Модифицирующая композиция для асфальтобетонной смеси

Изобретение относится к дорожно-строительным материалам, а именно к модифицирующей композиции для асфальтобетонной смеси, и может быть использовано при устройстве покрытий автомобильных дорог, мостов, аэродромов и гидротехнических сооружений. Модифицирующая композиция содержит активный резиновый порошок, наполнитель - смесь молотой слюды и диатомита, адгезив, структурирующий агент и кубовый остаток полифторированных спиртов-теломеров при следующем соотношении компонентов, мас.%: активный резиновый порошок - 60-75, молотая слюда - 15-25, диатомит - 2-9, адгезив - 1-3, структурирующий агент - 1-3, кубовый остаток - 0,5-1,5. Изобретение также относится к асфальтобетонной смеси, содержащей минеральные материалы, битум и модифицирующую композицию в количестве от 0,3 до 0,7 мас.% по отношению к общей массе минерального материала. Применение модифицирующей композиции приводит к улучшению физико-механических характеристик асфальтобетона. 2 н. и 5 з.п. ф-лы, 2 табл.

 

Область техники, к которой относится изобретение

Изобретение относится к дорожно-строительным материалам, а именно к модифицирующей композиции для асфальтобетонной смеси, и может быть использовано при устройстве покрытий автомобильных дорог, мостов, аэродромов и гидротехнических сооружений.

Уровень техники

В условиях происходящего за последние годы резкого увеличения автотранспортных, климатических и техногенных нагрузок наблюдается исчерпание возможностей окисленных битумов, как вяжущих материалов, которые традиционно и наиболее широко используются в составе асфальтобетонов для дорожных покрытий.

Обычно дорожные битумы имеют интервал пластичности, как правило, не выше 60-65°C, что явно недостаточно для устройства верхних слоев покрытий в климатических условиях большинства регионов России. Кроме того, у вязких дорожных битумов практически отсутствуют упругие свойства, от которых зависит устойчивость композиционных материалов, каковым является асфальтобетон, к разрушению под действием циклической нагрузки. Поэтому битумные вяжущие принципиально требуют модификации и улучшения физико-механических свойств, поскольку по самой своей природе не могут обеспечить необходимую стойкость асфальтобетонных покрытий дорог в условиях увеличивающихся транспортных нагрузок.

Наиболее устойчивы к старению и стабильны во времени битумы, получаемые по прямогонным вакуумным технологиям при невысоких температурах. В России, в силу сложившихся обстоятельств, широко развилась технология получения битумов по методу барботажного окисления (окислительного дегидрирования). У таких «выжатых» окисленных битумов сильно уменьшена стабильность свойств и устойчивость к старению. Уменьшается устойчивость к воздействию воды, снижаются адгезионные свойства. Поэтому важнейшей задачей модификации таких битумов становится исправление не только физико-механических, но и химических свойств.

Одним из важнейших направлений повышения долговечности и качества таких материалов стало введение в их состав различного рода добавок, позволяющих улучшить присущие битумам свойства и модифицировать их в необходимом для практики направлении. Наиболее распространенным способом улучшения пластоэластических свойств битумных материалов в настоящее время является их модификация с помощью каучуков и термоэластопластов (блоксополимеров стирольного ряда, в основном СБС-типа). Повышение качества и долговечности дорожных вяжущих материалов, герметиков и мастик, применяемых для строительства и ремонта автомобильных мостов и аэродромных покрытий, гидроизоляции сооружений и транспортных конструкций, защиты подземных стальных трубопроводов и металлоконструкций, а также при проведении кровельных работ, является одним из наиболее эффективных путей продления сроков службы объектов и сокращения затрат материальных, энергетических и трудовых ресурсов на их ремонт и содержание.

Особенно актуальным является использование модифицированных битумных материалов повышенного качества при строительстве и ремонте дорог с асфальтобетонными покрытиями в районах с суровым континентальным климатом и низкими зимними температурами. Наибольшими потенциальными возможностями для улучшения свойств битумных вяжущих обладает крошка из резин общего назначения, в том числе шинная.

