Состав вяжущего для приготовления асфальтобитумной смеси
Владельцы патента RU 2378209:
Общество с ограниченной ответственностью Нефтегаз-Сталь-экспертно-научно-внедренческая компания ООО "НЕФТЕГАЗ-СТАЛЬ-ЭНВК" (RU)
Изобретение относится к составам вяжущего материала для приготовления асфальтобитумных смесей и может быть использовано при возведении, реконструкции и ремонте транспортных сооружений с твердым покрытием. Состав вяжущего для асфальтобитумных покрытий, содержащий, мас.%: битум 41-43, сера 54-56, масло минеральное 2,1-2,35, известь 0,1-0,6, гидроокись трехвалентного железа 0,2-0,5, КМЦ 0,02-0,03, полимер 0,02-0,08. Состав обеспечивает повышение температуры размягчения покрытия на 5-11°С, снижение температуры хрупкости на 4-7°С, повышение прочности и срока службы. Технический результат: повышение температуры размягчения асфальтобетона, понижение его температуры хрупкости и, как следствие, повышение срока службы, а также устранение экологических и коррозионных проблем. 2 табл.
Изобретение относится к составам вяжущего материала для приготовления асфальтобитумных смесей и может быть использовано при возведении, реконструкции и ремонте транспортных сооружений с твердым покрытием.
Известна асфальтобитумная смесь, содержащая кроме минерального наполнителя вяжущую композицию, состоящую из битума, серы и минерального порошка (пат. SU №1270140 A1, C04B 26/26, 15.11.1986) (1).
Асфальтобитумные покрытия, изготовленные с использованием таких смесей, имеют целый ряд недостатков, а именно, неудовлетворительные прочностные характеристики, узкий диапазон рабочих температур и ограниченный срок эксплуатации.
Наиболее близким к изобретению является вяжущий состав, содержащий битум, серу техническую, масло минеральное и известь, при следующем соотношении компонентов, мас.%:
| Битум | 40-42 |
| Сера элементарная | 53-55 |
| Масло минеральное | 2,7-3,0 |
| Известь | 0,2-0,6 |
(заявка RU №2004113163/03, С04В 26/26, опубл. 27.10.2005) - прототип (2).
Недостатком прототипа являются недостаточно высокие качества асфальтобетонного покрытия, а именно:
- недостаточно высокая температура размягчения (50-52)°С;
- недостаточно низкая температура хрупкости минус (13-14)°С;
- недостаточные прочностные характеристики;
- экологические и коррозионные проблемы из-за того, что при изготовлении асфальтобетонных смесей при температуре 140-160°С сера восстанавливается, выщепляя водород из углеводородных соединений с выделением сероводорода, а в присутствии воздуха окисляется с выделением окислов серы. Сероводород и окислы серы относятся к токсичным и коррозионно-агрессивным химическим веществам.
Технической задачей изобретения является повышение температуры размягчения асфальтобетона, понижение его температуры хрупкости и, как следствие, повышение срока службы, а также устранение экологических и коррозионных проблем.
Поставленная техническая задача решается тем, что в составе вяжущего для асфальтобитумной смеси, содержащего битум, серу элементарную, масло минеральное и известь, новым является то, что он дополнительно содержит гидроокись железа, КМЦ и полимер при следующем соотношении компонентов, мас.%:
| Битум | 41-43 |
| Сера | 54-56 |
| Масло минеральное | 2,1-2,35 |
| Известь | 0,1-0,6 |
| Гидроокись трехвалентного железа | 0,2-0,5 |
| КМЦ | 0,02-0,03 |
| Полимер | 0,02-0,08 |
Сущность изобретения заключается в следующем:
- добавление гидроокиси трехвалентного железа Fе(ОН)3, являющегося адсорбентом сернистых газов, снижает выделение последних в процессе приготовлении и укладки асфальта и одновременно снижает коррозионную агрессивность к технологическому оборудованию, повышает прочностные характеристики и улучшает экологическую обстановку;
- гидроокись трехвалентного железа одновременно является высокоэффективным эмульгатором коллоидных систем (эмульсии, суспензии) и создает при этом стойкие коллоидные серно-битумные системы, что улучшает прочностные характеристики асфальтобитумных составов;
- добавление КМЦ (органическая соль щелочного металла) и полимера, выполняющих функцию пластификаторов в смеси, способствует улучшению физико-химических и механических свойств, в основном растяжимости асфальтобетонной смеси, что обеспечивает повышение температуры размягчения и понижение температуры хрупкости, при этом КМЦ и полимер являются дополнительными эмульгаторами, предотвращающими выпадения серы при высоких температурах.
