Самовосстанавливающийся дорожный бетон

МИНИСТЕРСТВО ЮСТИЦИИ РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ИННОВАЦИОННОМУ ПАТЕНТУ крупный и мелкий заполнитель, а в качестве вяжущего содержит белитовый цемент, при следующем соотношении компонентов, мас.Крупный заполнитель 45-55 Мелкий заполнитель 15-45 Белитовый цемент 10-30 Вода остальное Белитовый цемент имеет следующий состав,мас. двухкальциевый силикат 2 60-85 трехкальциевый силикат 3 10-34 трехкальциевый алюминат С 3 А 3-5 четырехкальциевый алюмоферрит 4 2-7 В качестве основных клинкерных компонентов для белитового цемента при помоле используют техногенные твердые промышленные отходы,прошедшие термическую обработку при основном производстве доменные,фосфорные,сталелитейные шлаки, шлаки цветной металлургии,бокситовые шламы, золы, золошлаковые смеси ТЭС, клинкерную пыль, фосфогипс, карбидную известь, гашенную известь. В качестве крупного и/или мелкого заполнителя используют фрезерованный асфальтобетонный лом в количестве 20 - 35.(72) Асматулаев Борис Айсаевич Асматулаев Руслан Борисович Чумаченко Виктор Иванович Сариев Бауржан Набижанович Асматулаев Нурсултан Борисович Асматулаев Фараби Русланович(73) Товарищество с ограниченной ответственностью Казахский научноисследовательский и проектный институт дорожнотранспортных проблем ДОРТРАНС(57) Изобретение относится к возведению дорожных покрытий с системой восстановления структуры бетона, нарушенной в результате негативного воздействия транспортных средств и морозного пучения. Технический результат - упрощение процесса восстановления эксплуатационных качеств бетона и расширение технологических возможностей достигается тем, что самовосстанавливающийся дорожный бетон,содержащий заполнитель,вяжущее и воду, согласно изобретению, включает Изобретение относится к возведению дорожных покрытий с системой восстановления структуры бетона, нарушенной в результате негативного воздействия транспортных средств и морозного пучения. Известен бетон, в состав которого введено вещество, содержащее литий, улучшающее его эксплуатационные свойства и ослабляющее растрескивание бетона в результате его расширения. При этом инициируют миграцию указанного вещества в бетоне посредством воздействия электрического поля (заявка РФ на изобретение 94046094, кл. Е 04 В 1/64, 1996). Недостатком данного решения является сложность реализации и необходимость создания электрического поля. Известен бетон на основе заполнителя и вяжущего. Для восстановления эксплуатационных качеств бетона на его поверхность наносят электролит и прикладывают электрический потенциал для обеспечения миграции ионов хлора из бетона в электролит. Электролит образован смешиванием волокнистой целлюлозной массы с жидкостью, в качестве которой используют воду или водный раствор гидроксида кальция (Патент РФ 2019654, кл. Е 04 В 1/70, 1994). Восстановление эксплуатационных качеств указанного бетона характеризуется сложностью и требует значительных материальных затрат. Необходимость прикладывания электрического потенциала сужает технологические возможности при восстановлении эксплуатационных качеств бетона. Задачей изобретения является разработка состава дорожного бетона с системой восстановления от транспортных деструкций и деструкций от морозного пучения. Технический результат - упрощение процесса восстановления эксплуатационных качеств бетона и расширение технологических возможностей достигается тем, что самовосстанавливающийся дорожный бетон,содержащий заполнитель,вяжущее и воду, согласно изобретению, включает крупный и мелкий заполнитель, а в качестве вяжущего содержит белитовый цемент, при следующем соотношении компонентов, мас.Крупный заполнитель 45-55 Мелкий заполнитель 15-45 Белитовый цемент 10-30 Вода остальное Белитовый цемент имеет следующий состав,мас.