение CN 1908069), включающий минеральный наполнитель на основе известняка, битум и полое или пористое полимерное волокно с особой сложной формой поперечного сечения в количестве 0,1-0,5% от всей смеси. Полимерное волокно представлено волокном на основе сложного полиэфира, ПАН-волокном или композициями из этих волокон.Also known is the composition of the mixture for asphalt concrete paving (patent for invention CN 1908069), including limestone-based mineral filler, bitumen and a hollow or porous polymer fiber with a particularly complex cross-sectional shape in an amount of 0.1-0.5% of the total mixture. The polymer fiber is a polyester fiber, a PAN fiber, or compositions of these fibers.

Однако формирование сложной формы поперечного сечения волокна дополнительно удорожает процесс получения асфальтобетонной смеси без заметного улучшения свойств покрытия. However, the formation of a complex cross-sectional shape of the fiber additionally increases the cost of the process of obtaining asphalt mix without a noticeable improvement in the properties of the coating.

Известен также состав фибродобавки в асфальтобетонную смесь (патент CN 101798196), содержащий группу волокон: 15-35% волокна на основе сложного полиэфира, 35-55% древесного волокна, 15-35% ПАН волокна и 15-35% нейлонового волокна. Общее содержание армирующей добавки составляет 0,3-0,6% от массы смеси.Also known is the composition of fiber additives in the asphalt mix (patent CN 101798196) containing a group of fibers: 15-35% fiber based on polyester, 35-55% wood fiber, 15-35% PAN fiber and 15-35% nylon fiber. The total content of the reinforcing additive is 0.3-0.6% by weight of the mixture.

Однако используемая в вышеописанном патентном документе смесь волокон содержит волокна из материалов, которые резко ограничивают температуру процесса получения асфальтобетонной смеси, так как температура их плавления или разложения гораздо ниже, чем температура приготовления большинства асфальтобетонов, обычно составляющая порядка 160°C. Тем самым, применение фибродобавки смешанного состава становится невозможным либо малоэффективным.However, the mixture of fibers used in the above patent document contains fibers from materials that sharply limit the temperature of the process for producing the asphalt concrete mixture, since their melting or decomposition temperature is much lower than the preparation temperature of most asphalt concrete, usually about 160 ° C. Thus, the use of mixed fiber supplements becomes impossible or ineffective.

Наиболее близким аналогом заявляемого изобретения является состав для асфальтобетонной смеси (патент RU 2465231), который содержит щебень, мелкий заполнитель, минеральный порошок, а также битумное вяжущее и армирующий волокнистый наполнитель при следующем соотношении компонентов, мас.%: щебень - 30-70, мелкий заполнитель - 10-65, минеральный порошок - 5-40, битумное вяжущее - 3-15 (сверх 100% от минерального материала), 0,1-0,15 мас.% ПАН-фибры и 0,01-0,15 мас.% углеродного волокна (сверх 100% от массы минерального материала). В качестве углеродного волокна смесь содержит мелконарезанные углеродные волокна длиной от 3 до 40 мм и со средним диаметром 20-22 мкм из непрерывного углеродного волокна.The closest analogue of the claimed invention is a composition for asphalt mix (patent RU 2465231), which contains crushed stone, fine aggregate, mineral powder, as well as bituminous binder and reinforcing fiber filler in the following ratio of components, wt.%: Crushed stone - 30-70, small aggregate - 10-65, mineral powder - 5-40, bitumen binder - 3-15 (in excess of 100% of the mineral material), 0.1-0.15 wt.% PAN fiber and 0.01-0.15 wt. .% carbon fiber (in excess of 100% by weight of the mineral material). As a carbon fiber, the mixture contains finely chopped carbon fibers with a length of 3 to 40 mm and with an average diameter of 20-22 microns of continuous carbon fiber.

Недостатком ближайшего аналога является слабое адгезионное взаимодействие на границе раздела волокна и битума из-за отсутствия химических связей связующего с наполнителем, что приводит к некоторому снижению прочностных характеристик асфальтобетонной смеси.A disadvantage of the closest analogue is the weak adhesive interaction at the interface between the fiber and bitumen due to the lack of chemical bonds between the binder and the filler, which leads to some decrease in the strength characteristics of the asphalt mix.

