Способ приготовления резинобитумной композиции


 


Владельцы патента RU 2550888:

КОРНЕЙЧУК ГОРДЕЙ КИРИЛЛОВИЧ (RU)

Изобретение относится к строительным материалам и может быть использовано для дорожных, кровельных, изоляционных, герметизирующих работ. В способе приготовления резинобитумной композиции смесь резиновой крошки и битума активируют ультразвуком при соотношении, мас.%: резиновая крошка - 13-50, битум - остальное. В нагретый до 180°С в смесителе битум вводят резиновую крошку порциями при необходимости. Перемешивают смесь не менее 10 мин , активируют смесь ультразвуком до получения резинобитумной композиции. Изобретение позволяет повысить показатели температур размягчения и хрупкости резинобитумной композиции в суровых климатических условиях. 6 з.п. ф-лы, 1 табл., 9 пр.

 

Изобретение относится к строительным материалам широкого спектра применения и может быть использовано для дорожных, кровельных, изоляционных, герметизирующих работ.

Важнейшими характеристиками вяжущих для строительных материалов являются температурные характеристики - температура размягчения и температура хрупкости. Температура размягчения вяжущего определяет стойкость к колееобразованию (например, асфальтобетона).

Температура хрупкости вяжущего в значительной степени определяет трещиностойкость при отрицательных температурах.

Принято считать следующее. Температура размягчения должна быть не менее чем на 25°C больше наивысшей температуры в году в данном регионе. Температура хрупкости должна быть не выше самой низкой температуры года в данном регионе.

Известен полимерный модификатор битума, получаемый в удобной форме для транспортировки и прямого введения в битумную массу на месте ее использования в дорожном строительстве с низкой температурой хрупкости и повышенной температурой размягчения (патент RU 2158742, C1 2000), содержащий:

Дорожный битум БНД 60/90 или 90/130 50-80
Резиновая крошка 10-25
Каучук синтетический полиизопреновый СКИ-3 1-5
Сополимер этилена с пропиленом или
полиэтилен высокого давления ПВЭД 1-10
Масло минеральное (соляровое,
индустриальное масло И-8А, нафтапласт) 1-15

Существенным недостатком указанного полимерного модификатора является то, что поставленная задача решается тем, что в качестве модифицирующей добавки модификатор битума содержит дополнительно, кроме резиновой крошки, полимеры - каучук полиизопреновый и сополимер этилена с пропиленом или полиэтилен высокого давления ПВЭД. Это говорит о том, что не использован потенциал, заложенный в составе резины шинных отходов, связанный с девулканизацией резины.

Известен резиносодержащий полимерный модификатор битума (см. RU №2266934, C08L 95/00, 2004), который включает битум, полиэтилен, резиновую крошку, в качестве пластифицирующей добавки используют мазут, а в качестве девулканизирующего неорганического соединения - известь строительная, при этом полиэтилен вводят вторичный как низкого, так и высокого давления. Модификатор содержит, мас.%: битум БНД 60/90 47-62, мазут марки 100 2-5, резиновая крошка 30-35, вторичный полиэтилен (ПЭ) 3-7, известь строительная 3,0-6,0.

Недостатками данного изобретения являются его сложный состав, включающий 5 компонентов (в том числе дополнительный полимер и пластификатор) и низкие достигаемые температуры хрупкости. Введение дополнительного полимера - вторичного полиэтилена объясняется низким уровнем девулканизации резиновой крошки, при котором в объемную фазу не попадает достаточное количество каучуков.

Известен способ приготовления резинобитумной композиции (см. RU 2448134 C1, 2010). По этому изобретению способ приготовления резинобитумной композиции включает приготовление смеси битума, резиновой крошки и пластификатора, отличающийся тем, что в составе смеси дополнительно использован малеиновый ангидрид, при этом в качестве пластификатора использовано растительное масло, причем названные компоненты в составе композиции использованы при следующем соотношении, мас. %:

Резиновая крошка 12,0-15,0
Пластификатор 5,0-20,0
Малеиновый ангидрид 0,3-0,5
Битум остальное

Приведенные рабочие характеристики полученных резинобитумных композиций отдельно по себе достаточно высоки. Но в сочетании наблюдаются определенные недостатки. Так, при отличной самой низкой температуре хрупкости (- 55°C) температура размягчения композиции недостаточна (44°C). А при самой высокой температуре размягчения (62°C) температура хрупкости всего -30°C.

Кроме того, в качестве пластификатора использовано растительное масло, которое является пищевым продуктом, а следовательно, дефицитным.

