Вяжущее

 

Изобретение относится к вяжущим и может быть использовано для производства асфальтосеробетонных смесей на его основе при устройстве покрытий автомобильных дорог, аэродромов. Технический результат: улучшение физико-механических характеристик вяжущего и повышение прочностных характеристик асфальтобетонов на их основе. Вяжущее содержит битум и серу и дополнительно содержит смолу пиролиза бензина, при следующем соотношении компонентов, мас.%: битум 56,905-58,095, сера 36,905-39,6, смола пиролиза бензина 2,5-6,19. 4 табл., 1 ил.

Изобретение относится к вяжущим и может быть использовано для производства асфальтосеробетонных смесей на его основе при устройстве покрытий автомобильных дорог, аэродромов.

Известны серобитумные вяжущие для асфальтобетонов, включающие битум и серу, являющуюся модификатором свойств асфальтов и смол, а также наполнителем битуминозных масс (см. SU 1270140. Способ приготовления асфальтосеробетонной смеси, С 04 В 26/26, опубл. 15.11.86, БИ № 42 [1], SU 1474133. Способ приготовления литой асфальтобетонной смеси, С 04 В 26/26, опубл. 1989, БИ № 15 [2]. Асфальтобетон на серно-битумном вяжущем, Н.Н.Сидоренко, А.Б.Лолаев, Ю.А.Иванов. Автомобильные дороги, 1983, № 1, с. 6, 7 [3]. Указанные вяжущие имеют низкую температуру размягчения и дуктильности, а асфальтобетоны, приготовленные на их основе, вследствие этого имеют недостаточно высокую прочность.

Наиболее близким аналогом предлагаемого вяжущего является вяжущее в соответствии с [3]. Указанное вяжущее имеет следующий состав: битум 50-90%, сера 10-50%.

Задачей изобретения является улучшение физико-механических характеристик вяжущего и повышение прочностных характеристик асфальтобетонов на их основе.

Задача решается введением в состав вяжущего, содержащего битум и серу, тяжелой смолы пиролиза бензина, при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Битум 56,905-58,095

Сера 36,905-39,6

Смола пиролиза бензина 2,5-6,19

Для получения вяжущего были взяты следующие компоненты: битум марки БНД 90/130, ГОСТ 22245-90; сера ГОСТ 126-76; смола пиролиза бензина ТУ 381021256-89.

Смола пиролиза бензина представляет собой отход прямогонного пиролиза бензина производства ОАО “Нижнекамскнефтехим”; прямогонный пиролиз бензина описан в источниках Основы технологии нефтехимического синтеза. Сб. статей под ред. А.И.Динцеса, Л.А.Потоловского. - М., 1960 [4], Гудков С.Ф. Переработка углеводородов природных и попутных газов. - М. 1960 [5]. Для анализа количественного и качественного состава смолы проведены хромато-масс-спектроскопические исследования, а также использованы методы ИК-спектроскопии, термогравиметрического (ТГА) и дифференциально-термического анализа (ДТА). Исследования проводились на хромато-масс-спектрометре IncosSOB и Finnigan MAT212. Была использована хроматографическая колонка с привитой фазой SE-30 длиной 50 м, диаметром 0,25 мм. Температура инжектора типа Split/Splitless 250°C; температуру колонки изменяли по программе; температура ионного источника 150°С; газ-носитель - гелий. Исследовались толуольные растворы пиролизной смолы, поскольку в толуоле происходит ее полное растворение. В процессе качественных исследований установлено, что летучая фракция пиролизной смолы представляет собой сложную смесь, содержащую в основном поликонденсированные соединения типа нафталина, антрацена, пирена, различных бифенилов, а именно следующие компоненты: нафталин, метилнафтолин, аценафтен, этилнафталин, фенантрен, антрацен.

