(19) RU (11) 2 542 010(13) C1РОССИЙСКАЯ ФЕДЕРАЦИЯ

(51) МПКC04B 26/26 (2006.01)C04B 14/28 (2006.01)C04B 18/24 (2006.01)

ФЕДЕРАЛЬНАЯ СЛУЖБАПО ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ

(12)ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ПАТЕНТУ

(72) Автор(ы):Глаголев Сергей Николаевич (RU),

(21)(22) Заявка: 2014110302/03, 18.03.2014

(24) Дата начала отсчета срока действия патента:18.03.2014

Ядыкина Валентина Васильевна (RU),Гридчин Анатолий Митрофанович (RU),

Приоритет(ы):(22) Дата подачи заявки: 18.03.2014

Севостьянов Владимир Семенович (RU),Траутваин Анна Ивановна (RU),Юрьев Петр Викторович (RU),

(45) Опубликовано: 20.02.2015 Бюл. № 5 Севостьянов Максим Владимирович (RU),

(56) Список документов, цитированных в отчете опоиске: RU2458950C1, 20.08.2012. RU2345967

Тоболенко Сергей Сергеевич (RU)

(73) Патентообладатель(и):федеральное государственное бюджетноеобразовательное учреждение высшего

C1, 10.02.2009. RU 2222559 C1, 27.01.204. RU39884 U1, 20.08.2004. RU 2273615 C2,10.04.2006. RU 2348662 C2, 10.03.2009. RU профессионального образования20006136349 A, 20.06.2008. EA 14318 B1, "Белгородский государственный29.10.2009. DE 4229078 A1, 10.03.1994. US5028266 A, 02.07.1991

технологический университет им. В.Г.Шухова" (RU)

Адрес для переписки:308012, г.Белгород, ул. Костюкова, 46, БГТУ им.В.Г.Шухова, отдел создания и оценки объектовинтеллектуальной собственности

(54) СТАБИЛИЗИРУЮЩАЯДОБАВКАДЛЯЩЕБЕНОЧНО-МАСТИЧНОЙАСФАЛЬТОБЕТОННОЙСМЕСИ(57) Реферат:

Изобретение относится к области дорожногостроительства, а именно к стабилизирующимдобавкам, которые используются васфальтобетонных смесях и могут найтиприменение при изготовлении дорожныхпокрытий при использовании щебеночно-мастичногоасфальтобетона (ЩМА).Техническийрезультат - снижение водонасыщенияасфальтобетона при низком показателе стеканиявяжущего, снижение липкости смеси и повышениефизико-механических свойств. Стабилизирующая

добавка для щебеночно-мастичнойасфальтобетонной смеси, включающаяорганическое вяжущее, структурообразовательи воду, в качестве органического вяжущегосодержит парафин, структурообразователя -целлюлозно-бумажные отходы и дополнительновключает известняковыйминеральный порошокпри следующем соотношении компонентов, мас.%: целлюлозно-бумажные отходы 70-80,известняковый минеральный порошок 8-14,парафин 8-12, вода - остальное. 4 табл., 5 ил.

Стр.: 1

RU

2542010

C1

RU

2542010

C1

(19) RU (11) 2 542 010(13) C1RUSSIAN FEDERATION

(51) Int. Cl.C04B 26/26 (2006.01)C04B 14/28 (2006.01)C04B 18/24 (2006.01)

FEDERAL SERVICEFOR INTELLECTUAL PROPERTY

(12)ABSTRACT OF INVENTION

(72) Inventor(s):Glagolev Sergej Nikolaevich (RU),

(21)(22) Application: 2014110302/03, 18.03.2014

(24) Effective date for property rights:18.03.2014

Jadykina Valentina Vasil'evna (RU),Gridchin Anatolij Mitrofanovich (RU),

Priority:(22) Date of filing: 18.03.2014

Sevost'janov Vladimir Semenovich (RU),Trautvain Anna Ivanovna (RU),Jur'ev Petr Viktorovich (RU),

(45) Date of publication: 20.02.2015 Bull. № 5 Sevost'janov Maksim Vladimirovich (RU),

Mail address:308012, g.Belgorod, ul. Kostjukova, 46, BGTU im.V.G. Shukhova, otdel sozdanija i otsenki ob"ektovintellektual'noj sobstvennosti

Tobolenko Sergej Sergeevich (RU)

