Способ приготовления композиции для устройства верхнего слоя дорожного покрытия

 

Использование: дорожно-строительные материалы для устройства верхнего слоя покрытия автомобильных дорог с противогололедным эффектом. Сущность изобретения: способ осуществляется путем смешения минеральных компонентов черного органического вяжущего и антигололедной добавки. В качестве антигололедной добавки применяют порошкообразную водорастворимую смесь алкил-алкенсиликоната щелочного металла и хлоридов щелочных и/или щелочноземельных металлов. Количество добавки составляет 3 - 5% от массы минеральных компонентов. Добавка имеет размер частиц не более 0,2 мм, а массовое отношение алкил-алкенсиликоната щелочного металла к хлориду металла составляет 0,5 - 1,5 : 8,5 - 9,5. Асьфальтобетонное покрытие, изготовленное из композиции по данному способу, предотвращает повторное льдообразование при переходе температур через 0^oС, в 2,8 - 3 раза снижает коррозионное воздействие на металлы и на 40% - на окружающую среду. При этом снижается адгезия льда к покрытию. 3 з. п. ф-лы, 4 табл.

Изобретение относится к дорожно-строительным материалам для устройства верхнего слоя покрытия автомобильных дорог и может быть использовано при приготовлении композиций с противогололедным эффектом.

Известен способ приготовления асфальтобетонной смеси, включающий смешение минеральных материалов со шлам-пастой отходом производства искусственных кож на основе диметилформамида в количестве 1-3% от массы смеси [1] Наиболее близким к предлагаемому является способ приготовления асфальтобетонной смеси, содержащей побочный продукт повторной плавки алюминиевых сплавов на основе хлоридов калия и натрия [2] При эксплуатации асфальтобетонных покрытий, изготовленных из смесей данных составов, наблюдается снижение льда к ним. Однако при этом не происходит предотвращения повторного льдообразования. Кроме того, наблюдается коррозионное воздействие на металлы и вредное воздействие солей на окружающую среду.

В основу изобретения положена задача получить такую композицию для устройства верхнего слоя дорожного покрытия, которая обеспечила бы предотвращение образования гололеда и снижение адгезии к поверхности покрытия, обеспечила бы длительное противогололедное действие при сохранении заданных физико-механических свойств дорожной композиции и снижение коррозионного и экологического воздействия на окружающую среду.

Эта задача решается тем, что в способе приготовления композиции для устройства верхнего слоя дорожного покрытия путем смешения минеральных компонентов, органического вяжущего и антигололедной добавки в качестве последней, согласно изобретению, используют порошкообразную водорастворимую смесь алкил-алкенсиликоната щелочного металла и хлористых солей щелочных и/или щелочноземельных металлов, которую вводят в количестве 3-5% от массы минеральных компонентов. При этом введение порошкообразной водорастворимой смеси осуществляют фракцией не более 0,2 мм, массовое отношение компонентов алкил-алкенсиликоната щелочного металла к хлориду металла составляет 0,5 9,5 1,5 8,5, и алкил-алкенсиликонат щелочного металла характеризуется структурной формулой: - где Ме щелочной металл (в частности, Na или К); R алкил (в частности, метил, этил или пропил) или алкен (в частности, винил); n число звеньев, 3-4.

Смесь хлорида натрия или хлорида кальция с алкил-алкенсиликонатом щелочного металла представляет собой мелкодисперсный водорастворимый порошок, который получают путем смешивания и измельчения исходных компонентов в твердой фазе в стандартном оборудовании, например, в шаровых или стержневых мельницах при 20-100^оС. Размер полученных гранул должен быть не более 0,2 мм, так как более крупные гранулы приводят к образованию выбоин в покрытии, что отрицательно сказывается на его технико-эксплуатационных характеристиках. Соотношение алкил-алкенсиликоната щелочного металла и хлорида металла, равное 0,5 9,5 1,5 8,5, обусловлено тем, что при содержании алкил-алкенсиликоната щелочного металла менее 5 мас. не происходит полного связывания ионов хлора, что пагубно отражается на экологии, при содержании же в смеси алкил-алкенсиликоната щелочного металла более 15 мас. возрастает стоимость антигололедной добавки при сохранении достигнутого эффекта.

При введении в композицию менее 3% антигололедной добавки не происходит предотвращения образования гололеда и снижения адгезии льда к покрытию при температурах от +1^оС до -6^оС, при которых образуется гололедица, введение же более 5% экономически нецелесообразно.

