АСФАЛЬТОБЕТОННАЯ СМЕСЬ
ROAD CONCRETE MIX

Изобретение относится к составам модифицированных асфальтобетонных смесей на основе битумно-резиновых композиций (БРК) и может быть использовано при устройстве покрытий автомобильных дорог, аэродромов и т.п.
Известна асфальтобетонная смесь, включающая 5-20 мас.% композиции битума с дисперсной фазой, представляющей собой резиновую крошку, поверхность которой посредством радикальной полимеризации «подшивается» к непредельным компонентам, содержащимся в битуме, остальное - минеральный наполнитель, обычно используемый для стандартных и литых смесей в дорожных работах (пат. России 2178434 С1, кл. С08L 95/00). Недостатком этой смеси является то, что требуется использование относительно дорогой мелкой резиновой крошки (не более 0,5 мм), дорогостоящих инициаторов (перекисные соединения) и соинициаторов (нитроны) радикальной полимеризации. Кроме того, образование пространственной сетки внутри композита предполагает ее разрушение при вторичном нагревании при получении конечного асфальтового материала, что должно отрицательно сказываться на его эксплуатационных свойствах.
Известна асфальтобетонная смесь на основе битумно-полимерной композиции и минеральной части, содержащей щебень, песчано-гравийную смесь, активированный минеральный порошок и серу (пат. России 2148562 С1, кл. С04В 26/26). Причем серу вводят в составе минеральной части, предварительно смешав ее с активированным минеральным порошком в количестве 10-100% от массы полимерного компонента. В качестве полимера используют крошку невулканизированной резины или сополимеры этилена с пропиленом, или сополимеры этилена с винилацетатом, или дивинилстирольный термоэластопласт. Предложенный способ позволяет повысить адгезию битумного вяжущего к минеральной части. Недостатком этой асфальтобетонной смеси является ее высокая стоимость вследствие использования относительно дорогих полимерных компонентов битумно-полимерного вяжущего и пониженные эксплуатационные характеристики при низких температурах.
Наиболее близкой асфальтобетонной смесью является смесь, содержащая минеральный наполнитель и битумно-резиновую композицию, включающую битум, резиновую крошку с частично диссоциированной вулканизационной сеткой, ароматическое масло, низкомолекулярный бутадиеновый каучук, а также серу (пат. России 2162475 С2, кл. С08L 95/00). Используется резиновая крошка, полученная из отработанных автомобильных шин. Серу в композицию добавляют в количестве 1 мас.% от вводимой резиновой крошки. Предложенный способ позволяет повысить эластичные свойства асфальтовой композиции. Недостатком этой асфальтобетонной смеси является ее высокая стоимость вследствие использования относительно дорогих компонентов битумно-резиновой композиции: ароматического масла "SUNTEX" 790, бутадиенового каучука, а также сложность и существенная продолжительность процесса ее приготовления.
Задачей предлагаемого изобретения является расширение ассортимента модифицированных асфальтобетонов на основе битумно-полимерных вяжущих, исключающих использование дорогостоящих ингредиентов, а также получение асфальтобетонной смеси с улучшенными эксплуатационными характеристиками за счет использования вяжущего - БРК, производимого из отходов вулканизированной резины.
Поставленная задача достигается тем, что заявляемая асфальтобетонная смесь приготовляется смешением минерального наполнителя, обычно используемого для стандартных смесей в дорожных работах, с вяжущим, в качестве которого используется БРК, производимая из отходов вулканизированной резины согласно способу, описанному в патенте RU 2327719 С1, кл. С08L 95/00, при следующем соотношении компонентов, мас.%:
вяжущее -
5-10
минеральный наполнитель
остальное
В качестве вяжущего используется БРК, которая включает битум БНД 60/90 или 90/130 по ГОСТ 22245-90 (60-85%), крошку вулканизированной резины (2-10 мм) из отработанных автомобильных шин (10-30%) и нафталиновую фракцию каменноугольной смолы, не содержащую компоненты с температурой кипения ниже 200°С по ТУ 14-7-100-80 (5-10%). Резина в композиции диссоциирована до отсутствия различимых частиц, что достигается термической и механической обработкой смеси компонентов до полной диссоциации резины. Указанным воздействием достигается разрушение сетки поперечных сульфидных и полисульфидных связей в резине и получается однородная масса без присутствия различимых частиц резины, содержащая не деструктированные полимерные цепи каучука. БРК отличается от исходного битума улучшенными характеристиками, а именно, более низкой температурой хрупкости, повышенной температурой размягчения, большей эластичностью и адгезией к минеральным наполнителям.
