СОСТАВ ВЯЖУЩЕГО ДЛЯ ПРИГОТОВЛЕНИЯ АСФАЛЬТОБИТУМНОЙ СМЕСИ
COMPOSITION OF BINDER FOR PREPARATION OF ASPHALTIC BITUMEN MIXTURE

Изобретение относится к составам вяжущего материала для приготовления асфальтобитумных смесей и может быть использовано при возведении, реконструкции и ремонте транспортных сооружений с твердым покрытием.
Известна асфальтобитумная смесь, содержащая кроме минерального наполнителя вяжущую композицию, состоящую из битума, серы и минерального порошка (пат. SU №1270140 A1, C04B 26/26, 15.11.1986) (1).
Асфальтобитумные покрытия, изготовленные с использованием таких смесей, имеют целый ряд недостатков, а именно, неудовлетворительные прочностные характеристики, узкий диапазон рабочих температур и ограниченный срок эксплуатации.
Наиболее близким к изобретению является вяжущий состав, содержащий битум, серу техническую, масло минеральное и известь, при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Битум
40-42
Сера элементарная
53-55
Масло минеральное
2,7-3,0
Известь
0,2-0,6
(заявка RU №2004113163/03, С04В 26/26, опубл. 27.10.2005) - прототип (2).
Недостатком прототипа являются недостаточно высокие качества асфальтобетонного покрытия, а именно:
- недостаточно высокая температура размягчения (50-52)°С;
- недостаточно низкая температура хрупкости минус (13-14)°С;
- недостаточные прочностные характеристики;
- экологические и коррозионные проблемы из-за того, что при изготовлении асфальтобетонных смесей при температуре 140-160°С сера восстанавливается, выщепляя водород из углеводородных соединений с выделением сероводорода, а в присутствии воздуха окисляется с выделением окислов серы. Сероводород и окислы серы относятся к токсичным и коррозионно-агрессивным химическим веществам.
Технической задачей изобретения является повышение температуры размягчения асфальтобетона, понижение его температуры хрупкости и, как следствие, повышение срока службы, а также устранение экологических и коррозионных проблем.
Поставленная техническая задача решается тем, что в составе вяжущего для асфальтобитумной смеси, содержащего битум, серу элементарную, масло минеральное и известь, новым является то, что он дополнительно содержит гидроокись железа, КМЦ и полимер при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Битум
41-43
Сера
54-56
Масло минеральное
2,1-2,35
Известь
0,1-0,6
Гидроокись трехвалентного железа
0,2-0,5
КМЦ
0,02-0,03
Полимер
0,02-0,08
Сущность изобретения заключается в следующем:
3
- добавление гидроокиси трехвалентного железа Fе(ОН), являющегося адсорбентом сернистых газов, снижает выделение последних в процессе приготовлении и укладки асфальта и одновременно снижает коррозионную агрессивность к технологическому оборудованию, повышает прочностные характеристики и улучшает экологическую обстановку;
- гидроокись трехвалентного железа одновременно является высокоэффективным эмульгатором коллоидных систем (эмульсии, суспензии) и создает при этом стойкие коллоидные серно-битумные системы, что улучшает прочностные характеристики асфальтобитумных составов;
- добавление КМЦ (органическая соль щелочного металла) и полимера, выполняющих функцию пластификаторов в смеси, способствует улучшению физико-химических и механических свойств, в основном растяжимости асфальтобетонной смеси, что обеспечивает повышение температуры размягчения и понижение температуры хрупкости, при этом КМЦ и полимер являются дополнительными эмульгаторами, предотвращающими выпадения серы при высоких температурах.
Предлагаемый состав приготавливают следующим образом.
Битум при температуре 140-160°С смешивают с минеральным маслом, в качестве которого может быть использовано трансформаторное или машинное масло, в т.ч. отработанное. Отдельно серу смешивают с предварительно замоченным КМЦ и измельченным полимером, в частности резиновой пудрой, ПАА или др., а затем с известью и гидроокисью трехвалентного железа, после чего смесь нагревают при перемешивании до температуры 130-150°С до получения однородной жидкой суспензии. Затем обе смеси смешивают при температуре 140-150°С до получения однородной суспензии.
В таблице 1 даны примеры приготовления составов А, Б, В согласно изобретению и состава Г - прототипа.
Таблица 1
Наименование компонентов
Количество, мас.%
А
Б
В
Г (прототип)
Битум
43
42
41
42
Сера элементарная
54
55
56
55
Масло минеральное
2,1
2,2
2,35
2,75
Известь
0,6
0,35
0,1
0,25
Гидроокись трехвалентного железа
0,2
0,4
0,5
-
КМЦ
0,02
0,01
0,03
-
Полимер
0,08
0,04
0,02
-
Для приготовления асфальтобитумной смеси приготовленный состав вяжущего смешивают с минеральными наполнителями (например, щебень, песок и т.д.) при температуре 140-150°С.
В таблице 2 приведены физико-химические и механические свойства асфальтобетонной смеси на тех же примерах А, Б, В и Г, а также требования согласно ГОСТу 22245-90.
Таблица 2
Показатели
Примеры
ГОСТ 22245-90
А
Б
В
Г (прототип)
Температура размягчения, °С
≥47
54
56
58
52
Температура хрупкости, °С
≤-15
-19
-21
-20
-14
Растяжимость при Т=25°С, см
≥55
60
63
62
54
Таким образом, предлагаемый состав вяжущего обеспечивает асфальтобетонному покрытию высокую пластичность (растяжимость), повышает температуру размягчения, понижает температуру хрупкости, в результате чего повышается прочность и срок службы покрытия более чем в 2 раза при температуре 50°С и более.
Дополнительным эффектом изобретения является то, что материал практически не подвержен пластическим деформациям, даже в местах остановок и следования большегрузного транспорта. Кроме того, он более устойчив к воздействию моторных масел из-за снижения процентного содержания битума в составе и образования устойчивой комплексной коллоидной системы.