PL235091B1

PL235091B1 - Sposób wytwarzania betonu asfaltowego i beton asfaltowy

Info

Publication number: PL235091B1
Application number: PL426039A
Authority: PL
Inventors: Agnieszka Woszuk; Agn Ieszka Woszuk; Wojciech Franus; Us Wojciech Fran; Paweł Gąsiorek; Krzysztof Błażejewski; Żejewski Krzysztof Bła
Original assignee: Bitum Logistic Spolka Z Ograniczona Odpowiedzialnoscia; Blazejowski Krzysztof; Lubelska Polt
Priority date: 2018-06-22
Filing date: 2018-06-22
Publication date: 2020-05-18
Also published as: PL426039A1

Abstract

Przedmiotem zgłoszenia jest sposób wytwarzania betonu asfaltowego pozwalający na obniżenie temperatury wbudowywania w nawierzchnię asfaltową i beton asfaltowy. Sposób ten polega na tym, że do glinokrzemianu o strukturze heulandytu dodaje się perlit i miesza się, po czym dodaje się wodę i miesza się, powstałą mieszaninę w ilości od 3 do 8% wagowo w stosunku do masy asfaltu dodaje się do upłynnionego asfaltu i miesza się. Osobno rozgrzewa się mieszankę mineralną do temperatury większej lub równiej 120°C. Po czym łączy się pozostałe składniki i miesza się, a następnie powstałą mieszaninę zagęszcza się w temperaturze 110°C - 120°C. Przedmiotem zgłoszenia jest też beton asfaltowy, który składa się z mieszanki mineralnej, asfaltu oraz mieszaniny w postaci glinokrzemianu o strukturze heulandytu i perlitu.

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest sposób wytwarzania betonu asfaltowego i beton asfaltowy do wykonywania nawierzchni drogowych w niższej temperaturze wbudowywania.

Z załącznika do zarządzenia nr 47 Generalnego Dyrektora Dróg Krajowych i Autostrad z dnia 18.11.2014 r. NAWIERZCHNIE ASFALTOWE NA DROGACH KRAJOWYCH WT-2 2014 - część I Mieszanki mineralno-asfaltowe Wymagania Techniczne załącznik nr str. 22, 25, 27, 28 znane są wymagania odnośnie uziarnienia mieszanki mineralnej i zawartości lepiszcza asfaltowego do betonu asfaltowego do warstw podbudowy, wiążącej, wyrównawczej i ścieralnej.

Znanych jest wiele sposobów wytwarzania betonu asfaltowego o niższej temperaturze wbudowywania. Do najbardziej popularnych należą metody polegające na obniżeniu lepkości asfaltu przez zastosowanie wosków, środków chemicznych zwiększających adhezję asfaltu do kruszywa, spienienie asfaltu przez dodatek wody, spienienie asfaltu przez dodatek materiałów zawierających wodę.

Z opisu patentowego nr PL226803(B1) znany jest sposób wytwarzania mieszanki mineralno-asfaltowej, w którym do mieszanki mineralnej dodaje się zeolit modyfikowany wodą, w ilości 0,2%-0,6% w stosunku do masy mieszanki mineralno-asfaltowej a następnie miesza się i dodaje lepiszcze asfaltowe, co pozwala na obniżenie temperatury wbudowywania o 30°C.

Z opisu patentowego nr PL 219042(B1) znany jest sposób wytwarzania betonu asfaltowego w technologii obniżonej temperatury, w którym do upłynnionego asfaltu dodaje się syntetyczny wosk Fischera tropscha w ilości od 2,0% do 3,5%. Po czym upłynniony asfalt miesza się i poddaje się spienieniu wodą a następnie łączy się z mieszanką mineralną podgrzaną do temperatury nie wyższej niż 100°C, co pozwala na obniżenie temperatury wbudowywania betonu asfaltowego od 40 do 60°C.