двухкальциевый силикат 2 60 - 85 трехкальциевый силикат 3 10-34 трехкальциевый алюминат С 3 А 3-5 четырехкальциевый алюмоферрит 4 2-7 В качестве основных клинкерных компонентов для белитового цемента при помоле используют техногенные твердые промышленные отходы,прошедшие термическую обработку при основном производстве доменные,фосфорные,сталелитейные шлаки, шлаки цветной металлургии,бокситовые шламы, золы, золошлаковые смеси 2 ТЭС, клинкерную пыль, фосфогипс, карбидную известь, гашенную известь. В качестве крупного и/или мелкого заполнителя используют фрезерованный асфальтобетонный лом в количестве 20 - 35. Изобретение поясняется графиками, где на фиг.1 представлена кинетика набора прочности медленнотвердеющих бетонов на основе белитового шламового цемента(после 200 циклов замораживания - оттаивания, прочность бетона полностью восстанавливается в течение 3-х месяцев последущего твердения в нормальных условиях) на фиг.2 - влияние замораживания - оттаивания на прочность медленно-твердеющего дорожного бетона из белитового цемента на шлаке на фиг.3 кинетика набора прочности дорожного бетона на основе медленнотвердеющего белитового цемента из зол уноса ТЭС после 200 циклов замораживания оттаивания. При производстве цементного клинкера происходит взаимодействие с аО свободных окислов и образование главнейших цементных минералов в следующей последовательности 2 аО 2-двухкальциевый силикат или 2 (белит),3 аОА 23 -трехкальциевый алюминат или 3 А(целит),4 аОА 2323-четырехкальциевый алюмоферрит или 4 и 32 трехкальциевый силикат или 3 (алит). Использование в качестве вяжущего для дорожного бетона белитового цемента упрощает процесс восстановления эксплуатационных качеств бетона и способствует образованию системы восстановления от транспортных деструкций и деструкций от морозного пучения. Готовят самовосстанавливающийся дорожный бетон путем перемешивания исходных компонентов до однородного состояния. В качестве крупного заполнителя используют щебень или гравий. В качестве мелкого заполнителя - песок, песчаную смесь, отсев от дробления горных пород. С целью ресурсосбережения в качестве крупного и/или мелкого заполнителя в зависимости от фракции используют фрезерованный асфальтобетонный лом в количестве 20 - 35. Воду добавляют до оптимальной влажности. Результаты испытания на морозостойкость дорожных блоков, изготовленных из заявленного состава, приведены в таблице. Из таблицы видно,что дорожные бетоны с белитовыми цементами на основе шламового вяжущего обладают высокой морозостойкостью. Аналогичные результаты получены и по дорожным бетонам, включающим белитовые цементы из шлаков и зол уноса ТЭС. По показателям морозостойкости дорожные бетоны удовлетворяют требованиям ГОСТ 10060.495 и в зависимости от их состава (содержания белитового цемента) могут быть использованы в различных слоях дорожной одежды и на всей территории Казахстана. Однако с увеличением количества циклов попеременного замораживания оттаивания, а также с уменьшением количества белитового цемента наблюдается, хотя не значительное, снижение прочности дорожного бетона. Но если учесть, что набор прочности дорожного бетона на основе медленнотвердеющего белитового цемента не ограничивается возрастом 90 сут, а имеет тенденцию к дальнейшему увеличению,то сомнений в гарантированной морозостойкости оснований и покрытий из дорожных бетонов не возникает. Подтверждением этого могут служить результаты испытаний дорожного бетона. На рисунках приведены данные, полученные после испытания медленнотвердеющих бетонов на основе белитового шламового цемента после 200 циклов замораживания - оттаивания, прочность бетона полностью восстанавливается в течение 3-х месяцев поледущего