Известна модифицирующая композиция для асфальтобетонных смесей и способ получения модифицированной асфальтобетонной смеси (RU №2377262, C08J 11/06, С04В 26/26, 2006). По этому изобретению модифицирующая композиция для асфальтобетонных смесей содержит активный резиновый порошок с размером частиц не более 0,8 мм и с величиной удельной геометрической поверхности не менее 5000 см2/г, полученный путем термомеханического измельчения резинового вулканизата в присутствии антиагломератора, выбранного из группы: парафин, озокерит и галогенсодержащие спирты-теломеры в количестве 0,1-2,0% от массы резинового вулканизата, а также метасиликат игольчатой структуры, инициатор гелеобразования, выбранный из группы: 4-нитро-N-метиланилин, N-метил-N,4-динитрозоанилин, N-(2-метил-2-нитропропил)-4-нитрозоанилин, N-нитрозодифениламин и, по меньшей мере, один структурирующий агент с повышенным индукционным периодом структурирования не менее 30 мин при температуре 160°C, выбранный из группы: олигомерная эпоксиэфирная смола, эпоксиднодиановая смола, поликонденсационная смола, способствующая образованию разветвленных или сетчатых структур.

Так как основные эксплуатационные свойства асфальтобетонов, главным образом, определяются физико-механическими показателями вяжущего, то все модификаторы (в том числе и полимерные), вводимые при получении асфальтобетонов, являются модификаторами исходного битума. Смешиваясь с битумом, они создают полимерно-битумное вяжущее, которое и определяет свойства асфальтобетонов.

Однако, авторы изобретения по какой-то причине, к сожалению, не приводят физико-механические показатели получаемого полимерно-битумного вяжущего (хотя и дают показатели исходного битума). Обращает на себя тот факт, что в состав модификатора авторы изобретения включили дополнительно к предварительно специально активированной резиновой крошке полимеры, выбранные из группы: олигомерная эпоксиэфирная смола, эпоксиднодиановая смола, поликонденсационная смола, способствующая образованию разветвленных или сетчатых структур.

Это указывает на то, что специально активированный резиновый порошок не создает пространственной полимерной структуры в битуме, дающей возможность получить полимерное вяжущее с достаточно высокими физико-механическими характеристиками (в частности, температурными).

Близким по технической сути является способ приготовления резинобитумной композиции, принятый за прототип, включающий приготовление смеси битума, резиновой крошки и пластификатора (см. RU №2178434, C08L 95/00, C08K 5/32, C08K 5/14, C04B 26/26, C08L 17/00, 2002).

В композицию дополнительно вводят смесь соединения или соединений, выбранных из группы нитронов, способных к образованию стабильных радикалов, и перекисных соединений. Резину используют в виде различимых частично деструктированных частиц и продуктов ее деструкции, содержащихся в количестве не менее 0,5 мас.% в расчете на резину до деструкции. Частицы резины содержат ненасыщенные связи в количестве не менее 2% от общего числа связей. Композиция дополнительно содержит смесь вышеуказанного нитрона и перекисного соединения, взятых в массовом соотношении нитроны: перекисное соединение от 3:1 до 10:1 соответственно. Перечисленные компоненты используют в следующих количествах: вышеуказанная смесь из нитронов и перекисного соединения - 1-2 мас.%, вышеуказанная смесь из резины и продуктов ее деструкции - 5-30 мас.%, битум - до 100 мас.%.

Отдельные физико-механические характеристики этой известной битумной композиции достаточно высоки, но недостаток этого решения проявляется в неудовлетворительном комплексе таких параметров, как температуры размягчения и хрупкости и эластичность. В частности, если достигается наилучший показатель температуры хрупкости (-28°C), то ему соответствует неудовлетворительная температура размягчения (+50°C), а если достигается наилучший показатель температуры размягчения (+92°C), то ему соответствует неудовлетворительная температура хрупкости (-18°C). И во всех случаях эластичность очень низкая (не более 35%). Таким образом, композиция, получаемая в рамках известного способа, не может эффективно работать в составе покрытий в суровых климатических условиях (при температурах наружного воздуха ниже -30°C и выше +30°C). При этом учет влияния солнечной радиации приводит к требованиям, чтобы температура размягчения вяжущего была не менее 55°C.

Для всех перечисленных выше аналогов характерен принципиальный общий недостаток - при получении резинобитумных вяжущих не реализуется полностью потенциал, заложенный в резиновой крошке шинных отходов. Главным образом, это определяется малым количеством каучука, образующегося при девулканизации резины. Это, в частности, отражается в получении неудовлетворительных температур хрупкости. Причина - количество каучука недостаточно для пластификации композиции, поэтому приходится дополнительно вводить пластификатор.

Иными словами, в аналогах эффективность девулканизации резиновой крошки шинных отходов недостаточна. Эффективность использования резиновой крошки шинных отходов определяется количеством каучука, образующегося в результате девулканизации резины. Эти молекулы являются дисперсной фазой и образуют в объеме битума (дисперсная среда) полимерную пространственную сетку. При определенном количестве молекул каучука в заданном объеме дисперсионной среды (битум) достигается «насыщение» связей между ними. При этом наблюдается максимальное значение температуры размягчения резинобитумной композиции, но температура хрупкости остается почти как у исходного битума. При дальнейшем увеличении количества молекул каучука в объемной фазе возникает их «избыток», не входящий в полимерную пространственную сетку. Этот «избыток» каучука пластифицирует композицию. Причем чем больше «избыток» молекул каучука, тем сильнее пластификация. Это выражается в температурных характеристиках резинобитумных композиций - одновременном понижении температур размягчения и хрупкости.