Предлагаемый состав приготавливают следующим образом.
Битум при температуре 140-160°С смешивают с минеральным маслом, в качестве которого может быть использовано трансформаторное или машинное масло, в т.ч. отработанное. Отдельно серу смешивают с предварительно замоченным КМЦ и измельченным полимером, в частности резиновой пудрой, ПАА или др., а затем с известью и гидроокисью трехвалентного железа, после чего смесь нагревают при перемешивании до температуры 130-150°С до получения однородной жидкой суспензии. Затем обе смеси смешивают при температуре 140-150°С до получения однородной суспензии.
В таблице 1 даны примеры приготовления составов А, Б, В согласно изобретению и состава Г - прототипа.
| Таблица 1 | ||||
| Наименование компонентов | Количество, мас.% | |||
| А | Б | В | Г (прототип) | |
| Битум | 43 | 42 | 41 | 42 |
| Сера элементарная | 54 | 55 | 56 | 55 |
| Масло минеральное | 2,1 | 2,2 | 2,35 | 2,75 |
| Известь | 0,6 | 0,35 | 0,1 | 0,25 |
| Гидроокись трехвалентного железа | 0,2 | 0,4 | 0,5 | - |
| КМЦ | 0,02 | 0,01 | 0,03 | - |
| Полимер | 0,08 | 0,04 | 0,02 | - |
Для приготовления асфальтобитумной смеси приготовленный состав вяжущего смешивают с минеральными наполнителями (например, щебень, песок и т.д.) при температуре 140-150°С.
В таблице 2 приведены физико-химические и механические свойства асфальтобетонной смеси на тех же примерах А, Б, В и Г, а также требования согласно ГОСТу 22245-90.
| Таблица 2 | |||||
| Показатели | Примеры | ||||
| ГОСТ 22245-90 | А | Б | В | Г (прототип) | |
| Температура размягчения, °С | ≥47 | 54 | 56 | 58 | 52 |
| Температура хрупкости, °С | ≤-15 | -19 | -21 | -20 | -14 |
| Растяжимость при Т=25°С, см | ≥55 | 60 | 63 | 62 | 54 |
Таким образом, предлагаемый состав вяжущего обеспечивает асфальтобетонному покрытию высокую пластичность (растяжимость), повышает температуру размягчения, понижает температуру хрупкости, в результате чего повышается прочность и срок службы покрытия более чем в 2 раза при температуре 50°С и более.
Дополнительным эффектом изобретения является то, что материал практически не подвержен пластическим деформациям, даже в местах остановок и следования большегрузного транспорта. Кроме того, он более устойчив к воздействию моторных масел из-за снижения процентного содержания битума в составе и образования устойчивой комплексной коллоидной системы.
Состав вяжущего для приготовления асфальтобитумной смеси, содержащий битум, серу элементарную, масло минеральное и известь, отличающийся тем, что он дополнительно содержит гидроокись железа, КМЦ и полимер при соотношении компонентов, мас.%:
| Битум | 41-43 |
| Сера | 54-56 |
| Масло минеральное | 2,1-2,35 |
| Известь | 0,1-0,6 |
| Гидроокись трехвалентного железа | 0,2-0,5 |
| КМЦ | 0,02-0,03 |
| Полимер | 0,02-0,08 |