Задачей заявляемого изобретения является получение состава холодной смеси для приготовления асфальтобетонных покрытий с варьируемыми свойствами в зависимости от сезонности и других условий эксплуатации, придающими асфальтобетону повышенную устойчивость к транспортным нагрузкам и к влиянию климатических факторов.The objective of the invention is to obtain the composition of a cold mixture for the preparation of asphalt concrete coatings with variable properties depending on seasonality and other operating conditions, giving asphalt concrete increased resistance to traffic loads and to the influence of climatic factors.

Сущность заявляемого изобретения характеризуется тем, что состав фибросодержащего композиционного материала для изготовления асфальтобетонного покрытия включает горячие, нагретые до температуры 140-180°С щебень, песок, минеральный порошок, органическое вяжущее с температурой 110-160°С и армирующий материал, %:The essence of the claimed invention is characterized in that the composition of the fiber-containing composite material for the manufacture of asphalt concrete coating includes hot, heated to a temperature of 140-180 ° C, crushed stone, sand, mineral powder, an organic binder with a temperature of 110-160 ° C and reinforcing material,%:

щебеньcrushed stone 20-6020-60 минеральный порошокmineral powder 4-124-12 органическое вяжущееorganic binder 4-124-12 армирующий материал в составе пары изreinforcing material in a pair of базальтового волокна плотностью 54-240 тексbasalt fiber with a density of 54-240 tex с длиной нарезки 12-18 мм совместно сwith a cutting length of 12-18 mm together with полиакрилонитрильным волокном плотностьюpolyacrylonitrile fiber density 0,17-0,77 текс с длиной нарезки 6-18 мм0.17-0.77 tex with a cut length of 6-18 mm 0,07-0,60.07-0.6 песокsand остальное,rest,

при этом органическое вяжущее - составное из двух видов битумов while organic binder is a compound of two types of bitumen

нефтяных дорожных вязких, в % от общего количества вяжущего в смеси:viscous oil, in% of the total amount of binder in the mixture:

одной из марок: БНД 90/130, БНД 60/90, БНД 40/60 совместно сone of the brands: BND 90/130, BND 60/90, BND 40/60 together with 85-9585-95 битумом одной из марок: БНД 200/300, БНД 130/200bitumen of one of the brands: BND 200/300, BND 130/200 5-15,5-15,

а базальтовое волокно в паре с полиакрилонитрильным волокном при следующем соотношении от общего количества армирующего материала в смеси, %:and basalt fiber paired with polyacrylonitrile fiber in the following ratio of the total amount of reinforcing material in the mixture,%:

полиакрилонитрильное волокноpolyacrylonitrile fiber 60-9560-95 базальтовое волокноbasalt fiber 5-405-40

Технический результат заявляемого изобретенияThe technical result of the claimed invention

Применение горячего вяжущего в виде пары битумов вязких нефтяных дорожных, составленных каждая из одной марки: БНД 90/130, БНД 60/90, БНД 40/60 совместно с одной из марок: БНД 200/300, БНД 130/200 с разной пенетрацией, причём в сочетании и с составным армирующим материалом, состоящим из базальтового волокна плотностью 54-240 текс с длиной нарезки 12-18 мм совместно с ПАН-волокном с плотностью 0,17-0,77 текс и длиной нарезки 6-18 мм, является отличительной особенностью предложенного состава смеси. Сочетание любой из составленных Заявителем пар битумов, представленных выше, с парой базальтового и ПАН-волокна названных видов плотности и нарезки одновременно в одной смеси не известно. Набор всех компонентов безводной заявляемой асфальтобетонной смеси среди описанных в литературе и применяемых в промышленности в заявляемых диапазонах концентраций также ранее не описывался и не применялся.The use of a hot binder in the form of a pair of viscous oil road bitumen, each composed of one brand: BND 90/130, BND 60/90, BND 40/60 in conjunction with one of the brands: BND 200/300, BND 130/200 with different penetration, moreover, in combination with a composite reinforcing material consisting of basalt fiber with a density of 54-240 tex with a cut length of 12-18 mm together with a PAN fiber with a density of 0.17-0.77 tex and a cut length of 6-18 mm feature of the proposed composition of the mixture. A combination of any of the pairs of bitumen compiled by the Applicant presented above with a pair of basalt and PAN fiber of the above types of density and cutting at the same time in one mixture is not known. The set of all components of the claimed anhydrous asphalt mix among those described in the literature and used in industry in the claimed concentration ranges has also not been previously described and has not been used.

Именно перечисленные выявленные отличия заявляемой смеси обеспечивают решение поставленной в изобретении задачи.It is the listed identified differences of the claimed mixture that provide a solution to the task of the invention.

Последующее изложение материала изобретения выполнено с использованием таблицы 1, в которой представлены результаты испытаний асфальтобетонного материала композита «битум – волокно», проводившиеся при температурах 0°С, 25°С и 50°С.The subsequent presentation of the material of the invention was performed using table 1, which presents the test results of the asphalt concrete material of the composite "bitumen-fiber", carried out at temperatures of 0 ° C, 25 ° C and 50 ° C.

Проведенные Заявителем исследования по подбору оптимальных количеств входящих в вяжущее битумов и сравнению с существующими композициями вяжущего показали преимущества заявляемого вяжущего в безводной асфальтобетонной смеси. Любая из полученных пар битумов, эмпирически подобранных Заявителем, марок БНД 90/130, БНД 60/90, БНД 40/60 с одной из марок БНД 200/300, БНД 130/200 с разной пенетрацией оптимально решают задачу смачивания и образования битумной пленки на поверхности минеральных элементов и волокон в объёме фибросодержащей асфальтобетонной смеси. Устраняется и проблема образования комков в смеси, что было стойким браком при применении обычных неподготовленных специальной обработкой фиброматериалов, например, без вспушивания волокон.Studies conducted by the Applicant to select the optimal amounts of bitumen included in the binder and compared with existing binder compositions have shown the advantages of the inventive binder in anhydrous asphalt mix. Any of the obtained pairs of bitumen empirically selected by the Applicant, grades BND 90/130, BND 60/90, BND 40/60 with one of the grades BND 200/300, BND 130/200 with different penetration optimally solve the problem of wetting and formation of bitumen film on surfaces of mineral elements and fibers in the volume of fiber-containing asphalt mix. The problem of the formation of lumps in the mixture is also eliminated, which was a persistent defect when using ordinary fibromaterials unprepared by special treatment, for example, without fluffing the fibers.

Выбор составного армирующего материала в заявляемом изобретении осуществлен из технико-химических соображений по пути нахождения оптимальных видов фиброволокона – базальтового и ПАН-волокна. Базальтовое волокно обладает устойчивостью к химическим компонентам, а именно к щелочам и устойчивостью к воздействию низких температур. Рубленое базальтовое волокно выдерживает перепады температуры от -260°С до 600°С и не впитывает воду. А свойства ПАН-волокна характеризуются высоким модулем эластичности, высокой адгезией, устойчивостью к действию щелочей и высокой термостойкостью. Вместе они дополняют незаменимые свойства друг друга, которые наилучшим образом проявляются у одного в одни сезонные периоды, а у второго - в другие.The choice of composite reinforcing material in the claimed invention is made from technical and chemical considerations along the way to find the optimal types of fiber - basalt and PAN fiber. Basalt fiber is resistant to chemical components, namely alkali and resistant to low temperatures. Chopped basalt fiber withstands temperature extremes from -260 ° C to 600 ° C and does not absorb water. And the properties of PAN fibers are characterized by a high modulus of elasticity, high adhesion, resistance to alkali and high heat resistance. Together they complement the indispensable properties of each other, which are best manifested in one in some seasonal periods, and in the second - in others.

