Асфальтобетонная смесь

Изобретение относится к дорожно-строительным материалам, а именно к составам асфальтобетонной смеси на основе нефтяного вязкого битума и заполнителей, которые могут быть использованы при строительстве и ремонте автомобильных дорог, а также аэродромных покрытий. Технический результат заключается в расширении сырьевой базы для асфальтобетонных смесей путем использования техногенных отходов промышленного производства для получении асфальтобетона с улучшенными физико-механическими свойствами на основе новых составов смесей. Для достижения технического результата асфальтобетонная смесь, содержащая битум,щебень, природный и дробленый песок и минеральный порошок, согласно изобретению в качестве минерального порошка содержит кеки - отходы производства цветных металлов - и известняковую муку в соотношении от 1:2,3 до 1:1,5, при суммарном содержании оксидов железа и алюминия(Fe2O3+Al2O3) не более 7%, при следующем соотношении компонентов, маc.%: нефтяной битум 5,2-5,7; щебень - 19,0-23,5; отсев дробления - 47,2-52,1; песок природный - 17,9-19,0; минеральный порошок (кеки+известняковая мука) - 4,7-5,7. Василовская Галина Васильевна,Назиров Денис Рашитович, Кучин Николай Михайлович (RU) Гельбова Т.Б. (RU)(71)(73) Заявитель и патентовладелец: ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ АВТОНОМНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ "СИБИРСКИЙ ФЕДЕРАЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ" (RU) Изобретение относится к дорожно-строительным материалам, а именно к составам асфальтобетонной смеси на основе нефтяного вязкого битума и заполнителей, которые могут быть использованы при строительстве и ремонте автомобильных дорог, а также аэродромных покрытий. Известна асфальтобетонная смесь, содержащая песок, битум и минеральный порошок из частично измельченного до размера не свыше 1,25 мм бывшего в употреблении асфальтобетона при содержании его в смеси от 1 до 20 мас.% (патент RU2354623 С 1, дата приоритета 28.08.2007, дата публикации 10.05.2009, авторы Лупанов А.П. и др.). Недостатком известной смеси является ограниченная сырьевая база в связи с тем, что в ее составе используют минеральный порошок из бывшего в употреблении асфальтобетона, измельченного в специальном электромагнитном измельчителе с предварительным фрезерованием асфальтобетона дорожной фрезой и последующим дроблением и разделением асфальтобетонной крошки на фракции при помощи дробильно-сортировочной установки, что также свидетельствует о высокой энергоемкости процесса подготовки минерального порошка. Известна также асфальтобетонная смесь, армированная древесными волокнами и содержащая щебень, песок, битум, активный минеральный порошок при следующем соотношении компонентов, мас.%: древесные волокна - 0,3-0,7; битум марки БНД 60/90 - 5,7-6,9; щебень, фракции 5-15 мм - 37,76-45,29; отсев крупной фракции щебня с размерами частиц 0,071-5 мм - 49,0-37,14; активный минеральный порошок, фракция с размерами частиц 0,071-0,315 мм - 6,64-9,97 (патент RU2262491 С 2, дата приоритета 03.02.2003, дата публикации 10.08.2004, авторы Телюфанова О.П. и др.). Недостатком известной смеси является низкая водостойкость асфальтобетона, ограничивающая срок службы дорожного покрытия с использованием этой асфальтобетонной смеси, что связано с наличием в ее составе древесных волокон. В качестве прототипа принята асфальтобетонная смесь, содержащая щебень, песок, минеральный порошок и битум, рационально подобранные в соответствии с требованиями стандарта (ГОСТ 9128-97"Смеси асфальтобетонные дорожные, аэродромные и асфальтобетон". М.: МНТКС, 1998, прототип). Недостатком прототипа следует признать низкий предел прочности и низкую водостойкость асфальтобетона на основе регламентированных стандартом смесей. Задача, решаемая посредством предлагаемых составов асфальтобетонных смесей, состоит в расширении сырьевой базы путем использования техногенных отходов промышленного производства для получения асфальтобетона с улучшенными физико-механическими свойствами на основе новых составов смесей. Технический результат, получаемый при реализации асфальтобетонных смесей предлагаемых составов, состоит в повышении предела прочности и водостойкости асфальтобетона. Для достижения обеспечиваемого изобретением технического результата асфальтобетонная смесь,содержащая битум, щебень, природный и дробленый песок и минеральный порошок, согласно изобретению в качестве минерального порошка содержит кеки - отходы производства цветных металлов - и известняковую муку в соотношении от 1:2,3 до 1:1,5, при суммарном содержании оксидов железа и алюминия (Fe2O3+Al2O3) не более 7%, при следующем соотношении компонентов, мас.%: нефтяной битум 5,2-5,7; щебень - 19,0-23,5; отсев дробления - 47,2-52,1; песок природный - 17,9-19,0; минеральный порошок (кеки+известняковая мука) - 4,7-5,7. Для осуществления изобретения производят отбор и подготовку компонентов для их перемешивания в соответствии с требованиями стандартов: ГОСТ 9128-97 "Смеси асфальтобетонные дорожные, аэродромные и асфальтобетон". М.: МНТКС,1998; ГОСТ Р 52129-2003 "Порошок минеральный для асфальтобетонных и органоминеральных смесей". М.: МНТКС, 2003; ГОСТ 12801-98 "Материалы на основе органических вяжущих для дорожного и аэродромного строительства". М.: МНТКС, 1998. Использование в качестве минерального порошка смеси кеков, являющихся отходами при производстве цветных металлов, и известняковой муки допустимо ГОСТами и обосновано следующими факторами. Порошок кеков получают путем тонкого измельчения