Z opisu zgłoszenia patentowego nr CN107163592(A) znany jest sposób wytwarzania mieszanki mineralno-asfaltowej w technologii obniżonej temperatury, w którym do upłynnionego asfaltu dodaje się dodatek asfaltowy zawierający od 30% do 70% poliamidu tłuszczo-amidowego lub alifatyczną imidazolinylo - poliaminę, od 20% do 55% alifatycznych poliaminowych kopolimerów tlenku etylenu i od 10% do 15% etylenaminy, w ilości od 3,0 do 5,0% masowo w stosunku do ilości asfaltu. Mieszaninę asfaltu z dodatkiem asfaltowym dodaje się do kruszywa rozgrzanego do temperatury od 135°C do 150°C i miesza się przez czas od 20 do 60 sekund, co pozwala na obniżenie temperatury wytwarzania mieszanki mineralno-asfaltowej od 20 do 50°C.

Z japońskiego opisu zgłoszenia patentowego nr JP2007204726(A) znan y jest sposób wytwarzania mieszanki mineralno-asfaltowej, w którym do kruszywa rozgrzanego do temperatury 150°C dodaje się do mieszalnika rozgrzanego do temperatury 130°C i miesza się. Po czym dodaje się upłynniony asfalt i środek dodatkowy. Stosowany środek dodatkowy składa się ze sztucznego zeolitu wytworzonego z popiołu powstającego ze spalania papieru oraz z wody, alkoholu i gliceryny. Dodaje się go w ilości 2,5-10% w stosunku do masy asfaltu. Zastosowanie omawianego środka dodatkowego zmniejsza temperaturę produkcji mieszanek mineralno-asfaltowych do 130°C.

Znany jest również z artykułu Koenders B.G, Stoker D.A., Bowen C., Groot P., Larsen O., Hardy D., Wilms K. P., Innovativeprocess in asphaltproduction and application to obtain Lower operating temperatures., 2nd Eurasphalt & Eurobitume congress, Book 2, session 3, Barcelona, 2000, sposób wytwarzania mieszanek mineralno-asfaltowych w technologii spieniania asfaltu WAM - Foam. Podstawą procesu jest uzyskanie dwuskładnikowego środka wiążącego, przez wprowadzanie miękkiego oraz twardego spienionego spoiwa w różnych fazach cyklu produkcji mieszanki. Spienienie asfaltu jest rezultatem kontaktu lepiszcza asfaltowego z parą wodną. Woda jest wprowadzana do asfaltu mechanicznie lub pod ciśnieniem. Technologia WAM-Foam obniża temperaturę produkcji mieszanek mineralnoasfaltowych do 100-120°C.

Celem wynalazku jest wykonywanie nawierzchni drogowych w niższej temperaturze wbudowywania.

Istotą sposobu wytwarzania betonu asfaltowego, według wynalazku jest to, że do glinokrzemianu o strukturze heulandytu dodaje się perlit i miesza się, po czym dodaje się wodę i miesza się. Powstałą mieszaninę w ilości od 3 do 8% wagowo w stosunku do masy asfaltu dodaje się do upłynnionego asfaltu i miesza się. Osobno rozgrzewa się mieszankę mineralną do temperatury większej lub równiej 120°C. Następnie dodaje się pozostałe składniki i miesza się. Powstałą mieszaninę zagęszcza się w temperaturze od 110°C do 120°C.

PL 235 091 Β1

Pożądane jest aby glinokrzemianowo-perlitowy dodatek stanowiła mieszanina glinokrzemianu o strukturze heulandytu i perlitu stosunku 4 do 1. Korzystne jest aby glinokrzemianowo-perlitowy dodatek nasączyć wodą w ilości 25% wody masowo w stosunku do masy mieszaniny.

Istotą betonu asfaltowego posiadającego mieszankę mineralną w postaci frakcji grysowej, piaskowej i wypełniacza wapiennego i asfalt, jest to, że składa się z mieszaniny perlitu i glinokrzemianu o strukturze heulandytu w ilości od 3 do 8% wagowych w stosunku do masy asfaltu oraz mieszanki mineralnej i asfaltu.

