Гидроизоляционное морозостойкое покрытие асфальта автомобильной дороги

Изобретение относится к области строительства и может быть использовано для строительства автомобильных дорог. Покрытие содержит полимерную основу - два жидких низкомолекулярных каучука с концевыми функциональными группами, эпоксидными и карбоксильными, сополимеризующиеся и трехмерно сшивающиеся агентом. В качестве таких каучуков используют полидиенизопренуретановый каучук с концевыми эпоксидными группами и полибутадиеновый каучук с концевыми карбоксильными группами. Покрытие также в качестве наполнителя содержит полифракционный диоксид кремния и дополнительно содержит технологические добавки, включающие трехмерно сшивающий агент с антиподными эпоксидными, по отношению к карбоксильным, функциональными группами, тиксотропный усилитель и пигмент эластомера - технический углерод и катализатор трехмерного сшивания каучуков. Соотношение ингредиентов следующее, мас.%: два жидких низкомолекулярных каучука с концевыми функциональными группами, эпоксидными и карбоксильными - 9,0-18,0, полифракционный диоксид кремния - 77,0-86,5, технологические добавки - 4,5-5,0. Результатом является повышение гидроизоляционных свойств и морозостойкости асфальта автомобильной дороги. 1 з.п. ф-лы, 1 табл., 2 пр.

 

Изобретение относится к области строительства и может быть использовано для строительства автомобильных дорог, расположенных в географических широтах Земли с резко континентальным климатом.

Известна асфальтовая композиция, включающая нафтеновый асфальт и блок-сополимер, содержащий диеновые группы, которые образуют блок, характеризующийся содержанием 1,2 винильного компонента по меньшей мере 15 мас.% и менее чем 35 мас.% (патент РФ №2397188 от 20.08.2010).

Известен материал для защитных покрытий строительных сооружений и конструкций, содержащий основную композицию, состоящую из резиновых отходов и смеси отходов полиэтилена высокого давления и отходов термопластов, вспомогательные добавки и пигменты. В качестве отходов полиэтилена высокого давления содержит дробленые указанные отходы, в качестве отходов термопластов - дробленые отходы хлорсульфированного полиэтилена или дробленые полимерные отходы кабельной промышленности, а в качестве резиновых отходов - тонкоизмельченный резиновый порошок (ТИРП), при следующем содержании компонентов основной композиции, мас.ч.: указанная смесь - 40-45, ТИРП - 55-60. В указанной смеси содержание отходов хлорсульфированного полиэтилена или полимерных отходов кабельной промышленности не превышает 30 мас.%. Максимальный размер частиц ТИРП не превышает 0,63 мм, а содержание частиц размером до 0,3 мм - не менее 50 мас.% (патент РФ №2237789 от 10.10.2004).

Известно комбинированное гидроизоляционное рулонное покрытие, включающее полимерно-битумную композицию на основе хлорсульфированного полиэтилена "Антикор МПБ-1", резиновый подслой "Уникром" на основе каучуков и полиамидную ткань с дополнительным содержанием в полимерно-битумной композиции в качестве модифицирующей добавки хлорированного полиэтилена с содержанием хлора 40 мас.%. Покрытие для увеличения срока службы дополнительно содержит защитные слои из пластифицированного поливинилхлорида и антикоррозионной эмали на основе хлорсульфированного полиэтилена (патент РФ №2232216 от 10.07.2004).

Общими недостатками известных покрытий является их низкая эластичность в области отрицательных температур и высокая ползучесть в диапазоне положительных температур, не позволяющие надежно защитить асфальт от трещинообразования в результате фазовых переходов «вода-лед-вода».

Наиболее близкой по технической сущности и достигаемому результату к заявляемому техническому решению является полимерная композиция для покрытий, включающая полисульфидный олигомер - жидкий «тиокол» со среднечисленной молекулярной массой 1700-5500 и вязкостью при 25°С 7,5-50 Па·с, наполнитель - мел гидрофобизированный, пластификатор, диоксид марганца, 2,4,6-трис-(диметиламинометил)-фенол и дополнительно адгезионную добавку - силилированный амин, выбранный из группы N,N'-бис-(триметилсилил)-N,N'-диметилэтилендиамин, N,N"-бис-(триметилсилил)-N,N',N"-триэтилдиэтилентриамин и 1,3-дибутил-2-метил-2-винил-1,3-диаза-2-силациклопентан, при следующем соотношении компонентов, мас.ч.:

Полисульфидный олигомер	100
Диоксид марганца	9-15
Мел гидрофобизированный	40-50
Пластификатор	30-60
2,4,6-трис-(диметиламинометил)-фенол	0,2-0,6
Силилированный амин	0,2-0,6

(патент РФ №2327721 от 27.06.08). Данное покрытие принято в качестве прототипа.

