СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ АСФАЛЬТОБЕТОННОЙ СМЕСИ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ПРОДУКТОВ ПЕРЕРАБОТКИ СТАРОГО АСФАЛЬТОБЕТОНА
METHOD OF MAKING ROAD CONCRETE MIX USING PRODUCTS OF PROCESSING USED ASPHALT CONCRETE

Изобретение относится к технологии получения асфальтобетонной смеси с использованием продуктов переработки старого асфальтобетона применительно к строительству и ремонту дорожного покрытия с выполнением жестких требований к долговечности и водостойкости.
Традиционная технология получения асфальтобетонных смесей состоит в разогреве минеральной части смеси, включающей крупную фракцию и мелкодисперсную (минеральный порошок). Далее осуществляется смешение разогретой минеральной части (щебня) с разогретым битумом.
При перемешивании минеральный порошок в силу высокой химической активности образует достаточно прочные агрегаты, что препятствует получению однородной смеси. Тем самым снижается прочность всего материала.
Однородность асфальтовяжущего, т.е. смеси минерального порошка с битумом, является важным фактором, от которого зависят физико-механические свойства конечного продукта - асфальтобетона.
Известен способ и установка изготовления наполнителя для асфальтобетона [Патент РФ №2346103 C1, E01C 19/10], включающий дробление кусков старого асфальтобетона в молотковой дробилке до размера частиц не свыше 20 мм с разделением далее дробленого асфальтобетона на фракции 5-20 мм и 0-5 мм с последующим измельчением в электромагнитном измельчителе фракций 0-5 мм до материала фракций 0-1,2 мм и 1,2-5 мм. Установка после молотковой дробилки содержит конвейер, грохот, два выносных транспортера. Данный способ для изготовления имеет существенные недостатки:
- требует больших затрат энергии при получении мелких фракций частиц в электромагнитной установке;
- имеет низкую производительность, недостаточную для производства больших объемов асфальтобетона;
- имеет сложное конструктивное и технологическое исполнение.
Известен способ получения асфальтобетонной смеси [Патент РФ №2378210 C1, C04B 26/36], по которому предварительно разогретый до температуры 140-180°С битум распыляют до размера частиц 60-100 мкм, далее частицы битума охлаждают и смешивают с инертным наполнителем с последующим уплотнением в перфорированных ячеечных устройствах в слое минерального порошка. Далее гранулированное асфальтовяжущее вводят в крупнодисперсную минеральную часть смеси. Данный способ является, во-первых, достаточно энергоемким, и, во-вторых, уплотнение в ячеечных устройствах при гранулировании не позволяет обеспечить получение больших объемов асфальтобетона. Трудноосуществим и процесс смешения частиц битума с наполнителем.
Достаточно близким к предлагаемому способу является производство асфальтобетона с использованием переработки старого асфальтобетона в агрегате ДС-154 ВНИИ Стройдормаша [Р.Б.Арабов, автореферат дисс. канд. техн. наук. СоюздорНИИ. - М., 1988; А.П.Лупанов, автореферат дисс. доктора техн. наук, Ярославль, 2010].
По этому способу поступающий на переработку материал подвергают дроблению в щековой и молотковой дробилках. Дробленый асфальтобетон направляют в сушильно-смесительный агрегат, в который одновременно поступает щебень, песок, минеральный порошок и битум. Как указано в перечисленных источниках, недостатком этого способа является то, что старый асфальтобетон поступает в смеситель одновременно с каменными материалами и битумом. Вяжущее подвергалось высокотемпературному воздействию, что негативно отражается на свойствах асфальтобетона. Этот способ не нашел применения.
Задачей изобретения является создание способа получения асфальтобетонной смеси с использованием продуктов переработки старого асфальтобетона, при котором исключаются вышеперечисленные недостатки и обеспечивается получение асфальтобетонной смеси с экономией битума по отношению к стандартным смесям при достаточно высоких показателях прочности, водостойкости и долговечности. То есть решается задача получения асфальтобетона с низкой по сравнению с существующими способами себестоимостью продукции.
Поставленная задача достигается тем, что по способу получения асфальтобетонной смеси с использованием продуктов переработки старого асфальтобетона, включающему дробление старого асфальтобетона, введение его частиц в разогретую крупнодисперсную минеральную часть смеси и перемешивание, перед введением старого асфальтобетона в разогретую крупнодисперсную минеральную часть смеси осуществляют формирование на ее частицах размером 10-20 мм покрывающего состава в виде оболочки из смеси битума и минерального порошка, при соотношении минеральный порошок - битум от 1:3 до 1:6 с последующим нанесением на поверхность полученных частиц тонкого слоя минерального порошка, причем соотношение старого асфальтобетона и материала оболочки составляет от 5:1 до 10:1 и старый асфальтобетон составляет 10-20% от крупнодисперсной минеральной части смеси (щебня). При подготовке смеси покрывающего состава введение битума в минеральный порошок осуществляют в распыленном состоянии. Толщина тонкого слоя минерального порошка на частицах материала составляет 1-2 мм, а материал из старого асфальтобетона с оболочкой вводят в разогретую крупнодисперсную минеральную часть смеси в разогретом состоянии.
Способ получения асфальтобетонной смеси с использованием продуктов переработки старого асфальтобетона заключается в следующем.
