RU66350U1

RU66350U1 - Дорожное покрытие

Info

Publication number: RU66350U1
Application number: RU2007102318/22U
Authority: RU
Inventors: Александр Алексеевич Полин; Николай Николаевич Ильинов; Константин Иванович Пустогаров
Original assignee: Александр Алексеевич Полин; Николай Николаевич Ильинов; Константин Иванович Пустогаров
Priority date: 2007-01-22
Filing date: 2007-01-22
Publication date: 2007-09-10

Abstract

Дорожное покрытие относится к строительству асфальтобетонных покрытий автомобильных дорог, в частности к конструкции дорожного покрытия и может быть использована на ремонте и конструкции асфальтобетонных покрытий. Дорожное покрытие включает двухслойное асфальтобетонное покрытие. Нижний и верхний слои покрытия содержат в качестве щебня и отсева щебня хвосты сухой магнитной сепарации железосодержащих руд Курской магнитной аномалии Михайловского ГОКа с содержанием гематита 19-32%. Нижний слой покрытия содержит щебень указанного вида фракций 10-20 мм или 5-40 мм, песок и битум. Верхний слой покрытия содержит щебень указанного вида фракции 5-10 мм и/или 10-20 мм, минеральный порошок, битум и армирующую добавку. В качестве армирующей добавки взят резиновый термоэластопласт в количестве 0.3-0.5% (сверх 100% к минеральной части асфальтобетона верхнего слоя). Верхний слой выполнен толщиной равной 4-5 мм, а толщина нижнего слоя равна 6-8 мм. Использование в качестве минерального материала щебня из хвостов сухой магнитной сепарации повышает деформационную устойчивость верхнего слоя покрытия за счет повышения прочности сцепления верхнего слоя с нижним слоем покрытия. Наличие трехвалентного железа на поверхности гематита обеспечивает высокую адгезию битума к минеральному материалу. Введение резинового термоэластопласта снижает стоимость покрытия за счет выполнения функции армирующего компонента и одновременно полимерного модификатора битума. Выбор толщин верхнего и нижнего слоев покрытия обеспечивает максимальную сдвигоустойчивость верхнему слою, и необходимую прочность нижнему слою для сохранения монолитности дорожного покрытия. 2 з.п. ф-лы, 2 табл.

Description

Полезная модель относится к строительству асфальтобетонных покрытий автомобильных дорог, в частности к конструкции дорожного покрытия и может быть использована при ремонте и реконструкции асфальтобетонных покрытий.

Известно дорожное покрытие, включающее двухслойное асфальтобетонное покрытие, нижний слой которого содержит битум, щебень, отсев дробления щебня и песок, а верхний слой выполнен из битума, щебня, отсева дробления щебня, минерального порошка, (см. свидетельство на полезную модель РФ №3607, МПК Е01C 3/00, опубликовано 1997 год).

Недостатком известного технического решения является невысокий показатель прочности асфальтобетона, характеризующий сдвигоустойчивость, из-за низкого показателя сцепляемости битума с поверхностью применяемого минерального материала.

Наиболее близким техническим решением, к заявляемому объекту, по совокупности признаков является дорожное покрытие, которое включает двухслойное асфальтобетонное покрытие, нижний слой которого выполнен из пористого асфальтобетона, содержащего битум, щебень, отсев дробления щебня и песок, а верхний из плотного асфальтобетона, содержащего битум, щебень, отсев дробления щебня, минеральный порошок, армирующую добавку (см. Методические рекомендации по устройству верхних слоев дорожных покрытий из щебеночно-мастичного асфальтобетона, М. Государственный дорожный НИИ ФГУП «СОЮЗДОРНИИ», 2002 г., стр.5-8) - принято за прототип.

Недостатком данного дорожного покрытия является низкая деформационная устойчивость верхнего слоя покрытия и его высокая стоимость.

Низкая деформационная устойчивость верхнего слоя покрытия обусловлена низкой сдвигоустойчивостью верхнего слоя относительно приграничного с ним нижележащего слоя под воздействием горизонтальных сдвигающих нагрузок тяжелого интенсивного движения, которая приводит к волнообразности дорожного покрытия.

Повышенная стоимость покрытия вызвана необходимостью использования в верхнем слое дорогостоящей армирующей (стабилизирующей) волокнистой добавки (Viatop, Topcel и др.), требующих предварительного модифицирования битума.

Предлагаемой полезной моделью решается задача повышение деформационной устойчивости верхнего слоя покрытия и снижение стоимости дорожного покрытия.