Для количественной идентификации компонентов летучей части получены хроматограммы с введением внутреннего стандарта (1,2 мас.% нафталина). Установлено, что летучая часть пиролизной смолы, прошедшая через газовый хроматограф, составляет около 25% от общей ее массы. Хромато-масс-спектрограмма образца пиролизной смолы представлена на чертеже; анализ спектра (количественный состав) представлен в Таблице 1. Практически все конденсированные соединения смолы (тяжелая фракция) имеют ненасыщенные связи (С=С), поэтому при определенных температурных условиях могут вступать во взаимодействие с серой. Нелетучие фракции смолы служат для образования олигомеров по схеме:

Процесс приготовления вяжущего осуществлялся в следующей последовательности.

К расплавленному битуму с температурой 120-140°С добавляли при перемешивании предварительно расплавленную серу с температурой 120-140°С. Температурный режим выбран из расчета необходимой температуры плавления серы (нижний предел) и пороговой температуры выделения газообразных отходов серы и сероводорода (140°С). К полученной массе добавляли смолу пиролиза бензина; полученную массу перемешивали в течение одного часа в лопастной мешалке до получения однородной смеси. Из полученной массы готовили образцы и проводили испытания по ГОСТ 11501-78, 11505-75, 11506-73.

Ниже приведены примеры приготовления вяжущего по описанному способу с разным количественным составом его компонентов, отраженные в Таблице 2.

Пример 1. В 243,18 г (57,9 мас.%) битума вводят 166,32 г (39,6 мас.%) серы и смолу пиролиза в количестве 10,5 г (2,5 мас.%).

Пример 2. В 244 г (58,095 мас.%) битума вводят 160 г (38,095 мас.%) серы и смолу пиролиза в количестве 16 г (3,810 мас.%).

Пример 3. В 241,5 г (57,5 мас.%) битума вводят 157,5 г (37,5 мас.%) серы и смолу пиролиза в количестве 21 г (5,0 мас.%).

Пример 4. В 239, г (56,905 мас.%) битума вводят 155 г (36,906 мас.%) серы и смолу пиролиза в количестве 26 г (6,190 мас.%).

Полученные физико-механические характеристики вяжущего с разным его количественным составом приведены в Таблице 3.

В Таблице 4 приведены физико-механические характеристики сероасфальтобетона (прототип) и серосмолоасфальтобетона с использованием вяжущего в соответствии с изобретением.

Как видно из таблиц 3, 4, улучшены физико-механические характеристики вяжущего и потребительские характеристики асфальтобетона с его использованием. Верхний предел температуры синтеза вяжущего ниже температуры выделения газообразных оксидов серы и сероводорода, что делает процесс приготовления вяжущего более экологичным и безопасным для персонала производства. Вследствие уменьшения температуры приготовления вяжущего уменьшается энергопотребление его производства.

Источники информации

1. SU 1270140. Способ приготовления асфальтосеробетонной смеси, С 04 В 26/26, опубл. 15.11.86, БИ № 42.

2. SU 1474133. Способ приготовления литой асфальтобетонной смеси, С 04 В 26/26, опубл. 1989, БИ № 15.

3. Асфальтобетон на серно-битумном вяжущем. Н.Н.Сидоренко, А.Б.Лолаев, Ю.А.Иванов. Автомобильные дороги, 1983, № 1, с. 6, 7 - прототип.

4. Основы технологии нефтехимического синтеза. Сб. статей под ред. А.И.Динцеса, Л.А.Потоловского. М., 1960.

5. Гудков С.Ф. Переработка углеводородов природных и попутных газов. М., 1960.

Формула изобретения

Вяжущее, содержащее битум и серу, отличающееся тем, что оно дополнительно содержит смолу пиролиза бензина при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Битум 56,905-58,095

Сера 36,905-39,6

Смола пиролиза бензина 2,5-6,19

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5

NF4A Восстановление действия патента СССР или патента Российской Федерации на изобретение

Дата, с которой действие патента восстановлено: 10.12.2007

Извещение опубликовано: 10.12.2007        БИ: 34/2007