(73) Proprietor(s):federal'noe gosudarstvennoe bjudzhetnoeobrazovatel'noe uchrezhdenie vysshegoprofessional'nogo obrazovanija "Belgorodskijgosudarstvennyj tekhnologicheskij universitetim. V.G. Shukhova" (RU)

(54) STABILISING ADDITIVE FOR CRUSHED-STONE-MASTIC ASPHALT CONCRETE MIX(57) Abstract:

FIELD: construction.SUBSTANCE: stabilising additive for a crushed-

stone-mastic asphalt concrete mix, including an organicbinder, a structure former and water, the organic binderis paraffin, the structure former is cellulose paperwastes, and additionally it contains a limestone mineralpowder at the following ratio of components, wt %:

cellulose paper wastes 70-80, limestone mineral powder8-14, paraffin 8-12, water - balance.

EFFECT: reduced water saturation of asphaltconcrete at low leak parameter of a binder, reducedstickiness of a mix and improved physical andmechanical properties.

4 tbl, 5 dwg

Стр.: 2

RU

2542010

C1

RU

2542010

C1

Изобретение относится к области дорожного строительства, а именно кстабилизирующим добавкам, которые используются в асфальтобетонных смесях имогут найти применение при изготовлении дорожных покрытий при использованиищебеночно-мастичного асфальтобетона (ЩМА).

Одним из условий получения щебеночно-мастичной асфальтобетонной смеси(ЩМАС) является наличие в ней повышенного количества вяжущего, достаточногодля полного заполнениямежкаменногопространства и для улучшения деформационныххарактеристик. В связи с неизбежным отеканием излишков органического вяжущего впроцессе транспортировки смеси и ее укладки применяются специальныестабилизирующие добавки.

В большинстве составов в качестве стабилизирующих добавок для удержаниядополнительного количества вяжущего в ЩМАС используют свободные илигранулированные волокна (целлюлозные, полимерные или иные). К их числу относятсяимпортные волокнистые добавки, например «TOPCEL» (фирмыCFFGmdH, Германия),а также «VIATOP-66» (фирма JRS GmbH+CO.KG, Германия), состоящие изгранулированных волокон целлюлозы и связующего в виде органического материала(добавки стабилизирующие«TEXNOCEL»и«TOPCEL»для смесейщебеночно-мастичныхасфальтовых. ТУ 5711-0011-38956563-2003, Томский Центр стандартизации,зарегистрирован 03.02.2003 №079/001972; Смирнов Е. Щебеночно-мастичныйасфальтобетон // Автомоб. дороги. - 2001. -№11. - С. 56-57). Недостатком этих добавокявляется высокая стоимость.

Известна стабилизирующая добавка в виде гранул для щебеночно-мастичногоасфальтобетона, включающая органическое вяжущее и структурообразователь, причеморганическое вяжущее выбирают из группы: деготь, битум или битумная эмульсия, ав качестве структурообразователя используют пух подвальный и/или пух распыл,представляющий собой отход хлопчатобумажного производства (ПатентRU№2273615,МПК7 C04B 26/26, 2006).

Недостатком известной добавки является редкость применяемогоструктурообразователя, не способного удовлетворить потребности дорожногостроительства во всех регионах страны.

Известна стабилизирующая добавка для щебеночно-мастичного асфальтобетона(ЩМА), включающая гранулы волокон целлюлозы и окисленный атактическийполипропилен (Патент RU №2348662, МПК7 C08L 95/00, 2008).

Недостатком известной добавки является повышенная липкость, которая усложняетее равномерное распределение в ЩМАС.

Наиболее близким техническимрешением, выбраннымвкачестве прототипа, являетсястабилизирующая добавка для щебеночно-мастичной асфальтобетонной смеси,включающая органическое вяжущее, структурообразователь, гидроксид натрия и воду.В качестве органического вяжущего добавка содержит отход масложировогопроизводства, выбранный из группы: жировая композиция, или госсиполовая смола,или флотогудрон, или техническая олеиновая кислота марки В, а в качествеструктурообразователя используется целлюлозное волокно (Патент RU №2458950,МПК7 C08L 95/00, C08L 91/00, C08K 13/02, 2012).

К основным недостаткам стабилизирующей добавки предложенного прототипаотносится то, что ее использование в составе щебеночно-мастичного асфальтобетонас целью снижения показателя стекания вяжущего приводит к повышениюводонасыщения и, как следствие, снижению физико-механических характеристик

Стр.: 3

RU 2 542 010 C1

5

10

15

20

25

30

35

40

45

щебеночно-мастичного асфальтобетона: предела прочности при сжатии,трещиностойкости, коэффициента внутреннего трения и показателя сцепления присдвиге. Более того, сырье, используемое в качестве структурообразователя, не являетсяраспространенным для большинства регионов, делая экономически нецелесообразнымсоздание предприятия по ее производству во многих областях страны.