Признаки прототипа, совпадающие с признаками заявляемого изобретения: полимерная основа - низкомолекулярный каучук; наполнитель.

Недостатками известного покрытия является его низкая эластичность в области отрицательных температур и ползучесть в диапазоне положительных температур. Кроме того, «тиоколам» как сероводородсодержащим каучукам свойственно выделение при положительных температурах сероводорода - токсина.

Задача, на решение которой направлено заявляемое изобретение, - повышение морозостойкости асфальта автомобильной дороги за счет ее поверхностной гидроизоляции эластичным в широком температурном диапазоне (от -50°С до +50°С) полотном, предотвращающим попадание воды внутрь трещин асфальта и образование зимой льда, разрушающего его из-за объемного расширения последнего.

Поставленная задача была решена за счет того, что известное гидроизоляционное покрытие, включающее полимерную основу - низкомолекулярный каучук и наполнитель, в качестве полимерной основы содержит два жидких низкомолекулярных каучука с концевыми функциональными группами, эпоксидными и карбоксильными, сополимеризующиеся и трехмерно сшивающиеся агентом, в качестве таких каучуков используют полидиенизопренуретановый каучук с концевыми эпоксидными группами и полибутадиеновый каучук с концевыми карбоксильными группами, в качестве наполнителя содержит полифракционный диоксид кремния и дополнительно содержит технологические добавки, включающие трехмерно сшивающий агент с антиподными эпоксидными, по отношению к карбоксильным, функциональными группами, тиксотропный усилитель и пигмент эластомера - технический углерод, катализатор трехмерного сшивания каучуков, при следующем соотношении ингредиентов, мас.%:

два жидких низкомолекулярных каучука с концевыми
функциональными группами эпоксидными
и карбоксильными	9,0-18,0
поли фракционный диоксид кремния	77,0-86,5
технологические добавки	4,5-5,0

В качестве катализатора трехмерного сшивания каучуков покрытие содержит ацетил-ацетонат железа.

Признаки заявляемого технического решения, отличительные от прототипа, - в качестве полимерной основы покрытие содержит два жидких низкомолекулярных каучука с концевыми функциональными группами, эпоксидными и карбоксильными, сополимеризующиеся и трехмерно сшивающиеся агентом; в качестве таких каучуков используют полидиенизопренуретановый каучук с концевыми эпоксидными группами и полибутадиеновый каучук с концевыми карбоксильными группами; в качестве наполнителя содержит полифракционный диоксид кремния; дополнительно содержит технологические добавки, включающие трехмерно сшивающий агент с антиподными эпоксидными, по отношению к карбоксильным, функциональными группами, тиксотропный усилитель и пигмент эластомера - технический углерод, катализатор трехмерного сшивания каучуков; в качестве катализатора трехмерного сшивания каучуков содержит ацетил-ацетонат железа; иное количественное соотношение используемых ингредиентов.

Отличительные признаки, в совокупности с известными, позволяют при высокой степени гидроизоляции повысить морозостойкость асфальта автомобильной дороги.

В качестве полимерной основы использованы два жидких низкомолекулярных каучука с концевыми функциональными группами - ПДИ-3Б (эпоксидсодержащий) и СКД-КТР (карбоксилсодержащий), сополимеризующиеся и трехмерно сшивающиеся агентом.

В качестве наполнителя применен полифракционный диоксид кремния в виде смеси природного крупнокристаллического кварца и пирогенетического аморфного высокодисперсного марки «Аэросил», взятых в массовом соотношении 70-75:30-25 соответственно.

Технологические добавки: трехмерно сшивающий агент с антиподными (эпоксидными), по отношению к карбоксильным, функциональными группами - смола ЭЭТ-1; тиксотропный усилитель и пигмент эластомера - технический углерод (сажа); катализатор трехмерного сшивания каучуков, например ацетил-ацетонат железа.

Использование в качестве гидроизоляционного покрытия наполненного эластомера указанного типа обеспечивает упругую (обратимую) деформируемость поверхности автомобильной дороги в температурном диапазоне от -50°С до +50°С, что предотвращает разрушение асфальта при знакопеременных температурах и эксплуатационных нагрузках.

Возможность осуществления заявляемого изобретения подтверждается следующими примерами.