Заявляемый технический результат достигается тем, что в известном дорожном покрытии, включающем асфальтобетонное покрытие, нижний слой которого содержит битум, щебень, отсев дробления щебня и песок, а верхний слой содержит из битум, щебень, отсев дробления щебня, минеральный порошок и армирующую добавку, - в качестве щебня и отсева дробления щебня нижний и верхний слои покрытия содержат щебень и отсев дробления щебня из хвостов сухой магнитной сепарации железосодержащих руд Курской магнитной аномалии Михайловского ГОКа с содержанием гематита 19-32%, а в качестве армирующей добавки верхний слой содержит резиновый термоэластопласт в количестве 0,3-0,5% (сверх 100% к минеральной части асфальтобетона верхнего слоя), при этом верхний слой выполнен толщиной равной 4-5 мм, а толщина нижнего слоя равна 6-8 мм. Кроме того, дорожное покрытие в верхнем слое содержит щебень указанного вида фракции 5-10 мм и/или 10-20 мм, а нижний слой

дорожного покрытия содержит щебень указанного вида фракции 10-20 мм или 5-40 мм.

Применение в качестве минерального материала щебня из хвостов сухой магнитной сепарации с содержанием гематита 19-32% позволит повысить деформационную устойчивость верхнего слоя покрытия за счет повышения прочности сцепления верхнего слоя с нижним слоем покрытия вследствие высокой адгезии битума к минеральному материалу покрытия. Это обусловлено присутствием трехвалентного железа на поверхности гематита, что активизирует протекание хемосорбционных процессов при контакте с битумом и приводит к образованию прочной битумной пленки на его поверхности.

Использование в асфальтобетоне верхнего слоя покрытия в качестве армирующей (стабилизирующей) добавки резинового термоэластопласта (РТЭП) позволяет снизить стоимость покрытия за счет исключения использования дорогостоящих импортных волокнистых добавок и введения модификаторов битума. Это вызвано тем, что РТЭП является одновременно армирующим (стабилизирующим) компонентом и полимерным модификатором битума.

Выбор оптимальной толщины верхнего слоя покрытия и толщины нижнего слоя позволяет получить высоту верхнего слоя, имеющего максимальную сдвигоустойчивость горизонтальным силам, возникающим при изменении скорости движения транспорта и одновременно позволяет получить оптимальную высоту нижнего слоя при сохранении необходимой прочности и монолитности дорожного покрытия.

Дорожное покрытие выполнено на основании и включает двухслойное асфальтобетонное покрытие.

Верхний слой покрытия выполнен из плотного асфальтобетона, включающего битум, отсев дробления щебня, минеральный порошок и армирующую добавку.

Нижний слой покрытия выполнен из пористого или высокопористого асфальтобетона, включающего битум, отсев дробления щебня и песок.

В качестве щебня и отсева дробления щебня нижний и верхний слои покрытия содержат щебень из хвостов сухой магнитной сепарации железосодержащих руд Курской магнитной аномалии Михайловского ГОКа с содержанием гематита 19-32%, непригодных для дальнейшего применения в металлургической промышленности, имеющий следующий химический состав, %:

Fe общ. - 22,0-28; Fe mqt 4-5; FeO 4-5;

Fе₂O₃ 19-32; AL₂O₃ 0,1-1,0;

MqO 0,1-1,5; CaO 1,0-2,1; S 0,06-0,08;

P 0,045-0,06; P₂O₅ 0,121-0,129; С 0,55-0,65, mm 2,69;

К₂O 0,51-0,53; Na₂O 0,41-0,44; MnO 0,031-0,033; SiO₂ - остальное до 100%

Щебень и отсевы дробления щебня из хвостов сухой магнитной сепарации имеют следующие показатели качества:

- марка по пределу прочности на сжатие - 1200

- марка по истираемости - И1

- насыпная плотность - 1,75 кг/дм³

- значение удельной эффективной активности естественных радионуклидов - до 370 Бк/кг

- содержание зерен пластинчатой игловатой формы - не более 35%

- содержание пылевидных и глинитных частиц - не более 1%.

В верхнем слое асфальтобетонное покрытие содержит щебень указанного вида фракций 5-10 мм и/или 10-20 мм.

В нижнем слое покрытие содержит щебень указанного вида фракций 10-20 мм или 5-40 мм.

Использование щебня и отсева дробления щебня из хвостов сухой магнитной сепарации железосодержащих руд с содержанием гематита

19-32% в верхнем и нижнем слоях покрытия обеспечивает прочность сцепления слоев и соответственно, повышает деформационную устойчивость верхнего слоя покрытия воздействию горизонтальным сдвигающим нагрузкам тяжелого интенсивного движения транспорта. Это происходит за счет увеличения адгезионно-каогезионного взаимодействия на границе щебень-битум (битумная эмульсия - при подгрунтовке нижнего слоя), что связано с присутствием трехвалентного железа на поверхности гематита и протеканием хемосорбционных процессов при контакте его с битумом или битумной эмульсией.