Задачей настоящего изобретения является создание стабилизирующей добавки длящебеночно-мастичной асфальтобетонной смеси, позволяющей снизить водонасыщениеасфальтобетона при низком показателе стекания вяжущего, что в комплексе позволитснизить липкость смеси и достигнуть высоких физико-механических свойств.

Задача решается за счет того, что стабилизирующая добавка для щебеночно-мастичной асфальтобетонной смеси, включающая органическое вяжущее,структурообразователь и воду, в качестве органического вяжущего содержит парафин,структурообразователя - целлюлозно-бумажные отходы и дополнительно включаетизвестняковый минеральный порошок при следующем соотношении компонентов,мас.%:

70-85целлюлозно-бумажные отходы8-18известняковый минеральный порошок8-14парафин

остальноевода

Известняковый минеральный порошок, за счет структурирующего влияния напарафин и образования микропористой структуры, снижает показатель стеканиявяжущего. Таким образом, парафин, находясь в тонких прослойках и мелких порах,попадает в область влияния молекул поверхностного слоя минеральной части, врезультате чего снижается липкость гранул добавки. Это приводит к возможностиравномерного распределения стабилизирующей добавки в ЩМА в процессе егоприготовления.

Снижениекоэффициента стекания вяжущегоповышает способность стабилизирующейдобавки сорбировать вяжущее вЩМАиприводит к уменьшениюколичества открытыхпор, заполненных водой, снижая водонасыщение асфальтобетона. Также существенноснижается водонасыщение за счет гидрофобизации целлюлозного волокна парафином,делая нецелесообразным создание предприятия по ее производству во многих областяхстраны.

Задачей настоящего изобретения является создание стабилизирующей добавки длящебеночно-мастичной асфальтобетонной смеси, позволяющей снизить водонасыщениеасфальтобетона при низком показателе стекания вяжущего, что в комплексе позволитснизить липкость смеси и достигнуть высоких физико-механических свойств.

Задача решается за счет того, что стабилизирующая добавка для щебеночно-мастичной асфальтобетонной смеси, включающая органическое вяжущее,структурообразователь и воду, в качестве органического вяжущего содержит парафин,структурообразователя - целлюлозно-бумажные отходы и дополнительно включаетизвестняковый минеральный порошок при следующем соотношении компонентов,мас.%:

70-80целлюлозно-бумажные отходы8-14известняковый минеральный порошок8-12парафин

остальноевода

Известняковый минеральный порошок, за счет структурирующего влияния на

Стр.: 4

RU 2 542 010 C1

5

10

15

20

25

30

35

40

45

парафин и образования микропористой структуры, снижает показатель стеканиявяжущего. Таким образом, парафин, находясь в тонких прослойках и мелких порах,попадает в область влияния молекул поверхностного слоя минеральной части, врезультате чего снижается липкость гранул добавки. Это приводит к возможностиравномерного распределения стабилизирующей добавки в ЩМА в процессе егоприготовления.

Снижениекоэффициента стекания вяжущегоповышает способность стабилизирующейдобавки сорбировать вяжущее вЩМАиприводит к уменьшениюколичества открытыхпор, заполненных водой, снижая водонасыщение асфальтобетона. Также существенноснижается водонасыщение за счет гидрофобизации целлюлозного волокна парафином.Одновременное снижение водонасыщения и показателя стекания вяжущего приводитк повышениюфизико-механических характеристик асфальтобетона: предела прочностипри сжатии, трещиностойкости, коэффициента внутреннего трения и показателясцепления при сдвиге.

Более того, применение в качестве структурообразователя целлюлозно-бумажныхотходов, занимающих большие площади во всех областях страны, значительно снижаетстоимость стабилизирующей добавки, производство которой будет способствоватьулучшению экологической обстановки в стране, что является целесообразным вбольшинстве регионов.

В качестве сырья для получения стабилизирующей добавки использовали:целлюлозно-бумажные отходы (ЦБО), состоящие из отходов бумаги, картона;известняковый минеральный порошок марки МП-1 по ГОСТ Ρ 52129-2003,гранулометрический состав которого представлен в таблице 1; парафин марки Т-3 поГОСТ 23683-89 и воду.