Задача, на решение которой направлено заявленное решение, заключается в обеспечении возможности получения резинобитумной композиции с повышенными значениями температур размягчения и хрупкости, сохраняемыми в суровых климатических условиях при повышенных механических нагрузках.

Технический результат, достигаемый при решении поставленной задачи, выражается в обеспечении возможности получения материалов, эффективно «работающих» в суровых климатических условиях (при температурах наружного воздуха ниже -30°C и выше +30°C) при повышенных механических нагрузках в широком спектре строительных и дорожных конструкциях.

Поставленная задача решается тем, что 1. Способ приготовления резинобитумной композиции, включающий приготовление смеси битума с резиновой крошкой, отличается тем, что эта смесь дополнительно активируется ультразвуком, причем названные компоненты в составе композиции используют при следующем соотношении, мас.%:

Резиновая крошка 13,0-50,0
Битум остальное

кроме того, в процессе приготовления резинобитумной композиции в предварительно нагретый до 180°C в смесителе битум вводят определенными порциями резиновую крошку, каждый раз перемешивают не менее 10 минут и активируют смесь обработкой ультразвуком, причем эти операции производят до получения резинобитумной композиции заданного состава.

Кроме того, используют битум марки БНД 90/130.

Кроме того, используют резиновую крошку шинных отходов фракции до 1,5 мм без дополнительной ее обработки.

Кроме того, используют смеситель, выполненный с возможностью подогрева смеси до 200°C.

Кроме того, время ультразвуковой активации и мощность ультразвука взаимосвязаны и зависят от массы смеси.

Кроме того, процесс приготовления резинобитумной композиции ведут при температуре не менее 180°C.

Кроме того, что ультразвуковую обработку смеси осуществляют до завершения деструкции и диспергирования резиновой крошки, что выявляют, контролируя вязкость смеси.

По данной схеме получения активированной резинобитумной композиции обработку смеси битума с резиновой крошкой проводят мощным инструментом нанотехнологий - ультразвуком [Хмелев В.Н. Применение ультразвука высокой интенсивности в промышленности / В.Н.Хмелев, А.Н.Сливин, Р.В.Барсуков, С.Н.Цыганок, А.В.Шалунов. Алт. гос. техн. ун-т, БТИ. - Бийск: Изд-во Алт. гос. техн. ун-та, 2010. 203 с.]. При этом используют ультразвуковые аппараты с погружными волноводами.

При этом под действием мощных кавитационных явлений в резине происходит разрыв связей сера - углерод и углерод - углерод [В.О. Абрамов, О.В. Абрамов, Ф.С. Дьячковский, Д.Ф. Дьячковский, О.М. Градов, Ж.В. Перлина, Д.Р.Разгон, Т. Фауст. Девулканизация резины в ультразвуковом поле (экспериментальные исследования), ж. «Материаловедение», 2005, №1, с.3-9.]. Результаты проведенных нами исследований показывают, что при этом происходит значительная деструкция резиновой крошки, а также диспергирование появившихся в результате этого молекул каучука до микро- и наноразмеров [Gordey K. Korneychuk, Andrey K. Runov, Research De-vulcanization of Tyres Rubber in an Ultrasonic Field. Proceeding on 13-th International Conference and Seminar on Micro/Nanotechnologies and Electron Devices EDM 2012. P.94-98].

Процесс развитой кавитации под действием ультразвука происходит только в жидкой среде, поэтому в разработанном Способе специальным образом поддерживается жидкая субстанция.

Предлагаемый Способ получения резинобитумных композиций с использованием значительных количеств резиновой крошки (до 50%) использует то обстоятельство, что ультразвуковая обработка смесей битума с резиновой крошкой существенно понижает вязкость смесей.

Последнее позволяет «ступенчатое» добавление резиновой крошки с последующей обработкой смеси ультразвуком, так чтобы во все время процесса поддерживать достаточно низкую вязкость жидкой смеси.

Сопоставительный анализ признаков заявленного решения с признаками прототипа и аналогов свидетельствует о соответствии заявленного решения критерию «новизна».