в мельницах просушенной пастообразной массы, образующейся в виде отходов при производстве цветных металлов. По классификации ГОСТа Р 52129-2003 его можно отнести к порошкам марки МП-2 - порошки из некарбонатных горных пород,твердых и порошкообразных отходов промышленного производства. Химический состав кеков, например, Красноярского завода цветных металлов приведен в табл. 1. Из таблицы видно, что кеки имеют сложный минералогический состав, но на свойства асфальтобетона оказывают влияние в основном оксиды железа и алюминия и свободная окись кальция. В соответствии с требованиями ГОСТа Р 52129-2003 к минеральному порошку для асфальтобетона предъявляются требования по суммарному содержанию оксида алюминия Al2O3 и оксида железа Fe2O3, которое для активированных минеральных порошков должно быть не более 7% и для неактивированных 1,7%, а содержание свободной активной извести (СаО) должно быть не более 3%. Согласно табл. 1 химический состав кеков не соответствует требованиям ГОСТа Р 52129-2003 по содержанию оксида железа Fe2O3 и оксида алюминия Al2O3, а свободной СаО кеки не содержат. Зерновой состав кеков в сравнении с требованиями ГОСТа Р 52129-2003 для порошков марки МП-2 приведен в табл. 2. Таблица 2 Зерновой состав кеков Как видно из таблицы, по зерновому составу кеки отвечают требованиям ГОСТа Р 52129-2003. Физико-механические свойства кеков в сравнении с требованиями ГОСТа Р 52129-2003 для порошков марки МП-2 приводятся в табл. 3. Таблица 3 Физико-механические свойства кеков Как видно из таблицы, кеки по пористости, водостойкости, показателю битумоемкости и содержанию водорастворимых соединений не отвечают требованиям ГОСТа. Однако возможность и необходимость их применения в асфальтобетоне связаны с тем, что кеки имеют тонкий зерновой состав, соответствующий требованиям ГОСТа, являются отходами производства цветной металлургии, требующими утилизации, что связано с большими затратами, и, наконец, стоимость кеков намного меньше стоимости стандартных карбонатных минеральных порошков. Применение кеков в производстве предлагаемой асфальтобетонной смеси позволит расширить сырьевую базу и утилизировать кеки, сократить расходы на производство минерального порошка, являющегося дефицитным компонентом асфальтобетона. Для корректировки химического состава и физико-механических свойств кеков предлагается их разбавлять известняковой мукой, выпускаемой Красноярским химико-металлургическим заводом по ТУ 574-004-00196533-2009. Количество известняковой муки и кеков можно подсчитать по формуле где m исх - суммарное процентное содержание в исходных кеках оксидов (Fe2O3+Al2O3);m конеч - конечное процентное содержание оксидов (Fe2O3+Al2O3) в смеси кеков с известняковой мукой;m изв муки - масса (кг, г) известняковой муки, которую необходимо добавить к кекам для получения требуемого содержания оксидов (Fe2O3+Al2O3);m кеков - масса (кг, г) исходных кеков. Известняковая мука по классификации ГОСТа Р 52129-2003 относится к марке МП-1 - порошки,неактивированные и активированные из осадочных (карбонатных) горных пород. В табл. 4 приводится зерновой состав известняковой муки в сравнении с требованиями ГОСТа Р 52129-2003 для порошков марки МП-1. Таблица 4 Зерновой состав известняковой муки Как видно из таблицы, известняковая мука по зерновому составу отвечает требованиям ГОСТа Р 52129-2003. Физико-механические свойства известняковой муки в сравнении с требованиями ГОСТа для порошков марки МП-1 приводятся в табл. 5. Как видно из таблицы, по всем физико-механическим свойствам известняковая мука отвечает требованиям ГОСТа Р 52129-2003. В примерах использовался минеральный порошок, состоящий из кеков и известняковой муки, двух составов (мас.%): Составы минерального порошка подсчитаны на основании данных по химическому анализу кеков с учетом суммарного содержания в них оксидов железа и оксида алюминия (Fe2O3+Al2O3) по формуле (1). Преимущества предлагаемых асфальтобетонных смесей с применением в качестве минерального порошка кеков и известняковой муки показаны на составах мелкозернистых смесей, которые по своим гранулометрическим составам удовлетворяют требованиям ГОСТ 9128-97, предъявляемым к смесям типа "Б" марки II. На полученном минеральном порошке готовили четыре состава асфальтобетонной смеси (табл. 6). Асфальтобетонная смесь была приготовлена на Красноярском асфальтобетонном заводе ДСУ-2 (дорожно-строительного управления) "Красавтодорстроя". Таблица 6 Составы асфальтобетонной смеси Приготовленная асфальтобетонная смесь была уложена на территории этого же асфальтобетонного завода и испытана в лаборатории ДСУ-2. Качество асфальтобетона определялось по ГОСТовским методикам (ГОСТ 12801-98 "Материалы на основе органических вяжущих для дорожного и аэродромного строительства". М.: МНТКС, 1998) и сравнивалось со свойствами асфальтобетона по ГОСТ 9128-97 для III дорожно-климатической зоны. Свойства указанных составов приведены в табл. 7. Как видно из таблицы, по пределу прочности при 20, 50, 0 С и водостойкости предлагаемые составы асфальтобетона имеют лучшие показатели, чем известные составы (по прототипу). ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ Асфальтобетонная смесь, содержащая битум, щебень, природный и дробленый песок и минеральный порошок, отличающаяся тем, что в качестве минерального порошка содержит кеки - отходы производства цветных металлов - и известняковую муку в соотношении от 1:2,3 до 1:1,5, при суммарном содержании оксидов железа и алюминия (Fe2O3+Al2O3) не более 7% при следующем соотношении компонентов, мас.%: