Стабилизирующая добавка для щебеночно-мастичной асфальтобетонной смеси и способ ее получения
Владельцы патента RU 2312116:
Общество с ограниченной ответственностью "Научно-производственное объединение "Нефтепромхим" ООО "НПО "Нефтепромхим" (RU)
Группа изобретений относится к стабилизирующим добавкам на основе битума, которые используются в асфальтобетонных смесях и могут найти применение при изготовлении дорожных покрытий при использовании щебеночно-мастичных асфальтобетонов. Стабилизирующая добавка для щебеночно-мастичной асфальтобетонной смеси в виде гранул, включающая битум и структурообразователь, в качестве структурообразователя содержит предварительно обработанную льняную солому (ПОЛС) при соотношении ПОЛС: битум как (1-3):(1-2) соответственно. Добавка может дополнительно содержать реагент Неозон Д при следующем соотношении компонентов, мас.%:
В способе получения указанной добавки, включающем смешение битума и структурообразователя и гранулирование, в качестве структурообразователя берут льняную солому, которую предварительно замачивают в щелочном растворе, содержащем поверхностно-активное вещество (ПАВ), затем подвергают термомеханохимической активации, промывают, сушат, распушают. Достигается расширение функциональных возможностей стабилизирующей добавки. 2 н. и 1 з.п. ф-лы, 3 табл.
Изобретение относится к стабилизирующим добавкам на основе битума, которые используются в асфальтобетонных смесях и могут найти применение при изготовлении дорожных покрытий при использовании щебеночно-мастичных асфальтобетонов.
Битум является традиционно основной добавкой при строительстве дорожного полотна (устройстве верхнего слоя автодорог, мостов). Однако для улучшения его технологических и эксплуатационных характеристик (физико-механических свойств) в него вводят различные модифицирующие добавки, наполнители.
Известна стабилизирующая добавка, включающая битум и модификатор, в качестве которого используют этиленпропиленовый эластомер, и инертный наполнитель, такой как слюда, карбонат кальция. Композицию изготавливают в виде гранул (Патент США №4829109).
Недостатками известной добавки является то, что резиновая крошка может выделяться из покрытия в процессе формования полотна и эксплуатации.
Известна стабилизирующая добавка для щебеночно-мастичного асфальтобетона, включающая битум, полимер, минеральное масло, резиновую крошку (Патент РФ №2158742). Добавку получают в виде твердой массы, которая хорошо режется и может быть легко введена в заданном соотношении в разогретый битум.
Недостатком известной добавки является дороговизна и повышенная липкость.
Наиболее близкой по технической сущности и достигаемому эффекту является стабилизирующая добавка для щебеночно-мастичного асфальтобетона в виде гранул, включающая битум и в качестве структурообразователя подвальный и/или пух распыл, представляющий собой отход хлопчатобумажного производства, при следующем соотношении компонентов состава, мас.%:
| Указанный отход | - 60-90 |
| Битум | - остальное |
(Патент РФ №2273615, С08L 95/00, 2006 г.).
Недостатком известной стабилизирующей добавки является малотоннажность подвального пуха и пуха распыла, не позволяющая удовлетворить потребность дорожного строительства.
Задачей изобретения является создание стабилизирующей добавки для щебеночно-мастичной асфальтобетонной смеси, обладающей способностью сорбировать вяжущее в асфальтобетонных смесях на базе дешевых исходных компонентов, являясь одновременно армирующим и структурообразующим ингредиентом, получаемой в гранулированной форме, удобной при транспортировке и дозировании в щебеночно-мастичную асфальтобетонную смесь при условии ее равномерного распределения в технологической массе.
Поставленная задача решается так, что стабилизирующая добавка для щебеночно-мастичной асфальтобетонной смеси в виде гранул, включающая битум и структурообразователь, в качестве структурообразователя содержит предварительно обработанную льняную солому (ПОЛС) при соотношении ПОЛС: битум как (1-3):(1-2) соответственно.
