АСФАЛЬТОБЕТОН
ASPHALT CONCRETE

Изобретение относится к дорожно-строительным материалам, в частности к горячим мелкозернистым асфальтобетонным смесям, и может быть использовано в дорожном и аэродромном строительстве для устройства покрытий автомобильных дорог IV, V категорий, дорог промышленных предприятий, внутрипромысловых и временных автомобильных дорог.
3
Известен композиционный строительный материал (Авторское свидетельство RU № 2629634, опубл. 2013). Композиционный строительный материал содержит буровой шлам плотностью от 1,3 до 1,8 кг/дм, цемент в качестве основного вяжущего в количестве 4-12% от массы смеси, осушитель и минеральный наполнитель. В качестве осушителя используется строительный гипс в количестве 2-4% от массы смеси, а в качестве минерального наполнителя - песок природный в количестве 40-70% от массы смеси. Данный материал имеет повышенное значение прочности, также при получении материала дополнительно осуществляется утилизация отходов бурения - бурового шлама.
Недостатком данного композиционного материала является то, что его использование ограничено зонами промышленного производства, и чаще всего, осуществляется на нефтедобывающих промыслах.
Известна асфальтобетонная смесь (авторское свидетельство SU № 1248986, МПК С04В 26/26, С04В 18/12, опубл. 07.08.1986), включающая, мас. %: битум 6,3-8,3; активированный жирными кислотами минеральный порошок 2,0-16,0; минеральный наполнитель (песок) - остальное; причем указанная асфальтобетонная смесь в качестве активированного минерального порошка содержит 98,6-99,8 мас. % отходов хвостов флотации первой стадии мокрой магнитной сепарации руды с содержанием магнетита 2-6 мас. % и 0,2-1,4 мас. % активирующего материала в виде отходов производства себациновой кислоты. Асфальтобетон, изготовленный на основе такой асфальтобетонной смеси, имеет повышенные коэффициенты трещиностойкости и водостойкости (0,91-1,00), высокую прочность при сжатии.
Недостатком известной асфальтобетонной смеси является необходимость применения активирующего материала для минерального порошка, что ведет к удорожанию получаемых смесей.
Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является асфальтобетон типа Б марки I (патент RU № 2697468), содержащий щебень, песок из отсевов дробления, минеральный порошок, битум, отработанную формовочную смесь, используемую для получения литьевых форм при производстве стальных деталей при следующем соотношении компонентов, мас. %:
Щебень фракции от 5 до 20 мм
46-50
Отработанная формовочная смесь
5-20
Песок из отсевов дробления
29-42
Минеральный порошок
3-5
Битум (сверх минеральной части)
5-5,3
Данный состав принят в качестве прототипа.
Признаками прототипа, совпадающими с существенными признаками заявляемого изобретения, являются - щебень, песок из отсевов дробления и битум.
Недостатком известного асфальтобетона, взятого за прототип, является многокомпонентность состава, что ведет к удорожанию получаемых смесей.
Задачей, на решение которой направлено заявляемое изобретение, является расширение арсенала средств дорожно-строительных материалов за счет получения асфальтобетона с буровым шламом, используемым в качестве минерального порошка, с соответствующими нормативным документам эксплуатационными характеристиками и физико-механическими свойствами: плотностью и прочностью материала, пористостью минерального состава, водостойкостью и водонасыщением.
Поставленная задача была решена за счет того, что известный асфальтобетон, содержащий щебень, песок из отсевов дробления, минеральный порошок и битум, согласно изобретению в качестве минерального порошка содержит отход нефтедобывающей промышленности - буровой шлам и дополнительно природный песок при следующем соотношении ингредиентов, мас. %:
Природный песок
11-14
Щебень
45-48
Песок из отсевов дробления
35-39
Буровой шлам
4-8
Битум (сверх 100% минеральной части)
5-5,3
Отличительными признаками предлагаемого изобретения от заявляемого по прототипу являются: использование природного песка вместо отработанной формовочной смеси, а также включение в асфальтобетонную смесь бурового шлама, используемого в качестве замены минерального порошка.