Резина, по сравнению с каучуками, намного более устойчива к окислительному воздействию кислорода воздуха. Она отличается высокой устойчивостью к воде и солевым растворам. Кроме того, важной особенностью резиновой крошки, особенно шинной, является присутствие в ее составе специальных химических веществ - антиоксидантов и антистарителей. Их присутствие сможет обеспечить повышение устойчивости вяжущего материала к окислительной деградации в условиях эксплуатации. Замедлит процессы старения при эксплуатационных температурах и в условиях нагрева до высокой технологической температуры. Получаемые резиновые порошки, удовлетворяющие приведенным выше показателям, достаточно быстро диспергируются в битуме, вводимом в асфальтобетонную смесь, и не приводят к увеличению времени изготовления этих смесей. Кроме того, подобные резиновые порошки, их принято называть активными, сохраняют основные физико-химические свойства шинных резин, что обеспечивает им способность соединения на молекулярном уровне с нефтяными битумами.

Известна модифицирующая композиция (RU 2377262, 27.12.2009), включающая активный резиновый порошок с высокой удельной поверхностью, полученный термомеханическим измельчением, с размером частиц не более 0,8 мм, в присутствии антиагломератора, например галогенсодержащего спирта-теломера, наполнитель - метасиликат игольчатой структуры, инициатор гелеобразования и структурирующий агент.

Наиболее близкой к заявляемой является модифицирующая композиция по RU 2458083, 10.08.2012, на основе активного резинового порошка, включающая наполнитель - молотую слюду или смесь молотой слюды и диатомита, например, мусковит или флогопит адгезив, выбранный из фенольноформальдегидных смол (смола 101 к, Яркопол 100, Яркопол ПО, ФЛ-326), и структурирующую добавку, выбранную из ФР-12, СФ-280, октофор 10S, резорцинформальдегидной смолы. Использование указанных модифицирующих композиций приводит к улучшению многих эксплуатационных показателей, например морозостойкости, стойкости к циклическим нагрузкам, что способствует увеличению срока их эксплуатации. Однако асфальтобетон с использованием указанных модифицирующих композиций имеет не достаточную величину водостойкости при длительном водонасыщении, сцепления при сдвиге, что не благоприятно сказывается на сдвигоустойчивости покрытия и увеличивает возможность колееобразования.

Асфальтобетонное покрытие летом в жаркую погоду может нагреваться до температуры более +70°C. Поэтому нижний предел водонасыщения, как правило, ограничивает количество вяжущего в асфальтобетонной смеси с той целью, чтобы была обеспечена требуемая сдвигоустойчивость при повышенных летних температурах (недостаточная сдвигоустойчивость приводит к появлению таких деформаций на покрытии дорог, как колея).

Раскрытие сущности изобретения

Целью настоящего изобретения является получение модифицирующей композиции для различных типов асфальтобетонных смесей, вводимой непосредственно при изготовлении смеси и повышающей эксплуатационные характеристики асфальтобетонов, а именно увеличение температурного интервала эксплуатации 76-82°C, снижение колееобразования, трещинообразования и увеличение водостойкости, что в свою очередь обеспечивает решение проблемы утилизации использованных автомобильных покрышек, долговечность дорожных покрытий, увеличение межремонтных сроков эксплуатации автодорог, экономию бюджетных средств, выделяемых на текущее обслуживание и капитальный ремонт дорожных покрытий.

Технический результат, достигаемый использованием заявленного изобретения, заключается в повышении прочностных и деформационных характеристик асфальтобетона при высоких температурах, увеличении пределов прочности при сжатии при 20°C и 50°C, сдвигоустойчивости по сцеплению, увеличении температурного интервала до 82°C, уменьшении колееобразования, коэффициента длительной водостойкости.

Указанный технический результат достигается применением модифицирующей композиции для асфальтобетонной смеси на основе активного резинового порошка, включающей наполнитель - молотую слюду и диатомит, адгезив и структурирующий агент и кубовый остаток полифторированных спиртов-теломеров, при следующем соотношении компонентов, мас. %:

активный резиновый порошок 60-75
молотая слюда 15-25
диатомит 2-9
адгезив 1-3
структурирующий агент 1-3

указанный кубовый остаток 0,5-1,5

В качестве активного резинового порошка используют резиновый порошок - продукт переработки шин и/или резинотехнических изделий, полученный термомеханическим измельчением, или резиновый порошок, химически активированный нефтяным маслом, или их смесь с размером частиц не более 1 мм.

