БИТУМНО-МИНЕРАЛЬНАЯ КОМПОЗИЦИЯ
ASPHALT MINERAL MIXTURE

Изобретение относится к строительству и может быть применено для получения композиционных материалов на основе битумных вяжущих, используемых в дорожных, аэродромных, кровельных покрытиях.
Наиболее близкими по технической сущности к предлагаемому изобретению являются горячие асфальтобетонные смеси и асфальтобетон песчаного типа Г, содержащие нефтяной дорожный битум, минеральный заполнитель - дробленый песок из плотных горных пород и наполнитель - известняковый минеральный порошок (ГОСТ 9128-97. Смеси асфальтобетонные, дорожные, аэродромные и асфальтобетон. Технические условия). Техническими условиями вышеуказанного ГОСТа нормируются минимально допустимые значения показателей физико-механических свойств горячих асфальтобетонных смесей песчаного типа Г, регламентируется применение минеральных порошков для этих смесей.
4
2
Технический результат изобретения - создание битумно-минеральной композиции повышенной прочности, тепло- и трещиностойкости с использованием высокодисперсных многотоннажных техногенных отходов химического производства фосфорных удобрений - фосфогипса (CaSO·2HO).
Указанный технический результат достигается тем, что битумно-минеральная композиция, включающая битумное вяжущее, в качестве минерального заполнителя содержит дробленый песок из плотных горных пород фракций от 0,16 до 5,00 мм и наполнитель - в рационально подобранном соотношении смесь фосфогипса фракций менее 0,16 мм и известнякового минерального порошка при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Битумное вяжущее - нефтяной дорожный битум - 6,5-7,0;
Дробленый песок из плотных горных пород - 74,3;
Минеральный наполнитель:
Фосфогипс - 3,7-3,9;
Известняковый минеральный порошок - остальное.
Взятый из отвалов фосфогипс высушивают до стабилизации веса и дополнительно измельчают в шаровой мельнице, рассеивают на фракции и отбирают отсев фракций менее 0,16 мм.
Пример. Были приготовлены составы битумно-минеральных композиций (табл.1). Битумно-минеральная композиция приготавливалась следующим образом: заполнитель, наполнитель и битум нагревались до температуры 155±5°C, смешивались и уплотнялись под прессом при давлении 40 МПа в течение 3 минут в цилиндрических металлических формах (размеры образцов-цилиндров 50×50 мм). Определение физико-механических свойств проводили по ГОСТ 12801-98.
Результаты испытаний битумно-минеральной композиции представлены в табл.2.
в
Как видно из табл.1 и 2, расход битума в битумно-минеральной композиции принят в пределах 6,5-7,0 мас.%. При расходе битума менее 6,5 мас.%, например 6,0 мас.% (состав 1), снижаются прочностные показатели, теплостойкость, водонасыщение W не удовлетворяет требованиям ГОСТ 9128-97 (табл.2). При содержании битума в смеси более 7,0 мас.%, например 7,5 мас.% (состав 4), снижаются прочностные показатели и коэффициент водостойкости k.
20
50
Содержание фосфогипса в наполнителе принято в пределах 3,7-3,9 мас.%. При содержании фосфогипса в наполнителе менее 3,9 мас.%, например 2,8 мас.% (состав 6), снижается прочность R и теплостойкость R. При содержании фосфогипса в наполнителе более 3,9 мас.%, например 4,8 мас.% (состав 7), ухудшаются прочностные показатели, теплостойкость и водонасыщение.
Из сравнения качества предлагаемых смесей (составы 2 и 3) с прототипом (состав 9, требования ГОСТ 9128-97 для горячих плотных асфальтобетонных смесей типа Г I-III марок) очевидны следующие преимущества перед ним, а именно (в среднем):
20
на 120,0% повышается предел прочности при сжатии при 20°C R;
50
на 76,0% повышается теплостойкость R;
0
на 39,0% ниже показатели предела прочности при сжатии при 0°C (R), что свидетельствует о повышенной трещиностойкости.
Введение в состав наполнителя (известнякового минерального порошка) фосфогипса в рационально подобранных соотношениях позволяет значительно улучшить прочность, теплостойкость и трещиностойкость предложенных битумно-минеральных композиций, что вместе с тем открывает новую возможность утилизации данного многотоннажного техногенного отхода.
Совокупность вышеперечисленных положительных свойств предлагаемого технического решения позволяет повысить эксплуатационные характеристики и расширить область применения фосфогипса в конструктивных элементах покрытий с использованием предложенных составов битумно-минеральных композиций.
Таблица 1
БИТУМНО-МИНЕРАЛЬНАЯ КОМПОЗИЦИЯ
Компоненты
Содержание, мас.%
Прототип
Предлагаемые композиции
1
2
3
4
5
6
7
8
9
Битум марки БНД 60/90
6,0
6,5
7,0
7,5
7,0
7,0
7,0
7,0
6,0-9,0
Песок из плотных горных пород фракций 0,16-5,0 мм
74,3
74,3
74,3
74,3
74,3
74,3
74,3
74,3
66,0-79,0
Фосфогипс фракций менее 0,16 мм
3,9
3,9
3,9
3,9
1,9
2,8
4,8
5,7
-
Известняковый минеральный порошок
Остальное
Остальное
Таблица 2
БИТУМНО-МИНЕРАЛЬНАЯ КОМПОЗИЦИЯ
Показатель
Физико-механические свойства композиций
Результаты испытаний предлагаемых композиций
Прототип
1
2
3
4
5
6
7
8
9
Прочность при сжатии при 0°C, R<sub>0</sub>, МПа
6,4
6,9
8,4
7,3
8,5
8,0
7,1
7,0
Не более 9,0-13,0
Прочность при сжатии при 20°C, R<sub>20</sub>, МПа
3,2
4,3
5,6
4,1
4,5
4,2
3,9
3,7
Не менее 2,0-2,5
Прочность при сжатии при 50°C, R<sub>50</sub>, МПа
1,6
2,1
2,3
1,9
2,0
1,9
1,8
1,5
Не менее 0,9-1,6
Водонасыщение, W, %
5,5
3,5
2,9
2,6
1,8
2,3
5,0
6,3
От 1,5 до 4,0
Коэффициент водостойкости, k<sub>в</sub>
0,9
0,9
0,9
0,88
0,95
0,92
0,87
0,82
Не менее 0,7-0,95