Состав битумной композиции для асфальтобетонных покрытий

Изобретение относится к области получения битумных композиций, содержащих полимерные добавки и предназначенных для использования в дорожном строительстве. Изобретение касается состава битумной композиции для асфальтобетонных покрытий, включающего смесь битума и синдиотактического 1,2-полибутадиена со среднемассовой молекулярной массой от 8 тысяч до 120 тысяч, степенью синдиотактичности от 30 до 70%, содержанием 1,2-звеньев от 50 до 95%, при содержании синдиотактического 1,2-полибутадиена в битумной композиции от 1 до 5 мас.ч./100 мас.ч. битума, при этом дополнительно в составе битумной композиции используют пластифицирующую добавку в количестве от 5 до 15 мас.ч./100 мас.ч. битума, состоящую из смеси минерального масла и α-олефинов при массовом соотношении компонентов 10:1-10. Технический результат - повышение эксплуатационных свойств битумных композиций, повышение трещиностойкости получаемых на их основе асфальтобетонных покрытий, увеличение срока эксплуатации асфальтобетонных покрытий. 1 з.п. ф-лы, 1 табл.

 

Изобретение относится к области получения битумных композиций, содержащих полимерные добавки и предназначенных для использования в дорожном строительстве.

В строительстве автомобильных дорог широко используют асфальтобетонные составы, одним из основных компонентов которых являются органические вяжущие - вязкие дорожные битумы, качество которых регламентируется требованиями ГОСТ 22245-90.

Дорожные битумы, выпускаемые нефтеперерабатывающей промышленностью, часто не соответствуют техническим требованиям по ряду показателей, таким как температура хрупкости, характеризующая морозостойкость битума, и температура размягчения, определяющая устойчивость битума к действию повышенных температур. Кроме того, битумы и получаемые на их основе асфальтобетонные смеси не обладают эластичностью, хотя известно, что этот показатель имеет важное значение при эксплуатации дорожного покрытия, особенно при пониженных температурах в условиях многократных динамических нагрузок. Отсутствие эластичности и низкая растяжимость битумов при пониженных температурах являются основными причинами образования трещин в дорожном покрытии [Полимерно-битумные вяжущие материалы на основе СБС для дорожного строительства - Автомоб. дороги: Обзорн. информ. / Информавтодор; вып.4. - М., 2002, с.2-4].

Для улучшения качества дорожных битумов и придания им эластичности используют полимерно-битумные вяжущие - композиции на основе битумов, содержащие полимерные добавки. В качестве полимерных модификаторов для битумов широкое применение получили термоэластопласты и каучуки, в том числе, полибутадиеновые каучуки.

Известен состав полимерно-битумного вяжущего для дорожного строительства на основе дорожного битума, включающий полимерную структурирующую добавку - масляный раствор синтетического высокомолекулярного полибутадиенового каучука (СВБ-М) 1,6-3 мас.%, и поверхностно-активную добавку - нефтеполимерную смолу 0,4-1,0 мас.%, (патент РФ №2119464) Использование данного состава позволяет несколько повысить тепло- и трещиностойкость асфальтобетонных покрытий.

Недостатком данного полимерно-битумного вяжущего является низкая температура размягчения, которая составляет 48-50°С (метод кольца и шара). Согласно ОСТ 218010-98 на полимерно-битумные вяжущие температура размягчения битумной композиции должна быть не ниже 56°С (табл.1) Недостаточная теплостойкость битумной композиции может привести к деформации дорожного полотна, особенно в условиях его эксплуатации при повышенных температурах.

Известен состав битумной композиции для дорожных покрытий (патент РФ №2238955), включающий битум, жидкий полибутадиеновый каучук и углеводородное масло при соотношении битум : полибутадиеновый каучук : масло от 94:4:2 до 96:3:1. В качестве жидкого каучука используют цис-1,4-полибутадиен с молекулярной массой 200-70000 и содержанием цис-1,4-звеньев от 30 до 75% или 1,2-полибутадиен с молекулярной массой 500-40000 и содержанием 1,2-звеньев от 20 до 70%. Использование данного состава, содержащего жидкий полибутадиеновый каучук, позволяет упростить технологию производства, повысить однородность получаемой композиции и снизить энергозатраты.