В качестве структурирующего агента используют дисульфидалкилфенолформальдегидную смолу, предпочтительно ФР-12, СФ-280, октофор 10S, резорцинформальдегидную смолу.

В качестве адгезива используют фенольноформальдегидную смолу, предпочтительно смолу 101 к, Яркопол 100, Яркопол 110, ФЛ-326.

В качестве молотой слюды используют мусковит или флогопит с размером частиц не более 0,63 мм и диатомит с размером частиц не более 0,3 мм.

Фторорганическая добавка в виде кубового остатка полифторированных спиртов-теломеров (КОСТ), ТУ-6-02-884-79, оказывает неожиданное действие на свойства асфальтобетонной смеси и обеспечивает в сравнении с известным аналогом высокую гидрофобность и, соответственно, пониженное водопоглощение.

Для улучшения свойств асфальтобетонных смесей и получаемых на их основе дорожных покрытий достаточно введения от 0,3 до 0,7 мас. % модифицирующей композиции от массы минеральной составляющей асфальтобетонной смеси в зависимости от типа смеси. В то время как известные модифицирующие композиции вводятся в количестве более 1,0 мас. % от массы минеральной составляющей асфальтобетонной смеси.

Дополнительно модифицирующая композиция может содержать от 0,3 до 1,0 мас. % вспенивающего агента (порообразователя), который способствует быстрому перемешиванию модификатора с битумом. Модифицирующую композицию вводят в асфальтобетонную смесь после ввода битума согласно действующим технологиям. Вспенивающий агент, как правило, выбирается из известных агентов, таких как азодикарбонамидов и азоизобутилонитрилов. В частности, используются вспенивающие агенты с температурой разложения 140-160°С.

Дополнительно модифицирующая добавка может содержать от 0,3 до 1,0 мас. % антиоксиданта для повышения сопротивления смесей многократным деформациям. Антиоксидант выбирают, как правило, из нафтанов, ацетонанилов, анилинонафталинов. В частности, используются нафтаны, предпочтительно нафтам-2 (неозон Д) и параоксинеозон.

Осуществление изобретения

Для исследования свойств щебеночно-мастичного асфальтобетона готовили следующий состав с использованием модифицирующей добавки на основе резинового порошка:

щебень фр. 10-15, к-р «Первоуральский» 50 мас. %
щебень фр. 5-10, к-р «Первоуральский» 22 мас. %
отсев дробления, к-р «Заготовка» 16 мас. %
минеральный порошок 12 мас. %
модифицирующая композиция 0,4 мас. %
битум БНД 90/130 5,1 мас. %

Модифицирующую композицию вводят в асфальтобетонную смесь после ввода битума согласно действующим технологиям. Результаты испытаний асфальтобетона ЩМА-15 при содержании модифицирующей добавки на основе резинового порошка приведены в таблице 1.

Результаты исследования свойств щебеночно-мастичного асфальтобетона показывают, что применение модифицирующей добавки на основе резинового порошка в исходный состав ЩМА-15 в количестве 0,5 мас. % сверх 100% минеральной части приводит к существенному улучшению свойств щебеночно-мастичного асфальтобетона: увеличивается предел прочности при сжатии при 50°С до 1,62 МПа; увеличивается сдвигоустойчивость по углу внутреннего трения до 0,95 и по сцеплению до 0,33 МПа.

Результаты испытаний асфальтобетона по прототипу и по изобретению при содержании модифицирующей композиции на основе резинового порошка 0,0, 0,3, 0,5 и 0,7 мас. % приведены в таблице 2.

Из таблицы 2 видно, что оптимальное содержание модификатора в асфальтобетоне - 0,5 мас. % сверх 100% минеральной части. Увеличились пределы прочности при сжатии при 50°С и сдвигоустойчивость по сцеплению. Температурный интервал увеличился с 76°С до 82°С (температуры, при которых асфальтобетон имеет предел прочности при сжатии 1,0 МПа - значение, нормируемое ГОСТ 9128).

