Способ модификации битумов

 

Изобретение относится к способам модификации битумов и может быть использовано в нефтеперерабатывающей промышленности и промышленности строительных материалов. Сущность: в битум вводят основание Манниха в количестве 0,1 - 0,5% от массы битума и перемешивают в роторно-пульсационном аппарате с частотой динамических пульсаций 400 - 3000 Гц в интервале температур 120 - 240°С при времени пребывания смеси в роторно-пульсационном аппарате 0,20- 2,55 с. Технический результат - повышение качества битума и производимого из него асфальтобетона. 3 табл.

Изобретение относится к области модификации углеводородных связующих материалов, таких как битумы, асфальты, гудроны, и может быть использовано в нефтеперерабатывающей и строительной промышленностях.

Известен способ модификации битума полимерами, основанный на смешении готового битума с раствором каучука ["Автомобильные дороги", N7, июль 1998 г. "Об опыте применения битумов, модифицированных полимерами", с. 10-12].

К недостаткам этого способа относятся: снижение температуры размягчения битума из-за наличия в нем растворителя каучука, увеличение стоимости процесса, обусловленное необходимостью установки реактора для приготовления раствора каучука, достаточно высокий расход полимера - 2-5% к массе битума, дополнительные затраты на приобретение растворителя полимера (масло или дизельное топливо) 10-15% к массе битума.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к заявляемому изобретению является способ модификации битумов путем введения аминного активатора (анилиновой смолы). Смешение этих компонентов ("битум - аминный активатор") производят в отдельном реакторе при температуре 120-140^oC в течение 40-60 мин [Патент РФ N 2063990, C 08 L 95/00, C 04 B 26/26//C 04 B 111:20, Бюл. N 20, 1996 г.].

К недостаткам известного способа относятся: достаточно высокая стоимость процесса, обусловленная необходимостью установки дополнительного оборудования, достаточно большое количество вводимого аминного активатора адгезии - 1,0-1,5% к массе битума, низкая эффективность модифицирования битума: последний имеет сравнительно неширокий интервал пластичности, сравнительно низкие показатели пенетрации П₂₅ и растяжимости Д₂₅.

Предлагаемое изобретение решает техническую задачу повышения качества битума и получаемого из него асфальтобетона (повышение адгезионных свойств, повышение значений показателей: пенетрация при 25^oC и 0^oC, растяжимость при 25^oC, прочность при сжатии при 50^oC и 20^oC, коэффициенты водостойкости при длительном и кратковременном водонасыщении; понижение значений показателей набухания и водонасыщаемости).

Сущность изобретения заключается в том, что в известном способе модификации битумов, включающем введение в битум аминного модификатора с последующим перемешиванием полученной смеси, согласно изобретения в качестве аминного модификатора вводят основание Манниха в количестве 0,1-0,5% от массы битума с последующим перемешиванием в роторно-пульсационном аппарате с частотой динамических пульсаций 400-3000 Гц в интервале температур 100-240^oC при времени пребывания смеси в роторно-пульсационном аппарате 0,20-2,55 с.

Основание Манниха - 2,6-ди-третбутил-4-диметиламинометилфенол C₁₇H₂₉ON - кристаллический порошок от белого до желтоватого цвета Т_пл - 100-101^oC.

Молекулярный вес - 263.

Массовая доля основного вещества не менее 93%.

Плотность при 20^oC 1011 кг/м³.

Для производства битума модифицированного можно использовать готовый битум различных марок, например БНД 60/90.

Способ осуществляют следующим образом.

В линию выхода готового битума из окислительной колонны дозировочным насосом подают основание Манниха в количестве 0,1-0,5% от массы битума. Основание Манниха поступает из реактора, где этот компонент плавится, нагреваясь до температуры 100^oC. Смешение битума и расплава основания Манниха производят в роторно-пульсационном аппарате при частоте динамических пульсаций жидкостного потока - 400-3000 Гц в интервале температур 100-240^oC при времени пребывания смеси в роторно-пульсационном аппарате 0,20-2,55 с, режим течения потока в радиальном направлении роторно-пульсационного аппарата характеризуется значением показателя критерия Тейлора от 50 до 250.

Пример 1. В линию выхода готового битума из окислительной колонны дозировочным насосом подают 0,25% основания Манниха на смесь. Затем роторно-пульсационным аппаратом смесь перемешивают при температуре 100^oC с частотой динамических пульсаций 1000 Гц при времени пребывания смеси в роторно-пульсационном аппарате 0,62 с. Свойства полученного битума приведены в таблице 1. В таблице 2 приведены свойства полученного битума с добавкой 0,25 мас. % основания Манниха при различной частоте динамических пульсаций и времени пребывания смеси в роторно-пульсационном аппарате 0,62 с.

В таблице 3 приведены свойства асфальтобетонов, полученных с применением вяжущего из смеси "битум - основание Манниха", подвергнутой смешению при f= 1000 Гц и разном содержании основания Манниха в исходном битуме.

Требования ГОСТ 22245-90 для битума марки БНД 60/90; свойства битума без добавления основания Манниха и без обработки в роторно-пульсационном аппарате; свойства битума из описания прототипа приведены в таблице 1.

Из таблиц 1, 2 видно, что модифицированный по предлагаемому способу битум не только соответствует требованиям ГОСТа 22245-90 для БНД 60/90, но и превосходит эти требования по таким показателям, как пенетрация при 25^oC и 0^oC и температура хрупкости, а также по всем показателям превосходит прототип.

Асфальтобетон, полученный с применением битума, модифицированного по предлагаемому способу, соответствует требованиям ГОСТ 9128-84, превосходит эти требования по такому показателю, как водонасыщаемость, имеет высокие значения показателей: прочность при сжатии при 50^oC и 20^oC, коэффициент водостойкости при длительном и кратковременном водонасыщении; имеет малые значения показателей: набухаемость и водонасыщаемость. По всем показателям асфальтобетон, полученный с применением битума, модифицированного по предлагаемому способу, превосходит прототип (см. таблицу 3).

Предлагаемое изобретение может быть реализовано в дорожном, аэродромном и гражданском строительстве, в качестве вяжущего при приготовлении асфальтобетонных смесей, черного щебня, для устройства конструктивных слоев дорожных покрытий методом пропитки и устройства поверхностной обработки дорожных покрытий.

Формула изобретения

Способ модификации битумов путем введения в битум аминного модификатора с последующим перемешиванием полученной смеси, отличающийся тем, что в качестве аминного модификатора вводят основание Манниха в количестве 0,1 - 0,5% от массы битума, перемешивание осуществляют в роторно-пульсационном аппарате с частотой динамических пульсаций 400 - 3000 Гц в интервале температур 100 - 240^oC при времени пребывания смеси в роторно-пульсационном аппарате 0,20 - 2,55 с.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3