Недостатком данной композиции является ее низкая растяжимость при 25°С и, особенно, при 0°С. Следствием низкой растяжимости битумной композиции при пониженных температурах является возможность образования трещин в дорожном покрытии.

Известен состав битумной композиции для асфальтобетонных покрытий (патент РФ №2298023, прототип), включающий смесь битума и синдиотактического 1,2-полибутадиена со среднемассовой молекулярной массой от 5 тысяч до 120 тысяч, степенью синдиотактичностп от 30 до 70%, содержанием 1,2-звеньев от 50 до 93%, при содержании синдиотактического 1,2-полибутадиена в битумной композиции от 1 до 7 мас.ч/100 мас.ч. битума. Использование данного состава, содержащего синдиотактический 1,2-полибутадиен, позволяет улучшить качество битумной композиции за счет придания ей большей эластичности и повышения ее растяжимости.

К недостатком данной композиции следует отнести ее недостаточно высокую морозостойкость, что является одной из основных причиной образования трещин в автодорожном покрытии при его эксплуатации при пониженных температурах (в зимних условиях). Температура хрупкости данной композиции, являющаяся характеристикой ее морозостойкости, составляет -27°С (табл.1). Этот показатель является нижней границей температурного интервала работоспособности вяжущего, описанного в прототипе. Однако этого недостаточно для сохранения свойств битумной композиции и асфальтобетонного покрытия на ее основе при эксплуатации в зимних условиях, т.к. для этого необходимо, чтобы температура хрупкости была близка к температуре наиболее холодных суток (для 65% территории России эта температура ниже -35°С [Полимерно-битумные вяжущие материалы на основе СБС для дорожного строительства - Автомоб дороги: Обзорн. информ. / Информавтодор; вып.4. - М., 2002, с.2]).

Техническим результатом изобретения является повышение морозоустойчивости битумной композиции для асфальтобетонных покрытий за счет снижения ее температуры хрупкости, а также увеличение температурного интервала работоспособности вяжущего.

Указанный технический результат достигается тем, что в состав битумной композиции, включающей смесь битума и синдиотактического 1,2-полибутадиена, дополнительно вводится пластифицирующая добавка в количестве 5-15 мас.ч./100 мас.ч. битума;

- используется 1,2-полибутадиен со степенью синдиотактичности от 30 до 70%, содержанием 1,2-звеньев от 50 до 95% и среднемассовой молекулярной массой от 8000 до 120000;

- содержание синдиотактического 1,2-полибутадиена в битумной композиции находится в пределах от 1 до 5 мас.ч./100 мас.ч. битума;

- в качестве пластифицирующей добавки используется смесь минерального масла и α-олефинов в массовом соотношении 10:1-10;

- содержание пластифицирующей добавки в битумной композиции составляет от 5 до 15 мас.ч./100 мас.ч. битума;

Синдиотактический 1,2-полибутадиен получают полимеризацией бутадиена в растворе органического растворителя в присутствии кобальтовой каталитической системы (патент РФ №2177008).

В составе пластифицирующей добавки используют α-олефины промышленного производства, выпускаемые согласно ТУ 38.402-69-73-89.

Полученные битумные композиции используются в составе асфальтобетонных смесей для дорожных покрытий при следующем соотношении компонентов, мас.ч.: щебень фракции 10-20 мм - 45-50, песок - 15-20, отсевы дробления - 30-35, минеральный порошок - 4-6, полимерно-битумная композиция - 4-5.

Данное изобретение иллюстрируется следующими примерами.

Пример 1.