Асфальтобетонное покрытие летом в жаркую погоду может нагреваться до температуры более +70°С. Поэтому нижний предел водонасыщения, как правило, ограничивает количество вяжущего в асфальтобетонной смеси с той целью, чтобы была обеспечена требуемая сдвигоустойчивость при повышенных летних температурах (недостаточная сдвигоустойчивость приводит к появлению таких деформаций на покрытии дорог, как колея). В то же время пониженное количество вяжущего в смеси приводит к низкой водостойкости, особенно при длительном водонасыщении, и, соответственно, к недостаточной коррозионной устойчивости асфальтобетона в покрытии автомобильных дорог. Асфальтобетон на основе изверженных горных пород имеет высокую величину средней плотности и очень низкое значение водонасыщения. Однако снижать количество вяжущего в смеси в данном случае нецелесообразно: показатели предела прочности при сжатии при 50°С и сдвигоустойчивости по сцеплению при 50°С значительно превышают требуемые ГОСТ 9128-2009.

Кроме того, применение модификатора на основе резинового порошка существенным образом увеличивает температурный (рабочий) интервал асфальтобетона.

Применение модифицирующей добавки на основе резинового порошка приводит к повышению прочностных и деформационных характеристик асфальтобетона при высоких температурах, к уменьшению величины колеи. Для асфальтобетона типа А увеличились пределы прочности при сжатии при 20°С на 4,8%; при 50°С - на 10,8%; сдвигоустойчивость по сцеплению на 13,3%. Повысился коэффициент длительной водостойкости с 0,88 до 0,93. Температурный интервал увеличился с 76°С до 82°С. Глубина колеи уменьшилась на 30,3%.

Для асфальтобетона ЩМА-15 увеличились пределы прочности при сжатии при 20°С на 19%; при 50°С - на 16,8%; сдвигоустойчивость по сцеплению на 13,2%. Глубина колеи уменьшилась на 6,8%.

1. Модифицирующая композиция для асфальтобетонной смеси на основе активного резинового порошка, включающая наполнитель - смесь молотой слюды и диатомита, адгезив и структурирующий агент, отличающаяся тем, что дополнительно содержит кубовый остаток полифторированных спиртов-теломеров при следующем соотношении компонентов, мас.%:

активный резиновый порошок 60-75
молотая слюда 15-25
диатомит 2-9
адгезив 1-3
структурирующий агент 1-3
указанный кубовый остаток 0,5-1,5.

2. Модифицирующая композиция по п.1, отличающаяся тем, что в качестве активного резинового порошка используют резиновый порошок - продукт переработки шин и/или резинотехнических изделий, полученный термомеханическим измельчением, или резиновый порошок, химически активированный нефтяным маслом, или их смесь с размером частиц не более 1 мм.

3. Модифицирующая композиция по п.1, отличающаяся тем, что в качестве молотой слюды используют мусковит или флогопит с размером частиц не более 0,63 мм и диатомит с размером частиц не более 0,3 мм.

4. Модифицирующая композиция по п.1, отличающаяся тем, что в качестве структурирующего агента используют дисульфидалкилфенолформальдегидную смолу, предпочтительно ФР-12, СФ-280, октофор 10S, резорцинформальдегидную смолу.

5. Модифицирующая композиция по п.1, отличающаяся тем, что в качестве адгезива используют фенольноформальдегидную смолу, предпочтительно смолу 101 к, Яркопол 100, Яркопол 110, ФЛ-326.

6. Модифицирующая композиция по п.1, отличающаяся тем, что дополнительно содержит вспенивающий агент, антиоксидант в количестве 0,3-1,0 мас.%.

7. Асфальтобетонная смесь, содержащая минеральные материалы и битум, отличающаяся тем, что содержит модифицирующую композицию по любому из пп.1-6 в количестве от 0,3 до 0,7 мас.% по отношению к общей массе минерального материала.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области производства и применения стабилизирующих добавок для щебеночно-мастичных асфальтобетонных смесей, используемых для дорожных покрытий.

Изобретение относится к производству дорожно-строительных материалов, которые могут быть использованы в строительстве пешеходных дорог, площадок. Масса для дорожного покрытия содержит, мас.

Изобретение относится к производству дорожно-строительных материалов, которые могут быть использованы в строительстве пешеходных дорог, площадок. Масса для дорожного покрытия содержит, мас.