Отличительные признаки в совокупности с известными позволяют понизить стоимость асфальтобетона, обеспечив при этом соответствие асфальтобетона требованиям нормативных документов по эксплуатационным характеристикам и физико-механическим свойствам. Также будет расширен арсенал средств дорожно-строительных материалов и снижено негативное воздействие от бурового шлама на окружающую среду.
Для приготовления асфальтобетона используют следующий компонентный состав:
1. Природный песок, фракция от 0 до 5 мм в соответствии с ГОСТ 8735-2014 «Песок для строительных работ. Методы испытаний».
2. Щебень, фракция от 5 до 20 мм в соответствии с ГОСТ 8267-93 «Щебень и гравий из плотных горных пород для строительных работ. Технические условия».
3. Песок из отсевов дробления, фракция от 0 до 5 мм в соответствии с ГОСТ 8735-2014 «Песок для строительных работ. Методы испытаний».
3
к
4. Буровой шлам - техногенный материал нефтедобывающего производства, в высушенном виде представляет собой сыпучий мелкий песок темно-серого цвета, без образования конгломератов при длительном его хранении. Класс опасности - IV. Влажность исходного бурового шлама - 60-70%, плотность влажного БШ 1,7-2,1 т/м. Модуль крупности высушенного бурового шлама М=0,057 по ГОСТ 8735-2014 «Песок для строительных работ». Методы испытаний».
5. Битум 90/130 (сверх 100% МЧ), в соответствии с ГОСТ 22245-90 «Битумы нефтяные дорожные. Технические условия». Глубина проникания иглы 0,1 мм при 25°С - 90.
Для производства асфальтобетонной смеси не требуется изменять технологию его приготовления на асфальтобетонном предприятии. Асфальтобетон готовят следующим образом.
Предварительно высушенный буровой шлам для распределения в составе асфальтобетонной смеси тщательно перемешивают с минеральными материалами - природным песком, щебнем, песком из отсевов дробления, после чего смесь нагревают до температуры 165-175°С. После нагрева до необходимой температуры в смесь вводят битум и перемешивают полученную смесь в течение 3 минут в мешалке принудительного типа при температуре 150°С.
Способ введения бурового шлама в асфальтобетонную смесь посредством предварительного смешивания вместе с минеральными материалами исходной асфальтобетонной смеси не требует изменения технологических параметров приготовления асфальтобетонной смеси - температуры приготовления, времени перемешивания и т.п., что является большим преимуществом.
По описанному способу в лабораторных условиях были приготовлены несколько составов асфальтобетонной смеси. Из приготовленной смеси на прессе под давлением были сформованы асфальтобетонные образцы.
Технический результат подтвержден испытаниями на соответствие требованиям ГОСТ 9128-2013 «Смеси асфальтобетонные, полимерасфальтобетонные, асфальтобетон, полимерасфальтобетон для автомобильных дорог и аэродромов. Технические условия», для проведения которых были использованы асфальтобетонные смеси при следующем соотношении компонентов, мас. %:
Смесь 1 - природный песок 12, щебень 46, отсев дробления 38, буровой шлам 4, битум 90/130 (сверх 100% минеральной части) 5,3;
Смесь 2 - природный песок 12, щебень 46, отсев дробления 34, буровой шлам 8, битум 90/130 (сверх 100% минеральной части) 5,3;
Смесь 3 - природный песок 12, щебень 46, отсев дробления 30, буровой шлам 12, битум 90/130 (сверх 100% минеральной части) 5,3.
Дополнительно была приготовлена асфальтобетонная смесь (исходная), содержащая традиционный минеральный порошок для сравнения результатов физико-механических показателей при следующем соотношении компонентов, мас. %: природный песок 12, щебень 46, отсев дробления 38, минеральный порошок 4, битум 90/130 (сверх 100% минеральной части) 5,3.
Составы смесей и результаты их испытаний приведены в таблице:
Таким образом, создана горячая мелкозернистая асфальтобетонная смесь типа Б II марки с добавлением недефицитного техногенного отхода - бурового шлама, используемого в качестве минерального порошка, обладающая требуемыми прочностными характеристиками, что позволило расширить номенклатуру материалов используемых в дорожно-строительной отрасли, понизить стоимость асфальтобетона, а также снизить негативное воздействие на окружающую среду от размещения отхода нефтедобывающей промышленности - бурового шлама.