Для приготовления асфальтобетонной смеси в качестве минерального наполнителя используют щебень из горных пород фракции 5-20 мм, отсев дробления щебня из горных пород или отсев от дробления гравия с размером частиц не более 5 мм и минеральный порошок из доломитовой муки. Количество минерального наполнителя составляет 90-95 мас.%.
Получаемая асфальтобетонная смесь на основе БРК отличается от прототипа улучшенными эксплуатационными характеристиками при пониженных температурах и водостойкостью, от стандартной битумной улучшенными физико-механическими и прочностными характеристиками, а именно, прочностные свойства при высоких эксплуатационных температурах в 2,5 раза выше, чем требуется для асфальтобетона по ГОСТ 9128-97 на битуме БНД 90/130, прочностные свойства в водонасыщенном состоянии на 10-20% выше, чем для асфальтобетона на битуме.
Изобретение иллюстрируется, но не исчерпывается следующими примерами.
Пример 1
Иллюстрация получения БРК, используемого в качестве вяжущего при приготовлении асфальтобетонных смесей
В 2-х литровый химический стакан, снабженный обогревающей рубашкой и механической лопастной мешалкой, помещают 500 г битума марки БНД 60/90, 70 г нафталиновой фракции каменноугольной смолы и смесь нагревают до 100°С. Затем, засыпают 140 г крошки вулканизированной резины из отработанных автомобильных шин с размерами частиц 2-10 мм. Полученную массу нагревают при перемешивании до 220°С в течение 60 мин и в горячем состоянии продавливают с использованием шнекового устройства через фильеры диаметром 1 мм.
Пример 2
Иллюстрация приготовления асфальтобетонной смеси
Для производства асфальтобетона используют минеральную смесь, состоящую из 28 мас.% диабазового щебня размером 5-20 мм, 30 мас.% отсева диабазового щебня, 35 мас.% отсева от дробления гравия и 7 мас.% минерального порошка. Полученную таким образом минеральную часть смешивают при 180°С с БРК, количество которой составляет 6,5 мас.% на минеральную часть (или 6,1 мас.% от массы асфальтобетонной смеси). Приготовленную асфальтобетонную смесь перемешивают при данной температуре в течение 1 ч. Физико-механические свойства получаемого асфальтобетона приведены в таблице.
Пример 3
БРК и гранулометрический состав минеральной части такие же, как в примере 1.
Содержание вяжущего в асфальтобетоне 5,7 мас.%.
Пример 4
БРК и гранулометрический состав минеральной части такие же, как в примере 1.
Содержание вяжущего в асфальтобетоне 6,5 мас.%.
Пример 5
БРК такая же по составу, как в примере 1. Для производства асфальтобетона используют минеральную смесь, состоящую из 55 мас.% диабазового щебня размером 5-20 мм, 45 мас.% отсева от дробления диабазового щебня. Количество битумно-резиновой композиции 7 мас.% на минеральную часть (или 6,5 мас.% от массы асфальтобетонной смеси).
Предлагаемое изобретение является одним из эффективных подходов утилизации амортизированных резиновых изделий и отходов их производства. Используемые битумно-резиновые композиции и получаемые по изобретению асфальтобетонные смеси превосходят по своим эксплуатационным характеристикам соответствующие стандартные материалы на основе битума.