Korzystnym skutkiem zastosowania wynalazku jest to, że glinokrzemianowo-perlitowy dodatek obniża temperaturę wbudowywania betonu asfaltowego o 20-30°C w porównaniu z temperaturą wbudowywania betonu asfaltowego wytwarzanego w technologii na gorąco, co wpływa na zmniejszenie emisji wyziewów i aerozoli z gorącego betonu asfaltowego oraz zmniejszenie negatywnego wpływu na zdrowie ludzi pracujących przy wbudowywaniu betonu asfaltowego w nawierzchnię drogową. Kolejnym korzystnym skutkiem jest to, że beton asfaltowy wytworzy według wynalazku charakteryzuje się podwyższoną odpornością na działanie wody i mrozu.

Przykład 1

Mieszankę mineralno-asfaltową przeznaczoną na warstwę AC 16 W, KR 3-4 przygotowywano w laboratorium według składu przedstawionego w tabeli 1.

Tabela 1

Składniki mieszanki mineralno-asfaltowej w pierwszym przykładzie wykonania

Nazwa składnika mieszanki	Udział masowy składników w mieszance [%]
MM	MMA
Wypełniacz wapienny	3,5	3,2
Kruszywo drobne 0/2	35,5	33,9
Kruszywo grube 2/8	25	23,9
Kruszywo grube 8/11	16,0	15,3
Kruszywo grube 11/16	20	19,1
Asfalt 35/50		4,6

Gdzie: MM- mieszanka mineralna

MMA- mieszanka mineralno-asfaltowa

Do glinokrzemianu o strukturze heulandytu, o powierzchni właściwej 16 m²-g·¹, powierzchni mezoporów 6,5 m²-g·¹ i objętości mezoporów 0,0400 cm³-g, w ilości 80 g dodano perlit w ilości 20 g i mieszano przez 10 sekund. Następnie dodano 25% wody masowo - 25 g i mieszano przez kolejne 10 sekund. Po czym glinokrzemianowo-perlitowy dodatek w ilości 3% w stosunku do masy asfaltu dodano do asfaltu rozgrzanego do temperatury 150°C i mieszano przez 15 sekund. Następnie do 15 mieszanki mineralnej rozgrzanej do temperatury 140°C dodano asfalt z dodatkiem glinokrzemianowo-perlitowym i mieszano do uzyskania jednolitej mieszaniny. Następnie wykonano próbki i zagęszczano w temperaturze 120°C, po czym wykonano badania. Wytworzony beton asfaltowy poddano badaniom, których średnie wyniki przedstawiono w tabeli 2.

PL 235 091 Β1

Tabela 2

Wartości parametrów betonu asfaltowego wytworzonego w pierwszym przykładzie wykonania

Właściwości		Wyniki badan betonu asfaltowego
AC 16 W z 3% dodatkiem glinokrzemianowoperlitowym	AC 16W zagęszczanego w temperaturze 140°C
Gęstość MMA	[kg/m³]	2608	2612
Gęstość objętościowa MMA	[kg/m³]	2465	2483
Zawartość wolnych przestrzeni	[%]	5,5	4,9
Odporność na deformacje trwałe wg PN-EN 12697-22, metoda B w powietrzu, +60°C 10 000 cykli • WTSair • PRDair		0,11 5,3	0,11 5,5
Odporność na działanie wody i mrozu wg PN-EN 12697-12, przechowywanie w +40°C z jednym cyklem zamrażania, badanie w temp. +25°C	[%]	87	81

Beton asfaltowy AC 16 W z 3% dodatkiem glinokrzemianowo-perlitowym zagęszczany w temperaturze 120°C charakteryzuje się wyższą odpornością na działanie wody i mrozu oraz wyższą odpornością na deformacje trwałe niż beton asfaltowy AC 16 W zagęszczany w temperaturze 140°C.

Przykład 2

Mieszankę mineralno-asfaltową przeznaczoną na warstwę AC 16 W, KR 3-4 przygotowywano w laboratorium według składu przedstawionego w tabeli 3.