Признаки, указывающие, что «смесь дополнительно активируется ультразвуком», обеспечивают высокую эффективность девулканизации резиновой крошки с поступлением большого количества молекул каучука (дисперсная фаза) в объемную фазу - дисперсионнную среду (битум), которое не только обеспечивает образование полимерной пространственной сетки, но и пластификацию битума до уровня, дающего возможность получить более низкие температуры хрупкости композиции. Кроме того, под действием мощных кавитационных сил резиновая крошка деструктируется и диспергируется на очень мелкие дискретно активированные частицы. Образовавшиеся дискретно активированные частицы резины имеют активированную поверхность за счет функциональных групп с ненасыщенными связями. Это обуславливает то, что эти частицы связываются с молекулами каучука, находящимися уже в объемной фазе, создавая с ними полимерную пространственную сетку, заполняющую дисперсионную среду - битум. Однако «избыток» дискретно активированных частиц резины так же, как и «избыток» молекул каучука, оказывает пластифицирующий эффект. С другой стороны, в результате диспергирования резиновой крошки уничтожаются поры резины и заполнявший их битум (в результате чего набухала резиновая крошка) пополняет объемную фазу. Кроме того, благодаря девулканизации резины появляющиеся молекулы каучука в свою очередь диспергируются под действием ультразвуковой кавитации. Благодаря этому резко уменьшается вязкость получаемой резинобитумной композиции и, следовательно, улучшается ее технологичность.

Необходимо отметить, что исследование влияния ультразвуковой обработки на температурные характеристики исходного битума БНД 90/130 показало, что их значения не изменились - как были до ультразвуковой обработки, так и остались (Тр=51°C и Тхр=-20°C). Этот факт подтверждает, что механизм воздействия ультразвука на смесь битума с резиновой крошкой связан только с кавитационными процессами, приводящими к деструкции и диспергированию резиновой крошки и образовавшихся молекул каучука.

О влиянии ультразвуковой обработки можно судить по сопоставлению следующих экспериментальных результатов. Полученная резинобитумная композиция при только термомеханическом воздействии при температуре 180°C имела следующие характеристики: Тр=144°C, Тхр=-15°C, эластичность, пенетрация при 25°C П25=30 у.е.

Полученная же резинобитумная композиция по предлагаемому способу с ультразвуковой обработкой при той же температуре имела следующие характеристики: Тр=68°C, Тхр=-35°C, П25=62.

Из приведенного примера видно, что пенетрация композиции увеличилась вдвое, т.е. вязкость композиции в жидком состоянии значительно понизилась.

В результате активирования ультразвуком смеси битума и резиновой крошки образуется резинобитумная композиция с достаточно высокой температурой хрупкости, удовлетворяющая поставленным критериям (должна быть ниже чем -30°C).

«Выход» значения концентрации битума за нижний предел заявленного диапазона (ниже 50% - при выводе значения резиновой крошки выше 50%) снижает гидроизоляционные свойства композиции, а «выход» значения концентрации битума за верхний предел заявленного диапазона (выше 87% - при выводе значения концентрации резиновой крошки ниже 13%) ведет к образованию покрытия с недостаточной температурой хрупкости.

Признаки, указывающие, что температуру смеси, включающую битум и резиновую крошку, 180°C (и затем ультразвуковую обработку) «поддерживают до окончания приготовления композиции» обеспечивают достаточную оперативность процесса приготовления композиции и одновременно исключают потерю части компонентов из-за испарения при превышении температурного режима.

Признак, указывающий, что «операцию перемешивания смеси с резиновой крошкой ведут не менее 10 минут», обеспечивает равномерное распределение резиновой крошки в битуме. Превышение этого показателя ведет к неоправданному повышению энергоемкости процесса приготовления смеси.

Признаки третьего пункта формулы изобретения, конкретизируя характеристику резиновой крошки (отсутствие дополнительной обработки и крупность), обеспечивают минимизацию стоимости компонента из-за отсутствия его дополнительной механической обработки и одновременно (за счет минимизации крупности) обеспечивают сокращение продолжительности процесса ее девулканизации.

Для приготовления композиции используют: битум марки БНД 90/130 (ГОСТ 22245-90) - битум нефтяной дорожный; резиновую крошку - продукт переработки шинных отходов, фракция до 1,5 мм.

Для приготовления композиции используют устройства известной конструкции, выполненные в виде емкости, снабженной лопастной мешалкой и средствами поддержания температурного режима не менее 200°C.

Для ультразвуковой обработки применяют ультразвуковые аппараты с погружными волноводами. Возможно применение и проточных аппаратов.

Композицию готовят и используют следующим образом.

При приготовлении и использовании композиции необходимо соблюдение следующего комплекса мер безопасности:

- работники должны быть обеспечены средствами индивидуальной за щиты в соответствии с ГОСТ 12.4.103 (комбинезоны, фартуки, ботинки кожаные, средствами защиты органов дыхания - респираторы с аэрозольным фильтром, для зашиты глаз - очками);

- работы, связанные с использованием композиции, должны проводиться в соответствии с «Санитарными правилами организации технологических процессов и гигиеническими требованиями к производственному оборудованию» ГОСТ 12.3.002, ГОСТ 12.3.035;

- работы, связанные с приготовлением и применением композиции в замкнутых помещениях, должны проводиться только при непрерывно действующей приточно-вытяжной вентиляции или с использованием средств защиты органов дыхания, при этом запрещается применение открытого огня;

- при работе в закрытых помещениях разрешается применение светильников только во взрывобезопасном исполнении;

- перед началом работы следует проверить исправность электрооборудования и наличие заземления во избежание искрения.