В качестве алкил-алкенсиликоната щелочного металла используют этил, метил, винил или пропил силиконат. Порошкообразный аморфный алкил-алкенсиликонат щелочного металла получают реакцией взаимодействия щелочи с алкилтриалкоксисиланом. Порошкообразный алкил-алкенси- ликонат щелочного металла растворим в воде и имеет следующую структурную формулу: _- где Ме щелочной металл (в частности, Na и К), R алкил (в частности, метил, этил или пропил) или алкен (в частности, винил), n число звеньев, 3-4.

Использование предлагаемого способа приготовления композиции для устройства верхнего слоя дорожного покрытия позволяет получить композицию, усиливающую антигололедный эффект за счет снижения адгезии льда к покрытию, существенно снижающей коррозионное и экологическое воздействие и обеспечивающей длительное противогололедное действие в течение срока службы покрытия с сохранением требуемых эксплуатационных характеристик последнего.

Для приготовления композиции для устройства верхнего слоя дорожного покрытия использовались следующие компоненты: Гранитный щебень фракции 10-20 мм
Песок Мкр. 2,00
Минеральный порошок Дубнинский
Битум нефтяной марки БНД 60/90.

Антигололедная добавка, представляющая собой смесь хлоридов натрия и калия в отношении 80 20 и алкил-алкенсиликоната натрия. Соотношение хлоридов к алкил-алкенсиликонату натрия равно 9 1.

Способ осуществляется следующим образом.

Минеральные материалы (щебень, песок) нагревают до 160^оС, затем добавляют минеральный порошок и антигололедную добавку и перемешивают. После этого вводят битум, нагретый до 150^оС, и перемешивают до однородной массы в течение 3 мин.

Композицию с антигололедной добавкой укладывают в верхние слои дорожного покрытия, чем обеспечивают его антигололедные свойства. По мере износа слоя освобождается определенное количество добавки и, несмотря на выщелачивание, на поверхности покрытия постоянно присутствует активная антигололедная добавка. В качестве наполнителя композиции для дорожного покрытия данная антигололедная добавка очень хорошо распределяется по всему профилю покрытия и при грансоставе не более 0,2 мм очень активна на поверхности верхнего слоя.

Антигололедная добавка позволяет не только снизить адгезию льда к асфальтобетонному покрытию, но и усилить антигололедный эффект за счет предотвращения повторного льдообразования при переходе температуры через 0^оС. Эффект предотвращения повторного льдообразования обеспечивается тем, что непрореагировавшая часть компонента добавки алкил-алкенсиликоната натрия растворяется в растворе хлорида и, снижая поверхность натяжения, играет роль смачивающего агента.

Антикоррозионный эффект композиции, полученный по данному способу, обеспечивается основностью антигололедной добавки, благодаря чему возможно регулировать рН среды на поверхности верхнего слоя дорожной одежды, нейтрализовать кислую реакцию.

В табл. 1 приведены примеры выполнения способа; в табл. 2 свойства полученной композиции; в табл. 3 дана интенсивность плавления льда в растворах хлоридов и предлагаемой добавки; в табл. 4 приведена скорость растворения, связывания ионов хлора и коррозионная активность на металл антигололедных компонентов.

Из табл. 2 видно, что физико-механические свойства композиции для верхнего слоя дорожного покрытия не ухудшаются с добавлением антигололедной добавки.

По сравнению с прототипом предлагаемый способ приготовления композиции для устройства верхнего слоя дорожного покрытия обеспечивает получение материала, снижающего адгезию льда к покрытию, предотвращает повторное льдообразование и снижает коррозионное и экологическое воздействие на окружающую среду.

Формула изобретения

1. СПОСОБ ПРИГОТОВЛЕНИЯ КОМПОЗИЦИИ ДЛЯ УСТРОЙСТВА ВЕРХНЕГО СЛОЯ ДОРОЖНОГО ПОКРЫТИЯ путем смешения минеральных компонентов, черного органического вяжущего и антигололедной добавки на основе хлоридов щелочных и щелочноземельных металлов, отличающийся тем, что в качестве антигололедной добавки используют порошкообразную водорастворимую смесь алкил-алкенсиликоната щелочного металла и хлоридов щелочных и/или щелочноземельных металлов, которую вводят в количестве 3 - 5% от массы минеральных материалов.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что порошкообразная водорастворимая смесь имеет размер частиц не более 0,2 мм.

3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что соотношение алкил-алкенсиликоната щелочного металла и хлорида щелочного и/или щелочноземельного металла в порошкообразной водорастворимой смеси составляет 0,5 - 1,5 : 8,5 - 9,5.

4. Способ по пп. 1 - 3, отличающийся тем, что алкил-алкенсиликонат щелочного металла характеризуется структурной формулой

где Ме - щелочной металл (в частности, Na или К);
R - алкил (в частности, метил, этил или пропил) или алкен (в частности, винил);
n=3-4 - число звеньев.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3