твердения в нормальных условиях(фиг.1) влияние замораживания - оттаивания на прочность медленно-твердеющего дорожного бетона из белитового цемента на шлаке (фиг.2) кинетика набора прочности дорожного бетона на основе медленнотвердеющего белитового цемента из зол уноса ТЭС после 200 циклов замораживания оттаивания (фиг.3). Из рисунков видно, что дорожные бетоны на основе белитовых цементов из шламов, шлаков и зол уноса ТЭС обладают способностью не только восстанавливать потерянную прочность от отрицательного действия замораживания оттаивания, но и в дальнейшем твердеть, что объясняется плотной структурой белитового цементного камня и составом новообразований с преобладанием низкоосновных гидросиликатов кальция. Таким образом, изучение физико-механических свойств дорожных бетонов на основе медленнотвердеющих белитовых цементов позволяет сделать следующие выводы- дорожные бетоны на основе белитовых медленнотвердеющих цементов, по своим физикомеханическим показателям удовлетворяют требованиям СНиП РК 3.03-09-2003 для устройства однослойного и верхнего слоя двухслойного покрытия на дорогах всех технических категорий дорожные бетоны на основе медленнотвердеющих белитовых цементов обладают пониженным модулем упругости, но повышенным пределом прочности при изгибе по сравнению с бетонами на основе портландцемента тех же классов, что является одним из критериев долговечности дорожных бетонов и устойчивости дорожной конструкции- продолжительный в течение ряда лет набор прочности медленнотвердеющих дорожных бетонов на основе белитовых цементов обеспечивает таким слоям дорожных одежд постоянное увеличение сопротивляемости возрастающим во времени нагрузкам от действия автотранспорта и количества циклов попеременного замораживания - оттаивания,действующих разрушительно на материал дорожных конструкций, что является критерием долговечности дорожных бетонов на белитовых цементах и соответственно дорожной конструкции. Таблица Состав дорожного бетона, мас. ж, МПа 50 циклов Щебень Песок Белито- Вода 90 сут. ж Снижение контрол, МПа прочн.,фракц. Мкр 2,5 вый образец 5-20 мм цемент из бокситового шлама 48 15 30 7 41,8 41,8 0 45 24 25 6 35,6 35,5 0,3 55 19 20 6 23,8 23,6 0,8 45 35 15 5 15,2 14,9 1,9 45 40 10 5 7,3 7,1 2,7 ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ 1. Самовосстанавливающийся дорожный бетон,содержащий заполнитель, вяжущее и воду,отличающийся тем, что он включает крупный и мелкий заполнитель, а в качестве вяжущего содержит белитовый цемент, при следующем соотношении компонентов, мас. Крупный заполнитель 45-55 Мелкий заполнитель 15-45 Белитовый цемент 10-30 Вода остальное 2. Самовосстанавливающийся дорожный бетон по п.1, отличающийся тем, что белитовый цемент имеет следующий состав, мас. двухкальциевый силикат 2 60-85 трехкальциевый силикат 3 10-34 трехкальциевый алюминат С 3 А 3-5 четырехкальциевый алюмоферрит 4 2-7 3. Самовосстанавливающийся дорожный бетон по п.п.1 или 2, отличающийся тем, что в качестве основных клинкерных компонентов для белитового цемента при помоле используют техногенные твердые промышленные отходы, прошедшие термическую обработку при основном производстве доменные,фосфорные,сталелитейные шлаки, шлаки цветной металлургии,бокситовые шламы, золы, золошлаковые смеси ТЭС, клинкерную пыль, фосфогипс, карбидную известь, гашеную известь. 4. Самовосстанавливающийся дорожный бетон по п.п.1-3, отличающийся тем, что в качестве крупного заполнителя используют щебень или гравий, а в качестве мелкого заполнителя - песок,песчаную смесь, отсев от дробления горных пород. 5. Самовосстанавливающийся дорожный бетон по п.п.1-4, отличающийся тем, что в крупный и/или мелкий заполнитель добавляют фрезерованный асфальтобетонный лом в количестве 20-35.