Изобретение иллюстрируется, но не исчерпывается следующими примерами.

Примечание. Перед приготовлением резинобитумных смесей резиновую крошку шинных отходов высушивают до постоянного веса при температуре не ниже 120°С.

Пример 1. В смеситель помещают 135 г битума марки БНД 90/130 и нагревают до температуры 180°С. Затем туда вводят 15 г (10 мас.%) резиновой крошки, полученную смесь перемешивают со скоростью 200 об/мин 10 минут. Далее полученную смесь 30 минут активируют ультразвуковом мощностью 150 Вт при помощи ультразвукового аппарата с погружным волноводом. Затем для повышения однородности смеси ее перемешивают со скоростью 200 об/мин 10 минут.

После этого полученная резинобитумная композиция готова к дальнейшему использованию.

Пример 2. В смеситель помещают 140,5 г битума марки БНД 90/130 и нагревают до температуры 180°C. Затем туда вводят 19,5 г (13 мас.%) резиновой крошки, полученную смесь перемешивают со скоростью 200 об/мин 10 минут. Далее полученную смесь 30 минут активируют ультразвуковом мощностью 150 Вт при помощи ультразвукового аппарата с погружным волноводом. Затем для повышения однородности смеси ее перемешивают со скоростью 200 об/мин 10 минут.

После этого полученная резинобитумная композиция готова к дальнейшему использованию.

Пример 3. В смеситель помещают 127,5 г битума марки БНД 90/130 и нагревают до температуры 180°C. Затем туда вводят 22,5 г (15 мас.%) резиновой крошки, полученную смесь перемешивают со скоростью 200 об/мин 10 минут. Далее полученную смесь 30 минут активируют ультразвуковом мощностью150 Вт при помощи ультразвукового аппарата с погружным волноводом. Затем для повышения однородности смеси ее перемешивают со скоростью 200 об/мин 10 минут.

После этого полученная резинобитумная композиция готова к дальнейшему использованию.

Пример 4. В смеситель помещают 117 г битума марки БНД 90/130 и нагревают до температуры 180°C. Затем туда вводят 33 г (22 мас.%) резиновой крошки, полученную смесь перемешивают со скоростью 200 об/мин 10 минут. Далее полученную смесь 30 минут активируют ультразвуковом мощностью 150 Вт при помощи ультразвукового аппарата с погружным волноводом. Затем для повышения однородности смеси ее перемешивают со скоростью 200 об/мин 10 минут.

После этого полученная резинобитумная композиция готова к дальнейшему использованию.

Пример 5. В смеситель помещают 225 г битума марки БНД 90/130 и нагревают до температуры 180°C. Затем туда вводят 75 г (25 мас.%) резиновой крошки, полученную смесь перемешивают со скоростью 200 об/мин 10 минут. Далее полученную смесь 60 минут активируют ультразвуковом мощностью 150 Вт при помощи ультразвукового аппарата с погружным волноводом. Затем для повышения однородности смеси ее перемешивают со скоростью 200 об/мин 10 минут.

После этого полученная резинобитумная композиция готова к дальнейшему использованию.

Пример 6. В смеситель помещают 105 г битума марки БНД 90/130 и нагревают до температуры 180°C. Затем туда вводят порциями 45 г (30 мас.%) резиновой крошки, полученную смесь перемешивают со скоростью 200 об/мин 10 минут. Далее полученную смесь 30 минут активируют ультразвуковом мощностью 150 Вт при помощи ультразвукового аппарата с погружным волноводом. Затем для повышения однородности смеси ее перемешивают со скоростью 200 об/мин 10 минут.

После этого полученная резинобитумная композиция готова к дальнейшему использованию.

Пример 7. В смеситель помещают 90 г битума марки БНД 90/130 и нагревают до температуры 180°C. Затем туда вводят порциями 60 г (40 мас.%) резиновой крошки следующим образом. Вперед вводят 30 г резиновой крошки (получая смесь с 25 мас.%), полученную смесь перемешивают со скоростью 200 об/мин 10 минут, а затем 10 минут активируют ультразвуковом мощностью 150 Вт при помощи ультразвукового аппарата с погружным волноводом. Затем для повышения однородности смеси ее перемешивают со скоростью 200 об/мин 5 минут. Далее последовательно вводят еще три раза по 10 г резиновой крошки, каждый раз повторяя предыдущие операции термомеханической и ультразвуковой обработки смеси. После такого «ступенчатого» ввода резиновой крошки и последующей обработки смеси композиция готова к дальнейшему использованию.