В дорожном покрытии верхний слой выполнен толщиной равной 4-5 мм, нижний слой толщиной 6-8 мм. Минимальная толщина верхнего слоя составляет 4 мм, а толщина нижнего - 6 мм. Максимальная толщина верхнего слоя 5 мм, нижнего 8 мм. Указанные величины толщин слоев обеспечивают оптимальную высоту верхнего слоя и оптимальную высоту нижнего слоя покрытия. Это создает максимальную сдвигоустойчивость горизонтальным силам, возникающим при изменении скорости движения транспорта и создает одновременно прочность нижнего слоя с сохранением монолитности дорожного покрытия.

Уменьшение толщины верхнего слоя меньше 4 м снижает прочность покрытия, а увеличение толщины слоя больше 5 мм - происходит снижение сдвигоустойчивости горизонтальным силам. Увеличение толщины нижнего слоя покрытия больше 8 мм нецелесообразно из-за перерасхода асфальтобетона, а уменьшение толщины слоя меньше 6 мм - снижает прочность слоя, вследствие чего нарушается монолитность покрытия.

В качестве армирующей добавки верхний слой покрытия содержит резиновый термоэластопласт в количестве 0,3-0,5% (сверх 100% к минеральной части асфальтобетонного верхнего слоя).

Резиновый термоэластопласт (РТЭП) представляет собой гранулы черного цвета с характерным запахом резины и геометрическими размерами

4-4 мм. ИК - спектр гранул имеет вид, характерный для резины, наполненный карбонатом кальция и серой. РТЭП соответствует требованиям ТУ 38-105590-85 и может быть идентифицирован как резиновая крошка из вулканических отходов, наполненная карбонатом кальция и серы.

Имеется гигиеническое заключение 61.РЦ.3.570.П.947.6.00 от 27.06.2000 г. на допущение резинового термоэластопласта к производству, поставке, реализации, использованию на территории Российской Федерации.

Резиновый термоэластопласт (РТЭП) при введении в нагретый битум при температуре 140-160°С расплавляется (до 80% от своей массы) и распределяется в битуме, образуя полимерно-битумное вяжущее. Нерасплавленные каучуковые частицы резиновой крошки, находясь во взвешенном состоянии в образующем полимерно-битумном вяжущем, формируют с ним упрочено-сетчатую структуру. Более крупные нерасплавленные фрагменты гранул РТЭП при объединении с полимерно-битумным вяжущим с минеральными материалами дисперсно армируют систему и образуют высокопрочный асфальтобетон. Таким образом, РТЭП можно использовать как армирующую добавку и одновременно как полимерный модификатор битума.

Для получения предлагаемого дорожного покрытия были использованы следующие составы асфальтобетонной смеси:

Для нижнего слоя покрытия в качестве щебня и отсевов дробления щебня и отсевов дробления щебня использовались хвосты сухой магнитной сепарации руд с содержанием гематита 19-32% фракций 10-20 мм или 5-40 мм при следующем содержании компонентов, масс %.

Битум БНД 90/130

4,2-6,0

(сверх 100%)

Щебень указанного вида фракций	45-55
Отсев дробления указанного вида щебня	15-30
Песок	остальное

Для верхнего слоя покрытия в качестве щебня и отсевов дробления щебня так же использовались хвосты сухой магнитной сепарации руд с содержанием гематита 19-32% фракций 5-10 мм и/или 10-20 мм, при следующем содержании компонентов, масс %

Битум БНД 90/130

(сверх 100%)	5,8-7,5
Щебень указанного вида	60-80
Отсев дробления щебня указанного вида	8-32
Минеральный порошок	12-8
Резиновый термоэластопласт (РТЭП)	0,3-0,5

Пример: Для устройства нижнего дорожного покрытия был использован следующий состав асфальтобетонной смеси при следующем соотношении компонентов, масс %

Битум БНД 90/130

(сверх 100%)

6,5

Щебень из хвостов сухой магнитной

сепарации руд с содержанием гематита -

40

гематита 19-32%

фракции 10-20 мм

Отсев дробления щебня указанного вида -	40
Песок природный карьер «Зорине» -	20

Результаты физико-механических показателей асфальтобетонной смеси сведены в таблицу 1.