Составы стабилизирующей добавки представлены в таблице 2.

Стабилизирующую добавку готовят следующим образом. Предварительно

Стр.: 5

RU 2 542 010 C1

5

10

15

20

25

30

35

40

45

подготавливают смесь парафина и минерального порошка. Для этого парафинизмельчают, известняковый минеральный порошок высушивают. Полученныекомпоненты смешивают между собой в мешалке в необходимой пропорции. Затемрасчетное количество целлюлозно-бумажных отходов измельчают и смешивают спредварительно подготовленной смесью парафина и минерального порошка.Приготовленную массу гранулируют с помощью пресс-гранулятора с добавлениемводы.

Сцельюизучения влияния состава стабилизирующейдобавкинафизико-механическиехарактеристикищебеночно-мастичного асфальтобетона были произведены испытанияобразцов, приготовленных сиспользованием гранитногощебня, который соответствовалтребованиямГОСТ8267-93 и ГОСТ3344-83, а также песка из отсева дробления гранита,отвечающего требованиямГОСТ8736-93.Вкачествеминеральногопорошкаприменялсяизвестняковый минеральный порошок МП-1, соответствующий требованиям ГОСТ52129-2003. В качестве вяжущего применяли битум вязкий нефтяной дорожный маркиБНД 60/90, соответствующий ГОСТ 22245-90.

Проектирование гранулометрического состава щебеночно-мастичных смесей, сучетом особенностей, можно осуществлять по методике, принятой для обычныхасфальтобетонов согласно ГОСТ 9128-2009.

Расход материалов для приготовления ЩМА принят в соответствии с данными,приведенными в таблице 3.При этомбылоприготовлено 7 смесейЩМА, отличающихсясоставом вводимой стабилизирующей добавки.

Изготовление образцов щебеночно-мастичного асфальтобетона осуществлялосьследующим образом:

- подготовка минеральных материалов (подача и предварительное дозирование,сушка и нагрев до требуемой температуры (общепринятая температура нагревакомпонентов ЩМА примерно на 10°С выше регламентируемой для плотных смесейна основе окисленных битумов согласноГОСТ12801-98), пофракционное дозирование);

- подача холодныхминерального порошка и стабилизирующей добавки, дозированиеих перед подачей в смеситель;

- подготовка битума (разогрев, выпаривание содержащейся в нем влаги и нагрев дорабочей температуры, в необходимых случаях введение поверхностно-активных веществи других улучшающих добавок, дозирование перед подачей в смеситель);

- «сухое» перемешивание горячихминеральныхматериалов с холоднымминеральнымпорошком и стабилизирующей добавкой;

- перемешивание минеральных материалов с битумом;- приготовление образцов асфальтобетона согласно ГОСТ 9128-2009.

Стр.: 6

RU 2 542 010 C1

5

10

15

20

25

30

35

40

45

Результатыиспытанийполученныхобразцовщебеночно-мастичного асфальтобетонас применением стабилизирующей добавки приведены в таблице 4.

Результаты испытаний показали, что щебеночно-мастичный асфальтобетон сиспользованием разработанной стабилизирующей добавки соответствует требованиямГОСТ 31015-2002.

Из таблицы видно, что использование стабилизирующих добавок (составы №3-5)позволяет получитьщебеночно-мастичный асфальтобетон на их основе с оптимальнымсочетанием физико-механических свойств, одновременно снизить водонасыщение,

Стр.: 7

RU 2 542 010 C1

5

10

15

20

25

30

35

40

45

показатель стекания вяжущего при технологических температурах в процессе храненияи транспортировки смеси и, как следствие, липкость. Невысокая липкость добавкипривела к быстрому и равномерному ее распределению в смесищебеночно-мастичногоасфальтобетона, что отразилось на стабильности полученных результатов.

В результате, одновременное снижение показателя стекания вяжущего иводонасыщения щебеночно-мастичного асфальтобетона отразилось на повышениипредела прочности при сжатии при 50°С, при 20°С, показателя сцепления при сдвиге икоэффициента внутреннего трения. Все это свидетельствует о высоких эксплуатационныхи сдвигоустойчивых качествах щебеночно-мастичного асфальтобетона при среднихтемпературах, в которых работает асфальтобетонное покрытие большуючасть времени(60%) в центральном регионе России.