Пример 8. В смеситель помещают 75 г битума марки БНД 90/130 и нагревают до температуры 180°C. Затем туда вводят порциями 75 г (50 мас.%) резиновой крошки следующим образом. Вперед вводят 30 г резиновой крошки (получая, примерно, смесь с 28,6 мас.%), полученную смесь перемешивают со скоростью 200 об/мин 10 минут, а затем 10 минут активируют ультразвуковом мощностью 150 Вт при помощи ультразвукового аппарата с погружным волноводом. Затем для повышения однородности смеси ее перемешивают со скоростью 200 об/мин 5 минут. Далее последовательно вводят еще три раза по 15 г резиновой крошки, каждый раз повторяя все предыдущие операции термомеханической и ультразвуковой обработки смеси. После такого «ступенчатого» ввода резиновой крошки и последующей обработки смеси композиция готова к дальнейшему использованию.

Пример 9. В смеситель помещают 75 г битума марки БНД 90/130 и нагревают до температуры 180°C. Затем туда вводят порциями 78,06 г (51 мас.%) резиновой крошки следующим образом. Вперед вводят 30 г резиновой крошки (получая, примерно, смесь с 27,6 мас.%), полученную смесь перемешивают со скоростью 200 об/мин 10 минут, а затем 10 минут активируют ультразвуковом мощностью 150 Вт при помощи ультразвукового аппарата с погружным волноводом. Затем для повышения однородности смеси ее перемешивают со скоростью 200 об/мин 5 минут. Далее последовательно вводят еще три раза по 16,2 г резиновой крошки, каждый раз повторяя все предыдущие операции термомеханической и ультразвуковой обработки смеси. После такого «ступенчатого» ввода резиновой крошки и последующей обработки смеси композиция готова к дальнейшему использованию.

Измеренные температурные характеристики активированных композиций, составы которых приведены в примерах 1-9, представлены в табл.1.

Таблица 1
Рабочие характеристики резинобитумной композиции
№ примера Температура размягчения, °C Температура хрупкости, С Интервал пластичности, °C
1 55 -25 80
2 74 -30 104
3 72 -31 109
4 70 -33 103
5 73 -35 103
6 76 -36 106
7 84 -38 114
8 96 -45 136
9 102 -47 157
Прототип 50 -28 78
Исходный битум БНД 90/130 51 -20°C 71

Пример №1 (см. таблицу 1) показывает, что содержание в смеси резиновой крошки в количестве 10% не обеспечивает необходимой температуры хрупкости получаемой резинобитумной композиции.

Пример №5 иллюстрирует признак заявленного решения «Кроме того, время ультразвуковой активации и мощность ультразвука взаимосвязаны и зависят от массы смеси».

Пример №9 показывает, что верхний предел концентрации резиновой крошки в смеси ограничивается очень высоким значением температуры размягчения. Из этого примера видно, что активированная резинобитумная композиция, получаемая из смеси с концентрацией резиновой крошки, равной 51%, имеет температуру размягчения 102°C. Такай высокая температура размягчения создает большие технологические трудности для использования получаемой композиции, так как для приведения ее в жидкое и текучее состояние будет требоваться нагрев выше 200°C.

Результаты испытаний, полученных по изобретению резинобитумных композиций, приведенные в таблице, показывают, что они характеризуются гораздо большими интервалами пластичности по сравнению с аналогичными характеристиками прототипа.

Достоинством предлагаемого изобретения перед аналогами и прототипом является повышенная экономичность получаемой по данному изобретению резинобитумной композиции за счет замены части битума, пластификаторов и дополнительных полимеров на резиновую крошку шинных отходов, являющихся непрерывно пополняемым вторичным продуктом автопрома (причем количество шинных отходов в мире и в России увеличивается с каждым годом).

Необходимо также учитывать, что в состав резиновой крошки шинных отходов входят ценнейшие добавки (например, антиоксиданты), которые при деструкции резины под действием ультразвука переходят в объемную фазу. Вследствие этого отпадает необходимость введения специальных добавок в получаемую активированную резинобитумную композицию.

Готовую композицию используют в качестве материала широкого спектра применения - она может быть использована для дорожных, кровельных, изоляционных, герметизирующих работ. При этом предпочтительно ее употребление в гранулированном виде, например, в виде асфальтового вяжущего [А.В. Руденский, А.Л. Шумик. Прочностные свойства асфальтовых вяжущих. «Строительные материалы», №6, 2008 г.].

1. Способ приготовления резинобитумной композиции, включающий приготовление смеси битума с резиновой крошкой, отличается тем, что эта смесь дополнительно активируется ультразвуком, причем названные компоненты в составе композиции используют при следующем соотношении, мас. %:

Резиновая крошка 13,0-50,0
Битум остальное

кроме того, в процессе приготовления резинобитумной композиции в предварительно нагретый до 180°C в смесителе битум вводят порциями при необходимости резиновую крошку, каждый раз перемешивают со скоростью 200 об/мин не менее 10 мин и активируют смесь обработкой ультразвуком после введения каждой порции крошки, причем эти операции производят до получения резинобитумной композиции.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что используют битум марки БНД 90/130.