Битум, разогретый до температуры 130°С, распыляют с помощью форсунок в слой минерального порошка. При контакте капель битума с минеральным порошком они отвердевают. Далее производят смешивание застывших частиц битума с минеральным порошком, таким образом, формируют материал будущей оболочки, состоящей из битума и минерального порошка в соотношении от 1:3 до 1:6. Процесс перемешивания производят, например, в барабанных, шнековых устройствах или тарельчатых грануляторах. Далее полученная смесь поступает на смешение с частицами измельченного старого асфальтобетона с размером фракций от 10 до 20 мм. В процессе смешивания происходит формирование на частицах старого асфальтобетона оболочки. При этом соотношение старого асфальтобетона и материала оболочки выдерживается в пределах от 5:1 до 10:1. Благодаря тому, что в качестве крупных частиц асфальтовяжущего материала используется гранулят измельченного старого асфальтобетона, имеющий неправильную форму и шероховатую, пористую поверхность, происходит надежное обволакивание поверхности компонентом оболочки смесью битума и минерального порошка. После формирования покрывающего состава в виде оболочки на поверхность частиц наносят тонкий слой минерального порошка толщиной 1-2 мм, предотвращающий слипание частиц. Полученные таким образом частицы асфальтовяжущего материала далее смешивают в асфальтобетонном смесителе с предварительно нагретой крупнодисперсной минеральной частью (щебнем) до получения однородной структуры. При этом старый асфальтобетон составляет 10-20% от крупнодисперсной минеральной части смеси. Частицы старого асфальтобетона и щебня быстро смешиваются ввиду сходства их размеров и плотности. Это исключает также сегрегацию при смешении. В процессе смешивания покрытых тонким слоем минерального порошка частиц асфальтовяжущего материала с минеральной частью оба компонента представляют собой сыпучие материалы, что существенно снижает время перемешивания и затраты энергии по сравнению с известными способами. Причем как щебень с песком, так и старый гранулят смешиваются в нагретом, горячем состоянии.
Битум, находящийся в оболочке, быстро и равномерно распределяется по всему объему смеси. Кроме того, часть битума (1,5-2% от веса частиц старого асфальтобетона) также присутствует и равномерно распределяется в смеси. Полученный в результате применения данного способа асфальтобетон имеет однородную структуру и отвечает всем требованиям прочности, водостойкости и долговечности. Равномерное в объеме асфальтобетонной смеси распределение битума и минерального порошка - важнейшее преимущество предлагаемого способа. Битум и минеральный порошок равномерно распределяются как по частицам щебня, так и старого асфальтобетона. Как было описано выше, нанесение тонкого слоя на поверхность частиц исключает их слипание, в связи с чем их удобно хранить и транспортировать.
Использование в составе асфальтовяжущего материала старого асфальтобетона, учитывая равномерное распределение в асфальтобетонной смеси частиц старого асфальтобетона, битума и минерального порошка, позволяет сократить расход битума на 10-15% и минеральной части на 10-20% с получением параметров асфальтобетона в соответствии с требованиями ГОСТ. Снижение расхода битума объясняется и тем, что в процессе разогрева при получении асфальтобетона используется часть битума, находящаяся в старом асфальтобетоне.
Таким образом, нанесение тонкого слоя минерального порошка на поверхность частиц имеет двойной смысл. Во-первых, частицы старого асфальтобетона удобно направлять (без слипания) на смешение с нагретой крупнодисперсной смесью даже в случае удаления устройств формирования оболочек от смесителей с крупнодисперсной частью. Во-вторых, этот продукт удобно транспортировать в любой таре на большие расстояния для получения асфальтобетона в удаленной зоне. В-третьих, полученная на первой стадии смесь частиц старого асфальтобетона с минеральным порошком и битумом может самостоятельно использоваться, например, при ямочном ремонте или асфальтировании неответственных участков дорог.
Пример получения асфальтобетонной смеси с использованием продуктов переработки старого асфальтобетона.
Производилось получение асфальтобетонной смеси с использованием частиц старого асфальтобетона размером частиц 10-20 мм примерно в одинаковом весовом соотношении. Битум, разогретый до температуры 130°С, распылялся с помощью форсунок в слой минерального порошка толщиной 10 мм. Далее производили смешивание застывших частиц битума с минеральным порошком. Полученная смесь состояла из частиц битума и минерального порошка в соотношении от 4:1. Процесс перемешивания производился в барабанном асфальтосмесителе с диаметром барабана 500 мм при температуре 130°С в течение 10 мин. Затем в приготовленную смесь засыпали частицы измельченного старого асфальтобетона и гранулировали, при этом на частицах старого асфальтобетона формировался покрывающий слой. Соотношение старого асфальтобетона и материала оболочки 5:1. После формирования покрытия на поверхность частиц наносили накатыванием тонкий слой минерального порошка толщиной примерно 1,5 мм. Далее полученные таким образом частицы асфальтовяжущего материала подавали на смешивание в асфальтобетонный смеситель с предварительно нагретым щебнем. Процесс смешивания осуществляли в течение 15 мин. При этом частицы старого асфальтобетона с оболочкой составляли 15% от крупнодисперсной минеральной части смеси. Из приготовленной смеси формовались образцы асфальтобетона и проводились их испытания в соответствии с ГОСТ 9128-97. Результаты испытаний представлены в таблице.
Таблица
Плотность
2,36 г/см<sup>3</sup>
Прочность при 20°С
4,81 МПа
Прочность при 50°С
1,52 МПа
Водонасыщение
2,3%
Коэффициент водостойкости
0,99