Для получения битумной композиции для асфальтобетонных покрытий смешивают битум марки БНД 90/130, синдиотактический 1,2-полибутадиен в количестве 1 мас.ч./100 мас.ч. битума и пластифицирующую добавку в количестве 5 мас.ч./100 мас.ч. битума. Используют синдиотактический 1,2-полибутадиен со степенью синдиотактичности 70%, содержанием 1,2-звеньев 93% и среднемассовой молекулярной массой 120000. В качестве пластифицирующей добавки используют смесь минерального масла и α-олефинов в массовом соотношении 10:1.

Пример 2.

Для получения битумной композиции для асфальтобетонных покрытий смешивают битум марки БНД 90/130, синдиотактический 1,2-полибутадиен в количестве 3 мас.ч./100 мас.ч битума и пластифицирующую добавку в количестве 10 мас.ч. /100 мас.ч. битума. Используют синдиотактический 1,2-полибутадиен со степенью синдиотактичности 61%, содержанием 1,2-звеньев 88% и среднемассовой молекулярной массой 112000. В качестве пластифицирующей добавки используют смесь минерального масла и α-олефинов в массовом соотношении 10:3.

Пример 3.

Для получения битумной композиции для асфальтобетонных покрытий смешивают битум марки БНД 90/130, синдиотактический 1,2-полибутадиен в количестве 4 мас.ч./100 мас.ч. битума и пластифицирующую добавку в количестве 15 масс.ч./100 масс.ч. битума. Используют синдиотактический 1,2-полибутадиен со степенью синдиотактичности 55%, содержанием 1,2-звеньев 82% и среднемассовой молекулярной массой 71000. В качестве пластифицирующей добавки используют смесь минерального масла и α-олефинов в массовом соотношении 10:5.

Пример 4.

Для получения битумной композиции для асфальтобетонных покрытий смешивают битум марки БНД 90/130, синдиотактический 1,2-полибутадиен в количестве 5 мас.ч./100 мас.ч. битума и пластифицирующую добавку в количестве 10 мас.ч./100 мас.ч битума. Используют синдиотактический 1,2-полибутадиен со степенью синдиотактичности 42%, содержанием 1,2-звеньев 78% и среднемассовой молекулярной массой 24000. В качестве пластифицирующей добавки используют смесь минерального масла и α-олефинов в массовом соотношении 10:10.

Пример 5.

Для получения битумной композиции для асфальтобетонных покрытий смешивают битум марки БНД 90/130, синдиотактический 1,2-полибутадиен в количестве 7 мас.ч./100 мас.ч. битума и пластифицирующую добавку в количестве 5 мас.ч./100 мас.ч. битума. Используют синдиотактический 1,2-полибутадиен со степенью синдиотактичности 30%, содержанием 1,2-звеньев 70% и среднемассовой молекулярной массой 8000. В качестве пластифицирующей добавки используют смесь минерального масла и α-олефинов в массовом соотношении 10:8.

Пример 6 (граничный).

Для получения битумной композиции для асфальтобетонных покрытий смешивают битум марки БНД 90/130, синдиотактический 1,2-полибутадиен в количестве 0,5 мас.ч./100 мас.ч. битума и пластифицирующую добавку в количестве 2 мас.ч/100 мас.ч. битума. Используют синдиотактический 1,2-полибутадиен со степенью синдиотактичности 70%, содержанием 1,2-звеньев 93% и среднемассовой молекулярной массой 120000. В качестве пластифицирующей добавки используют смесь минерального масла и α-олефинов в массовом соотношении 15:1.

Пример 7 (граничный)

Для получения битумной композиции для асфальтобетонных покрытий смешивают битум марки БНД 90/130, синдиотактический 1,2-полибутадиен в количестве 8 мас.ч./100 мас.ч битума и пластифицирующую добавку в количестве 20 мас.ч./100 мас.ч. битума. Используют синдиотактический 1,2-полибутадиен со степенью синдиотактичности 30%, содержанием 1,2-звеньев 70% и среднемассовой молекулярной массой 8000. В качестве пластифицирующей добавки используют минеральное масло.