3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что используют резиновую крошку шинных отходов фракции до 1,5 мм, при этом резиновую крошку перед приготовлением резинобитумной смеси высушивают до постоянного веса.

4. Способ по п. 1, отличающийся тем, что используют смеситель, выполненный с возможностью подогрева смеси до 200°C.

5. Способ по п. 1, отличающийся тем, что время ультразвуковой активации и мощность ультразвука взаимосвязаны и зависят от массы смеси.

6. Способ по п. 1, отличающийся тем, что процесс приготовления резинобитумной композиции ведут при температуре не менее 180°C.

7. Способ по п. 1, отличающийся тем, что ультразвуковую обработку смеси осуществляют до завершения деструкции и диспергирования резиновой крошки, что выявляют, контролируя вязкость смеси.



 

Похожие патенты:
Изобретение относится к добавкам, которые предназначены для применения в битуме и модифицированном полимером битуме. Добавка получена путем смешивания друг с другом: (a) серы, (b) вулканизированного каучука, например отходов из вулканизированного каучука; (c) жирной кислоты и (d) битума.
Изобретение относится к составу и способу получения мастичной композиции, применяемой для защиты металлических поверхностей, резервуаров, бетонных и кирпичных поверхностей, а также в качестве компонента для производства антикоррозионных мастик, лаков, эмалей.

Изобретение относится к изоляционной композиции, включающей мастику, содержащую тяжелую нефтяную фракцию, абсорбент и окислитель. Причем композиция дополнительно содержит тяжелую нефтяную фракцию и зольные микросферы, взятые в соотношении, масс.%: тяжелая нефтяная фракция 42,5 - 45, мастика 42,5-45, зольные микросферы 10 - 15.

Изобретение относится к битумным эмульсиям и может быть использовано для антикоррозионной защиты стали и в дорожном строительстве. Катионная битумная эмульсия для антикоррозионной защиты стали, включающая битум, эмульгатор КАДЭМ-ВТ, кубовой остаток ректификации бензола, соляную кислоту, пеназолин К, дополнительно содержит синергическую смесь ингибиторов коррозии из 5,6,7,8-тетрахлорхинозолина, диэтил-S-(6-хлорбензоксазолинон-2-ил-3-метил)дитиофосфата, при следующем соотношении компонентов, мас.%: битум 55-60; эмульгатор КАДЭМ-ВТ 2,9-4,5; кубовой остаток ректификации бензола 10-11; соляная кислота 0,6-0,8; (диэтил-S-(6-хлорбензоксазолинон-2-ил-3-метил)дитиофосфат 0,3-0,4; 5,6,7,8-тетрахлорхинозолин 0,4-0,5; пеназолин К 0,4-0,9; вода остальное.

Изобретение относится к стабильным при хранении асфальтовым гранулам для дорожного покрытия, включающим сердцевину и оболочку, покрывающую сердцевину так, что гранула имеет максимальный размер от 1/16 до 2 дюймов, причем оболочка содержит водостойкий полимер или воск, или частицы, выбранные из неорганических частиц, частиц переработанного асфальтового покрытия и их комбинаций.

Изобретение относится к битумным эмульсиям, используемым в создании дорожных, кровельных и защитных покрытий. Битумная эмульсия включает битум, катионоактивный эмульгатор и кислоту или анионоактивный эмульгатор и щелочь, воду, отход процесса пиролиза углеводородного сырья - тяжелую пиролизную смолу (ТПС) плотностью 1060-1080 кг/м3, содержанием серы 4,5-5,5 мас.%, содержанием тяжелых ароматических соединений 54-55 мас.%, и дополнительно содержит квантовый активатор топлив при следующих соотношениях компонентов, мас.%: битум - 20,0-70,0, эмульгатор - 0,1-5,0, реагент для нейтрализации эмульгатора - 0,5-3,0, ТПС - 0,4-8,0, вода - остальное.

Группа изобретений относится к строительной технике и может применяться для ремонта кровли путем ее заливки горячей резинобитумной мастикой. Способ включает разогрев битума до температуры 90-120ºС в теплоизолированной емкости (1), добавление резиновой крошки и полиэтилена.
Изобретение относится к промышленному и гражданскому строительству, используется для защиты от коррозии наружных поверхностей магистральных трубопроводов, а также для покрытия гипсоволокнистых, древесно-стружечных плит и деревянных поверхностей от разрушающего воздействия окружающей среды.