Одну из ключевых ролей в обеспечении прочности армированного фиброй асфальтобетона играет адгезионная прочность соединения «волокно-битум» в модели композиционного материала. В ходе проведения Заявителем исследования значения силы разрушения образцов асфальтобетона определялось количество необходимой силы для выдергивания волокна из отвержденной матрицы при постоянной глубине заделки. Результаты испытаний композита «битум – волокно», проводившиеся при температурах 0°С, 25°С и 50°С представлены в таблице 1.One of the key roles in ensuring the strength of fiber-reinforced asphalt concrete is played by the adhesive strength of the fiber-bitumen joint in the composite material model. In the course of the Applicant's study of the value of the fracture strength of asphalt concrete samples, the amount of necessary force was determined to pull the fiber out of the cured matrix at a constant embedment depth. The test results of the composite "bitumen - fiber", conducted at temperatures of 0 ° C, 25 ° C and 50 ° C are presented in table 1.

Таблица 1 – Зависимость усилия F от температуры испытанийTable 1 - Dependence of the force F on the test temperature

ВолокноFiber Температура, °СTemperature ° C F, НF, N ПримечаниеNote ПАН-нитьPAN thread 50fifty 0,5 - 10.5 - 1 Нить покрыта битумомThe thread is covered with bitumen. 2525 25 - 3525 - 35 Нить покрыта битумомThe thread is covered with bitumen. 00 130 – 145130 - 145 Нить разрушиласьThe thread has broken Базальтовая нить Basalt thread 50fifty 0,5 - 10.5 - 1 Нить покрыта битумомThe thread is covered with bitumen. 2525 18 – 2518 - 25 Нить покрыта битумомThe thread is covered with bitumen. 00 270 – 330270 - 330 Нить разрушиласьThe thread has broken

На основе анализа полученных данных можно сделать заключение, что взаимодействие на границе раздела «битум – волокно» в выбранном диапазоне температур имеет различные механизмы, что связано с изменением вязкости битума и его поверхностной энергии. При температуре +50°С ПАН-фибра и базальтовая фибра, как армирующие элементы, ведут себя одинаково. Следовательно, упрочнение асфальтобетона существенно зависит от качества битума – температуры размягчения - чем выше температура размягчения битума, тем более эффективным оказывается армирование волокнами. При температуре испытаний +25°С силы когезии и адгезии битума с волокнами начинают конкурировать, при этом возрастают силы вытягивания волокон из матрицы, что говорит о возможности реального упрочнения асфальтобетона волокнами. При этом оказывается, что в этой роли ПАН-волокна предпочтительней базальтовых волокон, так как они лучше смачиваются битумом и, соответственно, формируют лучший адгезионный контакт. При нулевой температуре и ниже существенно возрастает когезия битума и межфазное взаимодействие между битумом и волокном. В этом случае определяющую роль играет прочность волокон. Как видно из таблицы 1 в этом температурном диапазоне предпочтительней оказывается армирование базальтовыми волокнами, так как их прочностные характеристики значительно выше, чем у ПАН-волокон.Based on the analysis of the data obtained, we can conclude that the interaction at the “bitumen-fiber” interface in the selected temperature range has different mechanisms, which is associated with a change in the viscosity of bitumen and its surface energy. At a temperature of + 50 ° С, PAN fiber and basalt fiber, as reinforcing elements, behave identically. Therefore, hardening of asphalt concrete substantially depends on the quality of bitumen - softening temperature - the higher the softening temperature of bitumen, the more effective is fiber reinforcement. At a test temperature of + 25 ° C, the cohesion and adhesion forces of bitumen with fibers begin to compete, while the forces of drawing fibers from the matrix increase, which indicates the possibility of real hardening of asphalt concrete with fibers. It turns out that in this role, PAN fibers are preferable to basalt fibers, since they are better wetted by bitumen and, accordingly, form a better adhesive contact. At zero temperature and below, cohesion of bitumen and interfacial interaction between bitumen and fiber significantly increase. In this case, the decisive role is played by the strength of the fibers. As can be seen from table 1, in this temperature range, reinforcement with basalt fibers is preferable, since their strength characteristics are much higher than that of PAN fibers.