Изменение свойств ЩМА в зависимости от состава стабилизирующей добавкипоясняется графическим материалом, где на фиг. 1 представлен показатель сцепленияпри сдвиге (МПа); фиг. 2 - коэффициент внутреннего трения асфальтобетона; фиг. 3 -водонасыщение образцов, отформованных из смесей (% по объему); фиг. 4 - показательстекания вяжущего (%); фиг. 5 - предел прочности при сжатии при температуре 20°С(МПа).

Если стабилизирующая добавка в своем составе будет содержать целлюлозно-бумажных отходов менее 70%, известнякового минерального порошка более 14% ипарафина более 12%, то щебеночно-мастичный асфальтобетон, полученный сиспользованиемданной стабилизирующейдобавки, не будет удовлетворять требованиямГОСТ31015-2002 по следующимфизико-механическим характеристикам: коэффициентувнутреннего трения и показателю сцепления при сдвиге (состав №2); коэффициентувнутреннего трения, водонасыщению, показателю сцепления при сдвиге и показателюстекания вяжущего (состав №1). Это связано с тем, что увеличение количестваминерального порошка в составе стабилизирующей добавки более 14% приводит кповышению вязкости парафина, его пленка в пограничных слоях поверхностиминерального порошка становится очень тонкой. Вследствие этого увеличиваетсяплотность получаемой стабилизирующей добавки, показатель стекания вяжущегоувеличивается, а водонасыщение ЩМА падает, что способствует ухудшению егофизико-механических характеристик. Более того, увеличение содержания парафина всоставе разрабатываемой добавки более 12% повышает хрупкость ЩМА, снижаетсяпрочность образцов ЩМА при напряжениях сдвига и сжатия.

Если стабилизирующая добавка в своем составе будет содержать целлюлозно-бумажных отходов более 80%, известнякового минерального порошка менее 8% ипарафина менее 8%, то щебеночно-мастичный асфальтобетон, полученный сиспользованиемданной стабилизирующейдобавки, не будет удовлетворять требованиямГОСТ31015-2002 по следующимфизико-механическим характеристикам: коэффициентувнутреннего трения (состав №6); водонасыщению, пределу прочности при сжатии притемпературе 20°С, коэффициенту внутреннего трения и показателю сцепления присдвиге (состав№7). Снижение количества известняковогоминерального порошкаменее8%в составе стабилизирующей добавки не приводит к уменьшению толщиныбитумныхслоев на поверхности минеральных частиц до необходимой величины, а следовательно,не оказывает структурирующего влияния на парафин, что приводит к получению гранулстабилизирующей добавки с повышенной липкостью. При этом распределениестабилизирующей добавки в смеси ЩМА происходит неравномерно, что отражаетсяна стабильности получаемых результатов. Поэтому снижение показателяводонасыщения образцов ЩМА не способствует снижению показателя стекания

Стр.: 8

RU 2 542 010 C1

5

10

15

20

25

30

35

40

45

вяжущего. В свою очередь, уменьшение содержания парафина менее 8% не приводитк гидрофобизации целлюлозного волокна, а следовательно, увеличивает водонасыщение,снижает прочностные характеристики образцов ЩМА с использованиемстабилизирующей добавки составов №6 и №7.

Более того, щебеночно-мастичный асфальтобетон на основе стабилизирующейдобавки состава№5по водонасыщению, пределу прочности при сжатиипри температуре20°С и показателю сцепления при сдвиге имеет минимально возможные значения потребованиям ГОСТ 31015-2002.

Такимобразом, разработанный состав стабилизирующей добавки позволит получитьпокрытие изщебеночно-мастичного асфальтобетона, обладающегонизкимпоказателемстекания вяжущего и низким водонасыщением, используя при этом в качестве исходногосырья общедоступные и недорогие материалы.

Формула изобретенияСтабилизирующая добавка для щебеночно-мастичной асфальтобетонной смеси,

включающая органическое вяжущее, структурообразователь и воду, отличающаясятем, что в качестве органического вяжущего содержит парафин, структурообразователя- целлюлозно-бумажныеотходыидополнительновключает известняковыйминеральныйпорошок при следующем соотношении компонентов, мас.%:

70-80целлюлозно-бумажные отходы8-14известняковый минеральный порошок8-12парафин

остальноевода

Стр.: 9

RU 2 542 010 C1

5

10

15

20

25

30

35

40

45

Стр.: 10

RU 2 542 010 C1

Стр.: 11

RU 2 542 010 C1