В варианте стабилизирующая добавка по п.1 дополнительно содержит реагент Неозон Д при следующем соотношении компонентов, мас.%:
| Стабилизирующая добавка по п.1 | - 95-99 |
| Неозон Д | - остальное, |
а также так, что в способе получения стабилизирующей добавки по п.1, включающем смешение битума и структурообразователя и гранулирование, в качестве структурообразователя берут льняную солому, которую предварительно замачивают в щелочном растворе, содержащем поверхностно-активное вещество (ПАВ), затем подвергают термомеханохимической активации, промывают, сушат, распушают.
Подготовку льняной соломы осуществляют следующим образом. В бучильный чан с рубашкой и перемешивающим устройством помещают расчетное количество льняной соломы, водный раствор щелочи NaOH 1,5-3,0% концентрации с добавлением поверхностно-активного вещества (ПАВ) - 0,5-1%. Замачивание ведут в течение 15-60 минут при Т=100°С, гидромодуль 1: 20. Полученный продукт в виде водяной пульпы подают в термомеханохимический активатор, где обрабатывают в течение 5-12 минут при температуре 100°С. Затем полученную полуцеллюлозу промывают умягченной водой с целью удаления остатков щелочи, сушат до влажности 6% и распушают. Получают предварительно обработанную льняную солому (ПОЛС).
В качестве ПАВ берут, например, синтанол АЛМ-10 по ТУ 6-14-864-88.
В качестве льняной соломы берут лен-межеумок, лен-долгунец, лен-кудряш.
Приводим конкретный пример обработки льняной соломы.
Пример 1. Берут 1 кг соломы льна-кудряша. Замачивают в 20 л 3%-ного водного раствора NaOH и 0,5% синтанола АЛМ-10 при температуре 100°С в течение 15 минут. Затем подвергают термомеханохимической активации, пропуская через модифицированный лабораторный аппарат АШ-50, при температуре 100°С в течение 7 минут и промывают умягченной водой до нейтральной среды (рН=7). Далее полученную полуцеллюлозу отжимают, сушат до содержания влаги 6% и распушают на дезинтеграторе.
Пример 2-4 ведут аналогично примеру 1, изменяя концентрацию реагентов и режимы получения ПОЛС.
Физико-механические свойства ПОЛС определяют по ГОСТ 31015-2002.
Данные сведены в таблицу 1.
| Таблица 1 | |||||||||
| № п/п | Вид льняной соломы | Кол-во соломы, г | Технологические параметры получения ПОЛС | Показатели физико-механических свойств ПОЛС | |||||
| Концентрация NaOH, % | Концентрация ПАВ, % | Замочка при 100°С, τ, мин | Термомеханохимическая активация при 100°С, τ, мин | Влажность, % | Термостойкость при 220°С по изменению массы при прогреве, % | Содержание волокон длиной от 0,1 мм до 2,0 мм, % | |||
| 1 | Лен-кудряш | 1000 | 3 | 0,5 | 15 | 12 | 6,5 | 6,9 | 94,0 |
| 2 | Лен-межеумок | 500 | 2,5 | 0,7 | 20 | 10 | 7,0 | 6,3 | 87,1 |
| 3 | Лен долгунец | 200 | 2,0 | 0,9 | 40 | 7 | 7,3 | 6,7 | 83,5 |
| 4 | Лен-кудряш | 200 | 1,5 | 1,0 | 60 | 5 | 7,9 | 7,0 | 89,3 |
Перед смешением ПОЛС с битумом битум разогревают до температуры плавления в соответствии с маркой битума.
В качестве битума берут битумы нефтяные дорожные вязкие марок БНД 60/90, БНД 90/130, БН 90/130 по ГОСТ 22245-90, БДУ 70/100 по ТУ 38.1011356-91 и полимерно-битумное вяжущее ПБВ 60.
Смешение ПОЛС и битума и формование стабилизирующей добавки в виде гранул проводят в экструдере, совмещенном с гранулятором, при соотношении ПОЛС: битум как (1-3):(1-2) соответственно (таблица 2).