В ходе испытаний заявляемого технического результата был приготовлен состав асфальтобетонной смеси, в которой в качестве материалов использовались:During the tests of the claimed technical result, the composition of the asphalt mixture was prepared, in which the following materials were used:

- щебень гранитный Потаповского карьера Ростовской области и известняковый щебень Жигулёвского карьера Самарской области фракций от 5 мм до 10 мм, св. 10 мм до 15 мм, св. 15 мм до 20 мм, соответствующий требованиям ГОСТ 9128-2013, ГОСТ 31015-2002;- crushed granite of the Potapovsky quarry of the Rostov region and limestone crushed stone of the Zhigulevsky quarry of the Samara region, fractions from 5 mm to 10 mm, st. 10 mm to 15 mm, st. 15 mm to 20 mm, corresponding to the requirements of GOST 9128-2013, GOST 31015-2002;

- известняковый минеральный порошок Озинского завода Саратовской области, соответствующий требованиям ГОСТ Р 52129-2003;- limestone mineral powder of the Ozinsky plant of the Saratov region, corresponding to the requirements of GOST R 52129-2003;

- речной песок производства ОАО «Саратовское речное транспортное предприятие», соответствующий требованиям ГОСТ 8735-88, ГОСТ 8736 – 2014, ГОСТ 9128;- river sand produced by OJSC “Saratov River Transport Enterprise” that meets the requirements of GOST 8735-88, GOST 8736 - 2014, GOST 9128;

- битумы Саратовского нефтеперерабатывающего завода, относящиеся к вязким нефтяным дорожным битумам марок БНД 90/130, БНД 60/90, БНД 40/60, БНД 200/300, БНД 130/200, соответствующие требованиям ГОСТ 22245-90;- bitumen of the Saratov refinery related to viscous oil road bitumen grades BND 90/130, BND 60/90, BND 40/60, BND 200/300, BND 130/200, meeting the requirements of GOST 22245-90;

- базальтовая фибра производства ООО «Ижбазальт» с плотностью 54-240 текс и длиной нарезки 12-18 мм, обладающая усредненным химическим составом (% по массе): SiO2 (47,5-55,0); TiO2 (1,36-2,0); Al2O3 (14,0-20,0); Fe2O3 + FeO (5,38-13,5); MnO (0,25-0,5); MgO (3,0-8,5); CaO (7-11,0); Na2О (2,7-7,5); K2О (2,5-7,5); P2O5 (не более 0,5); SO3 (не более 0,5); прочие породы (не более 5). - basalt fiber manufactured by Izhbazalt LLC with a density of 54-240 tex and a cut length of 12-18 mm, having an average chemical composition (% by weight): SiO 2 (47.5-55.0); TiO 2 (1.36-2.0); Al 2 O 3 (14.0-20.0); Fe 2 O 3 + FeO (5.38-13.5); MnO (0.25-0.5); MgO (3.0-8.5); CaO (7-11.0); Na2O (2.7-7.5); K 2 O (2.5-7.5); P 2 O 5 (not more than 0.5); SO 3 (not more than 0.5); other breeds (no more than 5).

- ПАН-волокно с плотностью 0,17-0,77 текс и длиной нарезки 6-18 мм. - PAN fiber with a density of 0.17-0.77 tex and a cut length of 6-18 mm.

Состав асфальтобетонной смеси компонентов включал: The composition of the asphalt mixture of the components included:

щебень – 45,3%; crushed stone - 45.3%;

песок – 45%;sand - 45%;

минеральный порошок – 4,5 %;mineral powder - 4.5%;

вязкий битум БНД 60/90 – 4,32%; viscous bitumen BND 60/90 - 4.32%;

вязкий битум БНД 130/200 - 0,48%; viscous bitumen BND 130/200 - 0.48%;

ПАН-волокно – 0,28%;PAN fiber - 0.28%;

базальтовое волокно – 0,12%.basalt fiber - 0.12%.

Для обработки фиброволокна применяли разработанный в Поволжском учебно-исследовательском центре «ВОЛГОДОРТРАНС» ФГБОУ ВО «Саратовский государственный технический университет им. Гагарина Ю.А.» опытный образец установки для производства композиционных фибросодержащих асфальтобетонных смесей, которая позволяет подготовить волокнистые материалы (базальтовая, полиакрилонитрильная и др. виды фиброволокна) для введения их в состав асфальтобетонных смесей с целью армирования, увеличения показателей физико-механических свойств и долговечности дорожных покрытий. В состав установки входит устройство для вспушения (расщепления) фиброволокна и устройство для его вдувания в смеситель асфальтобетонного завода. For the processing of fiber, we used the FSBEI HE Saratov State Technical University named after VOLGODORTRANS developed at the Volga Educational and Research Center Gagarina Yu.A. ” a prototype installation for the production of composite fiber-containing asphalt mixes, which allows you to prepare fibrous materials (basalt, polyacrylonitrile and other types of fiber) to introduce them into the composition of asphalt mixes with the aim of reinforcing, increasing the physico-mechanical properties and durability of road surfaces. The installation includes a device for fluffing (splitting) of fiber and a device for blowing it into the mixer of an asphalt concrete plant.