Примеры 6 и 7 приведены в качестве граничных для обоснования выбранного интервала концентраций синдиотактического 1,2-полибутадиена и пластифицирующей добавки в битумной композиции.

Из данных табл.1 следует, что полимерно-битумные композиции, полученные на основе нефтяных дорожных битумов, синдиотактического 1,2-полибутадиена и пластифицирующей добавки, полностью соответствуют требованиям ОСТ 218010-98 на полимерно-битумные вяжущие и обладают, по сравнению с прототипом, существенно более низкой (на 5-9°С или в 1,2-1,3 раза) температурой хрупкости. Это свидетельствует о более высокой, по сравнению с прототипом, морозоустойчивости предложенных полимерно-битумных композиций, что позволяет получать на их основе асфальтобетонные смеси с повышенной трещиностойкостью и более длительным сроком эксплуатации. Кроме того, предложенные битумные композиции характеризуются, по сравнению с прототипом, заметно более высоким (на 7-12°С) значением температурного интервала работоспособности, которой на 22-28% превышает показатели, указанные в ОСТ 218010-98, что обеспечивает возможность эксплуатации получаемого асфальтобетонного покрытия в более широком интервале температур.

Следует также отметить, что при использовании пластифицирующей добавки улучшается ряд других характеристик полимерно-битумного вяжущего: увеличивается растяжимость и повышается эластичность композиции при 0°С и 25°С. Кроме того, существенно, по сравнению с прототипом, сокращается время, необходимое для приготовления полимерно-битумного вяжущего и, соответственно, снижаются энергозатраты при его получении, а также повышается однородность полимерно-битумной композиции.

Таким образом, использование предлагаемого изобретения позволяет.

- повысить морозоустойчивость и ряд других эксплуатационных свойств битумных композиций;

- расширить температурный интервал работоспособности битумных композиций и асфальтобетонных смесей;

- повысить трещиностойкость получаемых асфальтобетонных покрытий при эксплуатации при пониженных температурах;

- увеличить срок эксплуатации асфальтобетонных покрытий;

- сократить время и энергозатраты, необходимые для приготовления полимерно-битумного вяжущего.

Таблица 1
Результаты испытаний полимерно-битумных вяжущих, содержащих синдиотактический 1,2-полибутадиен и пластифицирующую добавку
№ п/п Наименование показателей ОСТ 218.010-98 Прототип № примера
1 2 3 4 5 6 7
1 Глубина проникновения иглы в 0,1 мм, при 25°С не менее 60 89 94 95 98 94 96 98 110
при 0°С не менее 32 42 47 50 54 52 54 54 61
2 Температура размягчения по КИШ, °С не ниже 54 56 58 60 59 59 58 49 40
3 Растяжимость (см), при 25°С не менее 25 56 60 62 65 62 61 68 70
при 0°С не менее 11 25 29 31 31 30 29 9 35
4 Температура хрупкости, по Фраасу, °С не выше -20 -27 -31 -33 -36 -35 -35 -20 -37
5 Температура вспышки, °С не ниже 230 233 233 233 232 233 235 234 228
6 Изменение температуры размягчения после прогрева, °С не более 5,0 2,9 2,9 2,8 2,8 2,9 2,7 3,0 3,5
7 Изменение массы после прогрева, % не более 0,4 0,36 0,37 0,37 0,38 0,37 0,36 0,35 0,48
8 Эластичность, % при 25°С не менее 80 100 105 108 112 110 108 66 72
при 0°С не менее 70 84 86 88 90 88 86 40 52
9. Интервал работоспособности, °С не менее 74 83 89 93 95 94 93 69 77
*Примеры 6 и 7 приведены в качестве граничных для обоснования выбранного интервала концентраций полимера и пластифицирующей добавки в составе битумной композиции.