Tabela 3

Składniki mieszanki mineralno-asfaltowej w pierwszym przykładzie wykonania

Gdzie: MM- mieszanka mineralna

MMA- mieszanka mineralno-asfaltowa

PL 235 091 Β1

Do glinokrzemianu o strukturze heulandytu, o powierzchni właściwej 19 m²-g·¹, powierzchni mezoporów 7,9 m²-g·¹ i objętości mezoporów 0,0520 cm³-g, w ilości 80 g dodano perlit w ilości 20 g i mieszano przez 10 sekund. Następnie dodano 25% wody masowo - 25 g i mieszano przez kolejne 10 sekund. Po czym glinokrzemianowo-perlitowy dodatek w ilości 8% w stosunku do masy asfaltu dodano do asfaltu rozgrzanego do temperatury 150°C i mieszano przez 15 sekund. Następnie do mieszanki mineralnej rozgrzanej do temperatury 130°C dodano asfalt z dodatkiem glinokrzemianowo-perlitowym i mieszano do uzyskania jednolitej mieszaniny. Następnie wykonano próbki i zagęszczano w temperaturze 110°C, po czym wykonano badania. Wytworzony beton asfaltowy poddano badaniom, których średnie wyniki przedstawiono w tabeli 4.

Tabela 4

Właściwości		Wyniki badań betonu asfaltowego
AC 16 W z 8% dodatkiem glinokrzemianowoperlitowym	AC 16 W zagęszczanego w temperaturze 140°C
Gęstość MMA	[kg/m³]	2606	2612
Gęstość objętościowa MMA	[kg/m³]	2449	2483
Zawartość wolnych przestrzeni	[%]	6,0	4,9
Odporność na deformacje trwałe wg PN-EN 12697-22, metoda B w powietrzu, +60°C 10 000 cykli • WTSair • PRDair		0,12 6,5	0,11 5,5
Odporność na działanie wody i mrozu wg PN-EN 12697-12, przechowywanie w +40°C z jednym cyklem zamrażania, badanie w temp. +25°C	[%]	84	81

Beton asfaltowy AC 16 W z 8% dodatkiem glinokrzemianowo-perlitowym zagęszczony w temperaturze 110°C charakteryzuje się wyższą odpornością na działanie wody i mrozu niż beton asfaltowy AC 16 W zagęszczany w temperaturze 140°C.

Claims

Zastrzeżenia patentowe

1. Sposób wytwarzania betonu asfaltowego z mieszanki mineralnej w postaci frakcji grysowej, piaskowej i wypełniacza wapiennego oraz asfaltu, znamienny tym, że do glinokrzemianu o strukturze heulandytu dodaje się perlit, i miesza się, po czym dodaje się wodę i miesza się, a następnie powstałą mieszaninę w ilości od 3 do 8% wagowo w stosunku do masy asfaltu

PL 235 091 B1 dodaje się do upłynnionego asfaltu i miesza się, przy czym osobno rozgrzewa się mieszankę mineralną do temperatury większej lub równiej 120°C, po czym dodaje się pozostałe składniki w postaci asfaltu z dodatkiem glinokrzemianu o strukturze heulandytu i perlitu i miesza się, a następnie powstałą mieszaninę zagęszcza się w temperaturze od 110°C do 120°C.
2. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że stosunek glinokrzemianu o strukturze heulandytu do perlitu wynosi wagowo 4:1.
3. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że do mieszaniny glinokrzemianu o strukturze heulandytu i perlitu dodaje się wodę w ilości 25% wagowo w stosunku do masy mieszaniny.
4. Beton asfaltowy posiadający mieszankę mineralną w postaci frakcji grysowej, piaskowej i wypełniacza wapiennego i asfalt, znamienny tym, że składa się z mieszaniny perlitu i glinokrzemianu o strukturze heulandytu w ilości od 3 do 8% wagowych w stosunku do masy asfaltu oraz mieszanki mineralnej i asfaltu.