Claims (6)

Состав фибросодержащего композиционного материала для изготовления асфальтобетонного покрытия, характеризующийся тем, что он включает нагретые до температуры 140-180°С щебень, песок, минеральный порошок, органическое вяжущее с температурой 110-160°С и армирующий материал, %:The composition of the fiber-containing composite material for the manufacture of asphalt concrete pavement, characterized in that it includes crushed stone, sand, mineral powder heated to a temperature of 140-180 ° C, an organic binder with a temperature of 110-160 ° C and reinforcing material,%: щебеньcrushed stone 20-6020-60 минеральный порошокmineral powder 4-124-12 органическое вяжущееorganic binder 4-124-12 армирующий материал в составе:reinforcing material consisting of: базальтового волокна плотностью 54-240 тексbasalt fiber with a density of 54-240 tex с длиной нарезки 12-18 ммwith a cut length of 12-18 mm и полиакрилонитрильного волокнаand polyacrylonitrile fiber плотностью 0,17-0,77 тексdensity 0.17-0.77 tex с длиной нарезки 6-18 ммwith a cut length of 6-18 mm 0,07-0,60.07-0.6 песокsand остальное,rest,
при этом органическое вяжущее - составное из двух видов битумов нефтяных дорожных вязких, в % от общего количества вяжущего в смеси:while an organic binder is a compound of two types of viscous oil road bitumen, in% of the total amount of binder in the mixture: одной из марок: БНД 90/130, БНД 60/90, БНД 40/60one of the brands: BND 90/130, BND 60/90, BND 40/60 85-9585-95 совместно сtogether with битумом одной из марок: БНД 200/300, БНД 130/200bitumen of one of the brands: BND 200/300, BND 130/200 5-15,5-15,
а базальтовое волокно и полиакрилонитрильное волокно при следующем соотношении от общего количества армирующего материала в смеси, %:and basalt fiber and polyacrylonitrile fiber in the following ratio of the total amount of reinforcing material in the mixture,%: полиакрилонитрильное волокно polyacrylonitrile fiber 60-9560-95 базальтовое волокноbasalt fiber 5-405-40
RU2018142555A 2018-12-03 2018-12-03 Composition of fibrous composite material for making asphalt concrete coating RU2713015C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2018142555A RU2713015C1 (en) 2018-12-03 2018-12-03 Composition of fibrous composite material for making asphalt concrete coating

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2018142555A RU2713015C1 (en) 2018-12-03 2018-12-03 Composition of fibrous composite material for making asphalt concrete coating

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2713015C1 true RU2713015C1 (en) 2020-02-03

Family

ID=69624852

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2018142555A RU2713015C1 (en) 2018-12-03 2018-12-03 Composition of fibrous composite material for making asphalt concrete coating

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2713015C1 (en)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2739786C1 (en) * 2020-03-02 2020-12-28 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Саратовский государственный технический университет имени Гагарина Ю.А.» Composition of fibre-containing asphalt concrete mixture for pavement
RU2740184C1 (en) * 2020-03-02 2021-01-12 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Саратовский государственный технический университет имени Гагарина Ю.А.» Fibrous-containing mixture for pavement
CN115043614A (en) * 2022-07-13 2022-09-13 华运通达(浙江)交通科技有限公司 Asphalt mixture with super-large porosity and preparation method and application thereof