Пример 5. К 90 г распушенной ПОЛС добавляют 60 г расплавленного битума марки БН 90/130. Все тщательно перемешивают до получения однородной массы и формуют с помощью экструдера-гранулятора марки ЭК-ГР-75/1400.
Пример 6-8. Стабилизирующую добавку готовят аналогично примеру 5, изменяя соотношение компонентов и марку битума.
Как вариант в стабилизирующую добавку при смешении вводят реагент Неозон Д (См. примеры 9,10, таблица 2).
Неозон Д - товарная форма химического реагента N-фенил-β-нафтиламина (О.Я.Нейланд. Органическая химия. М., Изд-во «Высшая школа», 1990. стр.415).
| Таблица 2 | |||
| №п/п | ПОЛС № примера из табл.1, % | Битум марки, % | Неозон Д, % |
| 5 | №1 | БН 90/130 | - |
| 60 | 40 | ||
| 6 | №2 | БДУ 70/100 | - |
| 50 | 50 | ||
| 7 | №3 | ПБВ 60 | - |
| 34 | 66 | ||
| 8 | №4 | БН 90/130 | - |
| 75 | 25 | ||
| 9 | №1 | БНД 90/130 | |
| 35 | 60 | 5 | |
| 10 | №3 | БНД 60/90 | |
| 59 | 40 | 1 |
Стабилизирующую добавку по примерам 5-10 в виде гранул добавляют при смешении в разогретые готовые щебеночно-мастичные асфальтобетонные (ЩМА) смеси, которые готовят путем смешения щебня, минерального порошка, песка и битума в соответствии с требованиями ГОСТ 31015-2002 или в процессе приготовления ЩМА смесей видов: ЩМА-10, ЩМА-15, ЩМА-20 (См. таблицу 3).
Щебеночно-мастичные асфальтобетонные смеси должны быть устойчивыми к расслаиванию в процессах транспортирования, загрузки-выгрузки и формованию дорожного покрытия. Устойчивость к расслаиванию определяют по показателю отекания вяжущего согласно ГОСТ 31015-2002.
| Таблица 3 | |||
| № п/п | Стабилизирующая добавка, % | Виды смесей, % | Показатель стекания, % |
| 1 | №5 0,2 | ЩМА-10 99,8 | 0,1 |
| 2 | №6 0,25 | ЩМА-15 99,75 | 0,09 |
| 3 | №7 0,3 | ЩМА-20 99,7 | 0,13 |
| 4 | №8 0,35 | ЩМА-10 99,65 | 0,17 |
| 5 | №9 0,45 | ЩМА-15 99,55 | 0,08 |
| 6 | №10 0,5 | ЩМА-20 99,5 | 0,07 |
По представленным данным видно, что стабилизирующая добавка соответствует требованиям ГОСТ 31015-2002 и получают ее из доступного экологически чистого сырья в достаточных количествах имеющегося в России.
1. Стабилизирующая добавка для щебеночно-мастичной асфальтобетонной смеси в виде гранул, включающая битум и струкурообразователь, отличающаяся тем, что в качестве структурообразователя добавка содержит предварительно обработанную льняную солому (ПОЛС) при соотношении ПОЛС: битум как (1-3):(1-2) соответственно.
2. Стабилизирующая добавка для щебеночно-мастичной асфальтобетонной смеси в виде гранул по п.1, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит реагент Неозон Д при следующем соотношении компонентов, мас.%:
| Стабилизирующая добавка по п.1 | 95-99 |
| Неозон Д | остальное |
3. Способ получения стабилизирующей добавки по п.1, включающей смешение битума и структурообразователя и последующее гранулирование, отличающийся тем, что в качестве структурообразователя берут льняную солому, которую предварительно замачивают в щелочном растворе с ПАВ, затем подвергают термомеханохимической активации, промывают, сушат, распушают.