Изобретение относится к области полимерных строительных гидроизоляционных материалов, применяемых в производстве и ремонте кровли, герметиков и ремонтных материалов, используемых для гидроизоляционной защиты бетонных, кирпичных и т.п.
Изобретение относится к промышленности дорожно-строительных материалов, а именно к составам смесей для изготовления асфальтобетона, который может быть использован при устройстве оснований и покрытий автомобильных дорог, аэродромов, мостов.
Изобретение относится к добавкам, которые предназначены для применения в битуме и модифицированном полимером битуме. Добавка получена путем смешивания друг с другом: (a) серы, (b) вулканизированного каучука, например отходов из вулканизированного каучука; (c) жирной кислоты и (d) битума.
Изобретение относится к области производства дорожно-строительных материалов и может быть использовано для ремонта аэродромных и дорожных покрытий, в частности, для выполнения оперативного, аварийного восстановления разрушенных участков асфальтобетонных покрытий.

Изобретение относится к способу получения поперечно-сшитых композиций полимера и битума без использования какого-либо сшивающего агента. В способе получения поперечно-сшитых композиций полимера и битума без использования какого-либо сшивающего агента по меньшей мере один битум и по меньшей мере одну полимерную композицию, содержащую по меньшей мере 80 мас.%, относительно массы полимерной композиции, диблок-сополимера моновинилароматического углеводородного блока и сопряженного диенового блока, обладающего молекулярной массой большей или равной 80000 г/моль и содержанием звеньев с двойными связями в положении 1-2, происходящих из сопряженного диена, большим или равным 15 мас.% относительно общей массы сопряженных диеновых звеньев, приводят в контакт при температуре от 180°C до 220°C, в течение периода времени от 8 ч до 48 ч.
Изобретение относится к составу и способу получения мастичной композиции, применяемой для защиты металлических поверхностей, резервуаров, бетонных и кирпичных поверхностей, а также в качестве компонента для производства антикоррозионных мастик, лаков, эмалей.
Изобретение относится к способу получения битумных композиций и может найти применение в дорожном строительстве, производстве кровельных материалов и гидроизоляции.

Изобретение относится к новым композициям для железнодорожных шпал и к способам их производства. Способ изготовления шпалы, включающей первую часть, изготовленную из первой композиции, и вторую часть, изготовленную из второй композиции, причем первая композиция включает 15-75 мас.% первого асфальтового компонента и 85-25 мас.% первого полимерного компонента, и вторая композиция включает 20-85 мас.% второго асфальтового компонента и 80-15 мас.% второго полимерного компонента, и каждый из полимерных компонентов включает смесь пригодной для переработки пластмассы и волокнистого армирующего материала, включает стадии: (i) отдельное приготовление и смешивание выбранных количеств асфальта и пластмассы для получения первой и второй смеси; (ii) отдельное плавление и переработка указанной первой и второй смеси в процессорах, способных нагревать и подавать указанные смеси отдельно в виде сложной асфальтово-пластмассовой композиции на насосные устройства, связанные с соэкструзионной фильерой; и (а) перекачивание первой композиции в первую секцию формы для образования внутренней части железнодорожной шпалы и одновременное введение второй композиции во внешнюю часть формы для образования внешней части железнодорожной шпалы или (b) перекачивание второй композиции в первую секцию формы для образования внутренней части железнодорожной шпалы и одновременное введение первой композиции во внешнюю часть формы для образования внешней части железнодорожной шпалы.

Изобретение относится к изоляционной композиции, включающей мастику, содержащую тяжелую нефтяную фракцию, абсорбент и окислитель. Причем композиция дополнительно содержит тяжелую нефтяную фракцию и зольные микросферы, взятые в соотношении, масс.%: тяжелая нефтяная фракция 42,5 - 45, мастика 42,5-45, зольные микросферы 10 - 15.
Изобретение относится к технологии защиты дорожных покрытий и может быть использовано при строительстве и ремонте дорожных покрытий различного типа. Смесь для защиты дорожных покрытий включает черное органическое вяжущее, модификатор отверждения и растворитель в соотношении, мас.%: черное органическое вяжущее пек 45-55%; модификатор отверждения ацетон 4-6%; адгезионная присадка СТАРДОП 130П 1-3 мас.%; растворитель сольвент остальное.
Изобретение относится к дорожно-строительным материалам и может быть использовано в качестве вяжущего материала цветного асфальтобетонного покрытия. Вяжущее для цветных асфальтобетонов включает нефтеполимерную смолу, индустриальное масло, синтетический полибутадиеновый каучук и дополнительно содержит вторичный полимер, представляющий собой смесь полиэтилена низкой плотности, частиц алюминиевой фольги и полиолефина с активными функциональными группами.

Изобретение относится к дорожному строительству, а именно к технологии приготовления асфальтобетонных смесей для ремонта покрытий автомобильных дорог и аэродромов, и может быть использовано для получения холодных асфальтобетонов с одновременной утилизацией нефтесодержащих отходов - нефтяных шламов.
Изобретение относится к добавкам, которые предназначены для применения в битуме и модифицированном полимером битуме. Добавка получена путем смешивания друг с другом: (a) серы, (b) вулканизированного каучука, например отходов из вулканизированного каучука; (c) жирной кислоты и (d) битума.
Наверх