При устройстве верхнего слоя дорожного покрытия был использован следующий состав асфальтобетонной смеси, при следующем соотношении компонентов, масс %

Битум БНД 90/130

(сверх 100%)

6,0

Щебень из хвостов сухой магнитной

сепарации руд с содержанием

гематита 19-32%

- 68

фракции 5-10 мм

Отсев дробления щебня указанного вида

- 22

фракции 0-5 мм

Минеральный порошок ООО «ДСЗ»

пос.Товарково Калужской области

- 10

Резиновый термоэластопласт

(сверх 100% к минеральной части)

- 0,3

Результаты физико-механических показателей асфальтобетонной смеси сведены в таблицу 2.

Использование такого минерального материала с содержанием гематита 19-32% позволяет повысить деформационную устойчивость верхнего слоя покрытия за счет повышения прочности сцепления верхнего слоя с нижним слоем покрытия вследствие высокой адгезии битума к минеральному материалу покрытия. Выполнение верхнего и нижнего слоев покрытия необходимой толщины позволяет дополнительно повысить сдвигоустойчивость покрытия воздействию горизонтальных сил, возникающих при изменении скорости движения транспорта, а также обеспечить необходимую прочность и монолитность дорожного покрытия. Кроме того, применение резинового термоэластопласта в качестве армирующей добавки позволит так же повысить прочность покрытия и одновременно снизить стоимость покрытия за счет одновременной модификации битумного вяжущего и армирования покрытия.

Таблица 1 Физико-механические показатели асфальтобетонной смеси
№	Наименование показателей	Требования ГОСТ 9128-97	Фактические показатели
1	Средняя плотность, г/см3	-	2,62
2	Пористость минерального остова, % по объему	не более 19	17,0
3	Остаточная пористость, % по объему	Св. 2,5 до 5.0	3,0
4	Водонасыщение % по объему	1,5 до 4,0	1,58
5	Прочность при сжатии, МПа, при 50°С	Не менее 0.9	1,1
6	Прочность при сжатии, МПа, при 20°С	Не менее 2,0	3,5
7	Прочность при сжатии, МПа при 0°С	Не более 12.0	6,1
8	Водостойкость	Не менее 0.75	0,91
9	Водостойкость при длительном водонасыщении	Не менее 0.65	0,89
10	Сцепление битума с мин. частью а/бетонной смеси	Выдерживает	Выдерживает

Таблица 2 Физико-механические показатели асфальтобетонной смеси
№	Наименование показателей	Требования ГОСТ 31015-2002	Физические показатели
1	Средняя плотность, г/см³	-	2,66
2	Пористость минерального остова, % по объему	От 15-19	17,2
3	Остаточная пористость, % по объему	От 1,5-4,5	2,2
4	Водонасыщение % по объему	От 1,5-4,0	2,3
5	Прочность при сжатии, МПа при 20°С, не менее	2,2	4,0
6	Прочность при сжатии, МПА, при 50°С, не менее	0,65	1,3
7	Показатель отекания вяжущего, % по массе	От 0.07 до 0,15	0,14
8	Сдвигоустойчивость:
	Коэффициент внутреннего трения, не менее	0,93	0,97
	Сцепление при сдвиге при температуре 50°С, МПа, не менее	0,18	0,71
9	Трещиностойкость: предел прочности на растяжение при расколе, при температуре 0°С, МПа,
	Не менее	2,5
	Не более	6,0	3,9
10	Водостойкость при длительном	0,85	0,90
	водонасыщении, не менее
11	Сцепление битума с минеральной частью а/бетонной смеси	выдерживает	выдерживает

Claims

1. Дорожное покрытие, включающее двухслойное асфальтобетонное покрытие, нижний слой которого содержит битум, щебень, отсев дробления щебня и песок, а верхний слой содержит битум, щебень, отсев дробления щебня, минеральный порошок и армирующую добавку, отличающееся тем, что, в качестве щебня и отсева дробления щебня нижний и верхний слои покрытия содержат щебень и отсев дробления щебня из хвостов сухой магнитной сепарации железосодержащих руд Курской магнитной аномалии Михайловского ГОКа с содержанием гематита 19-32%, а в качестве армирующей добавки верхний слой содержит резиновый термоэластопласт в количестве 0,3-0,5% (сверх 100% к минеральной части асфальтобетона верхнего слоя), при этом верхний слой выполнен толщиной равной 4-5 см, а толщина нижнего слоя равна 6-8 см.

2. Дорожное покрытие по п.1, отличающееся тем, что в верхнем слое асфальтобетонного покрытия оно содержит щебень указанного вида фракции 5-10 мм и/или 10-20 мм.

3. Дорожное покрытие по пп.1 и 2, отличающееся тем, что в нижнем слое асфальтобетонного покрытия оно содержит щебень указанного вида фракции 10-20 мм или 5-40 мм.