СПОСОБ ХОЛОДНОЙ РЕГЕНЕРАЦИИ АСФАЛЬТОБЕТОНА (ВАРИАНТЫ)
METHOD OF COLD RECOVERY OF ASPHALT CONCRETE (THREE VERSIONS)

Изобретение относится к строительству дорог, а именно к способу холодной регенерации асфальтобетона, который может быть использован при строительстве, ремонте и реконструкции автодорог I-V категории, а также технологических автодорог и площадок, взлетно-посадочных полос и рулежных дорожек и т.д.
Известно использование микроорганизмов в виде суспензии для уплотнения грунта (см. описание к патенту Российской Федерации №2081968, МПК E02D 3/10, E02D 3/12 от 1994.03.14).
В известном способе суспензия для уплотнения грунта состоит из микроорганизмов в растворе сахаросодержащего компонента. При этом в качестве микроорганизмов используют Bacillus species, в качестве сахаросодержащего компонента мелассу в количестве 1,5-10,0% от массы, применяемой для замачивания суспензии.
Грунт замачивают жидкостью и выдерживают до стабилизации осадки и утилизации сахаросодержащего компонента, при этом выдерживание осуществляют при оптимальной для развития микроорганизмов температуре. В процессе жизнедеятельности микроорганизмов и метаболизма (полисахара, белки, органические кислоты и т.п.) увеличивается численность самих микроорганизмов, происходит частичное растворение минеральных зерен грунта. Это обуславливает интенсификацию процессов деформирования грунта, повышение степени его уплотнения. С течением времени процессы уплотнения затухают, что связано, с одной стороны, с повышением плотности грунта, а с другой - с постепенной утилизацией микроорганизмами органических веществ.
Известный способ не может быть применен для регенерации асфальтобетона.
Известен способ регенерируемой асфальтобетонной смеси, заключающийся в измельчении асфальтобетона и перемешивании компонентов (см. описание к патенту Российской Федерации №2164900, МПК С04 В 26/26, Е01С 19/10 от 1999.06.28).
В известном способе перед перемешиванием компонентов дополнительно вводят вяжущее и наполнитель.
Известный способ длителен во времени, сложен по технологии и энергозатратен.
Наиболее близким, принятым в качестве прототипа является способ холодной регенерации асфальтобетона, заключающийся в измельчении асфальтобетона, в увлажнении и перемешивании компонентов (см. описание к патенту Российской Федерации №2232841, МПК Е01С 7/18 от 2003.01.29).
В известном способе дополнительно вводят вяжущее, в качестве которого используют разогретый до рабочей температуры вязкий битум с пенетрацией от 70 до 200, который вводят при перемешивании в холодную смесь измельченного материала, порошкообразного наполнителя и воды, при этом соотношение битум:наполнитель по массе составляет от 1:1 до 1:3, а количество битума и наполнителя составляет от 4 до 10% от массы измельченного материала.
Использование в известном способе в качестве вяжущего вязкого битума, разогретого до рабочей температуры, требует применения специального оборудования, а также энергоресурсов, что является основным недостатком известного способа. Кроме того, битум является дорогим компонентом.
Технической задачей предлагаемого изобретения является снижение материальных затрат на дорожно-строительные материалы за счет получения органоминеральной смеси, технические характеристики которой соответствовали бы новому асфальтобетону, пригодному для устройства всех слоев дорожной одежды, включая верхний несущий слой. Кроме того, решить экологическую задачу утилизации путем обеспечения возможности использования в качестве сырья (исходного материала) старого утилизированного асфальтогранулята с промышленных отвалов и хранилищ.
Техническая задача решается тем, что способ холодной регенерации асфальтобетона (вариант 1) заключается в измельчении асфальтобетона, в увлажнении и перемешивании компонентов, увлажнение осуществляют введением водного раствора комплексного органического препарата при коэффициенте его растворения с водой 1:250-1:2500, включающего органическую часть в виде комплекса ферментных препаратов и химическую часть в виде пероксида водорода, взятых в соотношении 1:1-9:1, в зависимости от влажности асфальтогранулята (измельченного асфальтобетона), количества в нем органического вяжущего и температуры окружающей среды, при следующем соотношении компонентов, мас.%:
асфальтогранулят
93-98
комплексный органический препарат
7-2
Техническая задача решается тем, что способ холодной регенерации асфальтобетона (вариант 2) заключается в измельчении асфальтобетона, смешении с вяжущим с последующим увлажнением и перемешиванием компонентов, при этом в качестве вяжущего используют цемент, а увлажнение осуществляют введением водного раствора комплексного органического препарата при коэффициенте его растворения с водой 1:250-1:2500, включающего органическую часть в виде комплекса ферментных препаратов и химическую часть в виде пероксида водорода, взятых в соотношении 1:1-9:1, в зависимости от влажности асфальтогранулята, количества в нем органического вяжущего и температуры окружающей среды, при следующем соотношении компонентов, мас.%:
асфальтобетон
97-85
комплексный органический препарат
2-7
цемент
1-8
Техническая задача решается тем, что способ холодной регенерации асфальтобетона (вариант 3) заключается в измельчении асфальтобетона, смешении с вяжущим, с последующим увлажнением и перемешиванием компонентов, при этом в асфальтогранулят дополнительно добавляют грунт с числом пластичности от 1 до 17, в качестве вяжущего используют цемент, а увлажнение осуществляют введением водного раствора комплексного органического препарата при коэффициенте его растворения с водой 1:250-1:2500, включающего органическую часть в виде комплекса ферментных препаратов и химическую часть в виде пероксида водорода, взятых в соотношении 1:1-9:1, в зависимости от влажности асфальтогранулята, количества в нем органического вяжущего и температуры окружающей среды, при следующем соотношении компонентов, мас.%:
асфальтогранулят
92-15
грунт
5-70
цемент
1-8
комплексный органический препарат
2-7
Использование в качестве увлажнителя водного раствора комплексного органического препарата при коэффициенте его растворения в воде 1:250-1:2500 позволяет:
- производить холодную регенерацию асфальтобетона без использования энергоресурсов, требуемых для создания высоких температур;
- производить холодную регенерацию асфальтобетона без использования различных органических вяжущих, требуемых для соединения частиц асфальтогранулята различной фракции;
- использовать асфальтогранулят, ранее утилизированный на промышленных отвалах и хранилищах;
- добавлять неорганические вяжущие, в виде различных марок портландцемента или шлакопортландцемента, или шлакощелочного цемента, для достижения высоких технических характеристик конструктивного слоя дорожной одежды;
- добавлять в асфальтогранулят грунты с числом пластичности от 1 до 17 для получения возможности увеличения конструктивного слоя дорожной одежды;
- использовать метод холодной регенерации асфальтобетона на всех категориях автодорог и во всех климатических зонах Российской Федерации.