1. Состав битумной композиции для асфальтобетонных покрытий, включающий смесь битума и синдиотактического 1,2-полибутадиена со среднемассовой молекулярной массой от 8 тысяч до 120 тысяч, степенью синдиотактичности от 30 до 70%, содержанием 1,2-звеньев от 50 до 95%, при содержании синдиотактического 1,2-полибутадиена в битумной композиции от 1 до 5 мас.ч./100 мас.ч. битума, отличающийся тем, что дополнительно в составе битумной композиции используют пластифицирующую добавку, состоящую из смеси минерального масла и α-олефинов при массовом соотношении компонентов 10:1-10.

2. Состав по п.1, отличающийся тем, что содержание пластифицирующей добавки в битумной композиции составляет от 5 до 15 мас.ч./100 мас.ч. битума.



 

Похожие патенты:
Изобретение относится к битумным эмульсиям, используемым в создании дорожных покрытий. .

Изобретение относится к производству дорожных строительных материалов, а именно к вяжущим составам на основе органических вяжущих, которые могут быть использованы при строительстве и ремонте автомобильных дорог и аэродромных покрытий.

Изобретение относится к адгезионным добавкам для битумных битумно-полимерных композиций. .

Изобретение относится к области строительства, а конкретнее к производству строительных материалов, таких как битумно-полимерные кровельные горячие мастики, аналогичные мастикам по ГОСТ 2889-80, покровные композиции для рулонных кровельных наплавляемых материалов по ГОСТ 30547-97.

Изобретение относится к области получения битумполимерных материалов, в частности к способу получения битумполимерных материалов из битума и/или нефтяных остатков и полиэтилена.
Изобретение относится к области получения битуминозных материалов, в частности адгезионных битумных присадок, предназначенных в качестве добавки к нефтяным дорожным битумам, применяемым при строительстве покрытий повышенной прочности и долговечности.

Изобретение относится к железнодорожному транспорту, а конкретнее к способам закрепления подрельсовых элементов в бетонном основании пути, и может быть использовано в тоннелях и метрополитенах для крепления рельса к бетонной шпале.
Изобретение относится к асфальтовым композициям и асфальтобетонам. .
Изобретение относится к дорожному строительству и может быть использовано при производстве рулонного кровельного материала

Изобретение относится к строительству автомобильных дорог и может быть использовано для устройства слоев покрытий дорожных одежд во всех климатических зонах

Изобретение относится к способу приготовления битумной основы, имеющей определенные признаки продутого битума, с помощью органической добавки вместо продувки с применением газа, такого как воздух или озон

Изобретение относится к области дорожно-строительных материалов и может быть использовано для получения вяжущего материала для цветных пластобетонов

Изобретение относится к композициям высокомолекулярных соединений, а именно битуминозных материалов, применяемых в резинотехнической промышленности в качестве мягчителя (пластификатора) для резиновых смесей
Изобретение относится к угольной промышленности, в частности к получению связующего для брикетирования бурых углей
Изобретение относится к асфальтобетонной смеси для применения в составе дорожного покрытия

Изобретение относится к вяжущим материалам для производства асфальтобетонных смесей различного типа, широко применяемых для дорожного строительства

Изобретение относится к способу получения композиции модифицированного асфальтового связующего, который включает: перемешивание асфальтового связующего, ненасыщенного полимера и пентасульфида фосфора до получения модифицированной асфальтовой композиции, в котором количество полимера составляет от около 0,5 до около 10 массовых частей на 100 массовых частей асфальтового связующего, количество пентасульфида фосфора составляет от около 0,001 до около 10 массовых частей на 100 массовых частей асфальтового связующего, при подборе вышеуказанных количеств, обеспечивающих упругое восстановление композиции модифицированного асфальтового связующего больше чем 72,5% при 25°С, при этом ненасыщенный полимер и пентасульфид фосфора добавляют непосредственно к асфальтовому связующему без предварительного смешения ненасыщенного полимера и пентасульфида фосфора

Изобретение относится к области получения битумных композиций, содержащих полимерные добавки и предназначенных для использования в дорожном строительстве

Наверх