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5293111A (en) * 1976-01-30 1977-08-05 Kobe Steel Ltd Method of improving and reinforcing poor subsoil
US5460649A (en) * 1994-06-06 1995-10-24 Strassman; David R. Fiber-reinforced rubber asphalt composition
RU2164113C1 (en) * 1999-12-28 2001-03-20 МНИИ глазных болезней им. Гельмгольца Method for retrobulbary administering medical preparations
RU2345966C1 (en) * 2007-10-19 2009-02-10 Евгений Сергеевич Шитиков Mixture for repairing asphalt concrete
RU2351561C2 (en) * 2006-12-29 2009-04-10 Александр Юрьевич Дедюхин Method for reinforcement of asphalt concrete mix
RU2465231C1 (en) * 2011-05-11 2012-10-27 Закрытое Акционерное Общество "Холдинговая Компания "Композит" Asphalt mix and method for preparation thereof

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5293111A (en) * 1976-01-30 1977-08-05 Kobe Steel Ltd Method of improving and reinforcing poor subsoil
US5460649A (en) * 1994-06-06 1995-10-24 Strassman; David R. Fiber-reinforced rubber asphalt composition
RU2164113C1 (en) * 1999-12-28 2001-03-20 МНИИ глазных болезней им. Гельмгольца Method for retrobulbary administering medical preparations
RU2351561C2 (en) * 2006-12-29 2009-04-10 Александр Юрьевич Дедюхин Method for reinforcement of asphalt concrete mix
RU2345966C1 (en) * 2007-10-19 2009-02-10 Евгений Сергеевич Шитиков Mixture for repairing asphalt concrete
RU2465231C1 (en) * 2011-05-11 2012-10-27 Закрытое Акционерное Общество "Холдинговая Компания "Композит" Asphalt mix and method for preparation thereof

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
BY 15802 C1 С1, 20.04.2012. *

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2739786C1 (en) * 2020-03-02 2020-12-28 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Саратовский государственный технический университет имени Гагарина Ю.А.» Composition of fibre-containing asphalt concrete mixture for pavement
RU2740184C1 (en) * 2020-03-02 2021-01-12 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Саратовский государственный технический университет имени Гагарина Ю.А.» Fibrous-containing mixture for pavement
CN115043614A (en) * 2022-07-13 2022-09-13 华运通达(浙江)交通科技有限公司 Asphalt mixture with super-large porosity and preparation method and application thereof

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2713015C1 (en) Composition of fibrous composite material for making asphalt concrete coating
RU2465231C1 (en) Asphalt mix and method for preparation thereof
RU2713037C1 (en) Organomineral mixture for road surface
US8444761B2 (en) Utilization of heavy oil fly ash to improve asphalt binder and asphalt concrete performance
Eisa et al. Effect of adding glass fiber on the properties of asphalt mix
AL-Saffar The Effect of Filler Type and Content on Hot Asphalt Concrete Mixtures Properties.
Montanelli Fiber/polymeric compound for high modulus polymer modified asphalt (PMA)
CN104151844B (en) A kind of cationic emulsified modified asphalt and the application in plate-type ballastless track
RU2739785C1 (en) Organomineral mixture for road pavement
CN106986581B (en) A kind of bituminous pavement repairing material and preparation method thereof
Gupta et al. Comparative study on the behavior of bituminous concrete mix and warm mix asphalt prepared using lime and Zycotherm as additive
Mishra et al. A study on use of waste plastic materials in flexible pavements
CN109279817A (en) A kind of colorful water-permeable pitch and preparation method thereof
CN108314357A (en) A kind of cocoanut fiber asphalt and preparation method thereof
RU2713035C1 (en) Fiber-containing composite mixture for pavements
RU2713025C1 (en) Composition of organomineral material for making asphalt concrete pavement
Motlagh et al. Effect of using fibre on the durability of asphalt pavement
RU2713013C1 (en) Method of preparing an asphalt concrete mixture
RU2713039C1 (en) Composition of fiber-containing asphalt concrete mixture for coatings
RU2713051C1 (en) Fibrous-containing mixture for paving
CN103897411B (en) asphalt mixture anti-rutting additive and preparation method thereof
EA018015B1 (en) Asphalt concrete mix modifier
RU2713012C1 (en) Method for preparation of asphalt concrete mixture for coatings
US9624351B2 (en) Method of making sulfur extended asphalt modified with crumb rubber
RU2753870C1 (en) Composition mixture for road surfaces

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20201204