Применение в качестве увлажнителя водного раствора комплексного органического препарата позволяет не только регенерировать асфальтобетон, но и укреплять различные виды грунтов с числом пластичности от 1 до 17.
Предлагаемый способ холодной регенерации асфальтобетона заключается во введении в асфальтогранулят, получаемый путем измельчения асфальтобетона, водного раствора комплексного органического препарата с коэффициентом растворения его в воде 1:250-1:2500, стабилизирующего покрытие при последующем его уплотнении.
В состав комплексного органического препарата входит органическая часть в виде комплекса ферментных препаратов и химическая часть в виде пероксида водорода, взятых в соотношении 1:1-9:1.
В качестве ферментных препаратов используют комплексные композиции, получаемые при культивировании различных микроорганизмов, таких как дрожжи рода Saccharomyces, почвенные бактерии Bacillus species и т.д., на питательной среде, которая может состоять из свекловичной мелассы, кукурузной патоки, а также меда.
2
2
В качестве химической части используют различные концентрации пероксида водорода НО.
В качестве вяжущего могут быть использованы различные марки цемента, например портландцемент, шлакопортландцемент и т.д.
2
3
2
3
Действие водного раствора комплексного органического препарата направлено на омоложение имеющегося в асфальтогрануляте органического вяжущего, в виде различных модификаций битумов, а также образование прочного минерального скелета из имеющихся в асфальтогрануляте химических соединений, таких как SiO, СаСО, АlO и т.д., стабилизирующего покрытие при последующем его уплотнении.
При введении в асфальтогранулят водного раствора комплексного органического препарата, битумная составляющая подвергается окислению по всему своему объему, т.е. разрушенные в процессе эксплуатации дорожного покрытия связи битумных частиц приобретают возможность повторного соединения после уплотнения регенерируемой смеси.
Под действием водного раствора комплексного органического препарата асфальтогранулят приобретает пластичность, что, в свою очередь, позволяет после его уплотнения получить однородную органоминеральную смесь, не имеющую каких-либо трещин, пор, капилляров.
Воздействие водного раствора комплексного органического препарата на минеральную составляющую позволяет из имеющихся в асфальтогрануляте химических элементов образовывать крупные минеральные конгламираты.
Предлагаемый способ реализуют следующим образом.
Предварительно асфальтогранулят, получаемый после измельчения асфальтобетона, увлажняют и перемешивают.
При необходимости, перед увлажнением, асфальтогранулят смешивают с неорганическим вяжущим, например портландцементом (вариант 2), или добавляют грунт (вариант 3) с числом пластичности от 1 до 17.
При этом концентрация водного раствора комплексного органического препарата зависит от влажности асфальтогранулята, а также от температуры окружающей среды, количества органического вяжущего, содержащегося в асфальтогрануляте, а также от количества и марки вносимого неорганического вяжущего - цемента.
Из приготовленных смесей трех составов были изготовлены по три образца в виде цилиндров размером 50,5×50,5 мм сформованные в соответствии с ГОСТом 30491-97 «Смеси органоминеральные и грунты, укрепленные органическими вяжущими для дорожного и аэродромного строительства» в количестве. Затем были проведены испытания образцов с определением показателей прочности при сжатии при температуре +20°С и +50°С, а также водостойкости, в том числе при длительном водонасыщении и набухании.
В таблице проведены усредненные результаты испытаний.
Состав, мас.%
Физико-механические показатели
Предел прочности на сжатие, МПа при температуре, °С
Предел прочности на сжатие, в водонасыщенном состоянии при температуре 20°С
Водостойкость
Набухание
R<sub>20</sub>
R<sub>50</sub>
R<sub>в</sub>
W%
Н%
1
асфальтогранулят 93-98
1,8
0,53
1,7
0,65
0,78
комплексный органический препарат 2-7
2
асфальтогранулят 97,5-85
3,49
2,25
3,25
0,93
0,125
цемент 1-8
комплексный органический препарат 2-7
3
асфальтогранулят 92-15
2,35
1,15
1,72
0,73
0,06
грунт 5-70
цемент 1-8
комплексный органический препарат 2-7
Требования ГОСТ 30491-97 «Смеси органоминеральные и грунты, укрепленные органическими вяжущими для дорожного и аэродромного строительства»
Не менее 1,4/1,5
Не менее 0,5/0,7
-
Не менее 0,6/0,7
Не более 2,0