Пример 1

Для получения гидроизоляционного морозостойкого покрытия асфальта автомобильной дороги использовали следующие компоненты:

полимерную основу в виде смеси (в соотношении 1:2) полидиенизопренуретанового каучука с концевыми эпоксидными группами марки ПДИ-3Б и полибутадиенового каучука с концевыми карбоксильными группами марки СКД-КТР (13,5 мас.%);

природный крупнокристаллический кварц дисперсностью 500-1500 микрометров (57,4 мас.%) и высокодисперсный (30-40 нанометров) диоксид кремния марки «Аэросил-380» (24,6 мас.%);

технологические добавки - тиксотропный усилитель и пигмент эластомера - технический углерод дисперсностью 10-20 нанометров (3,0 мас.%), трехмерно сшивающий агент - эпоксидная смола марки ЭЭТ-1 (1,45 мас.%), катализатор трехмерного сшивания каучуков - ацетил-ацетонат железа (0,05 мас.%).

Пример 2

Для получения покрытия использовали следующие компоненты:

полимерную основу в виде смеси (в соотношении 2:3) полидиенизопренуретанового каучука с концевыми эпоксидными группами марки ПДИ-3Б и полибутадиенового каучука с концевыми карбоксильными группами марки СКД-КТР (11,25 мас.%);

природный крупнокристаллический кварц дисперсностью 500-1500 микрометров (58,8 мас.%) и высокодисперсный (30-40 нанометров) диоксид кремния марки «Аэросил-380» (25,2 мас.%);

технологические добавки - тиксотропный усилитель и пигмент эластомера - технический углерод дисперсностью 10-20 нанометров (3,16 мас.%), трехмерно сшивающий агент - эпоксидная смола марки ЭЭТ-1 (1,536 мас.%), катализатор трехмерного сшивания каучуков - ацетил-ацетонат железа (0,054 мас.%).

Смешение компонентов в примерах осуществлялось при температуре 55-60°С в смесителе непрерывного действия типа «СНД-75» с последующим формованием полотна шириной 3,0 метра и толщиной 0,012 метра. Трехмерное сшивание полимерной основы материала полотна проводилось в барабанном вулканизаторе непрерывного действия при температуре в диапазоне 170-180°С со временем пребывания в аппарате 7-5 минут соответственно. Полученное и накатанное с рулонов (длиной 25 метров каждый) на асфальт, предварительно намазанный жидким битумом (мазутом), гидроизоляционное полотно при относительной скорости одноосного растяжения 1,4·10^-3 с^-1 имело следующие механические характеристики (см. таблицу).

№ примера		Разрывная деформация, %	Прочность при разрыве, МПа
1	при температуре минус 50°С	21,00	1,30
	при температуре плюс 50°С	48,00	0,42
2	при температуре минус 50°С	23,00	1,20
	при температуре плюс 50°С	51,00	0,38

Примечание: разрывные деформации обычного асфальта при температурах минус 20-30°С составляют 0,1-0,2%.

Данные характеристики свидетельствуют о повышенной морозостойкости покрытия асфальта автомобильной дороги и позволяют использовать его в широком температурном диапазоне эксплуатации (от -50°С до +50°С) в течение 10-15 лет.

1. Гидроизоляционное морозостойкое покрытие асфальта автомобильной дороги, включающее полимерную основу - низкомолекулярный каучук и наполнитель, отличающееся тем, что в качестве полимерной основы оно содержит два жидких низкомолекулярных каучука с концевыми функциональными группами, эпоксидными и карбоксильными, сополимеризующиеся и трехмерно сшивающиеся агентом, в качестве таких каучуков используют полидиенизопренуретановый каучук с концевыми эпоксидными группами и полибутадиеновый каучук с концевыми карбоксильными группами, в качестве наполнителя содержит полифракционный диоксид кремния и дополнительно содержит технологические добавки, включающие трехмерно сшивающий агент с антиподными эпоксидными, по отношению к карбоксильным, функциональными группами, тиксотропный усилитель и пигмент эластомера - технический углерод, катализатор трехмерного сшивания каучуков, при следующем соотношении ингредиентов, мас.%:

два жидких низкомолекулярных каучука с концевыми
функциональными группами, эпоксидными и
карбоксильными	9,0-18,0
полифракционный диоксид кремния	77,0-86,5
технологические добавки	4,5-5,0

2. Покрытие по п.1, отличающееся тем, что в качестве катализатора трехмерного сшивания каучуков содержит ацетил-ацетонат железа.