Изобретение относится к области нефтепереработки, в частности к способу получения дорожного битума марки БНДУ 60. Способ получения дорожного битума БНДУ 60 включает окисление утяжеленного гудрона.

Изобретение относится к способу получения битумно-полимерного вяжущего, которое может быть использовано при получении асфальтобетонов, гидроизоляционных покрытий, мастик и рулонных кровельных материалов для строительных работ.

Изобретение относится к области получения смесей для дорожного строительства и может быть использовано для получения органоминерального порошка для изготовления асфальтобетонных покрытий дорог.

Изобретение относится к области производства модифицированных битумов, в том числе полимерно-битумных вяжущих (ПБВ). Устройство для производства модифицированного битумного вяжущего содержит емкость со змеевиками масляного обогрева, термоизоляцией, облицовкой гальванизированными металлическими листами, люком, узлом подачи модифицирующих компонентов и смесителем с электроприводом в виде лопастного устройства в цилиндрическом внешнем корпусе с забором смеси битума и модификатора из верхних слоев и подачей в низ емкости, обогреваемые термомаслом входные и выходные циркуляционные трубы с шаровыми кранами, битумный фильтр, электронасос с инвертером и пассивный гидродинамический диспергатор, а также узел промывки диспергатора в составе емкости для промывочного масла и масляного насоса, связанных трубами с входом и выходом диспергатора через трехходовые краны с обеспечением промывки диспергатора потоком масла в направлении, противоположном направлению потока через диспергатор в цикле модификации битума.

Изобретение относится к битумной композиции и к способу ее получения. Битумная композиция содержит битум, первую добавку, содержащую по меньшей мере одну функциональную группу сложного эфира жирной кислоты, насыщенной или ненасыщенной, линейную или разветвленную, имеющую углеводородную цепь, содержащую от 4 до 36 атомов углерода, необязательно замещенную по меньшей мере одной гидроксильной группой, и вторую добавку, содержащую по меньшей мере один органический гелеобразователь.
Изобретение относится к получению битумно-резиновых композиций, используемых в дорожном строительстве в качестве вяжущих для асфальтобетонных смесей, в промышленном и гражданском строительстве для кровельных и гидроизоляционных работ.

Изобретение относится к составам мастик на основе битума, которые могут быть использованы в строительстве, например, для герметизации швов. Мастика содержит битум, кислоту ортофосфорную и полиизобутилен в виде вязкой клейкой жидкости с молекулярной массой ниже 50000 или измельченный на частицы до 1-2 мм каучукоподобный полиизобутилен с молекулярной массой 100000-200000 при следующем соотношении компонентов, мас.%: битум - 51,5-56,7, кислота ортофосфорная - 0,3-0,5, полиизобутилен - 43,0-48,0.
Изобретение относится к области резины, в частности к способу получения жидкой резиновой смеси для защитного покрытия металла, в частности для защиты кузова автомобиля от внешних воздействий.
Изобретение относится к получению битумно-резиновых композиций, используемых в дорожном строительстве в качестве вяжущих для асфальтобетонных смесей, в промышленном и гражданском строительстве для кровельных и гидроизоляционных работ.
Изобретение относится к способам изготовления резиновой плитки, резиновой брусчатки, используемых для сооружения дорожек, тротуаров, покрытий на детских, спортивных и других площадках.

Изобретение относится к способу регенерации вулканизатов на основе сшитого серой каучука с получением регенерированных продуктов. Способ регенерации включает применение регенерирующего вещества, выбранного из группы, состоящей из дитиофосфорил-полисульфидов и силанов, содержащих полисульфановую группу.

Изобретение относится к области получения и использования регенерированной резины из вулканизированной резиновой крошки, такой как резина из отходов. Способ регенерации включает стадии увеличения скорости вала ротора для повышения температуры смеси, состоящей из вулканизированной резиновой крошки и смазочного материала до достижения температуры девулканизации; понижения температуры смеси до более низкой температуры в течение второго периода времени.
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.
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 эластомерной композиции невысыхающего типа и может быть использовано в отраслях промышленности для герметизации, гидроизоляции и антикоррозионной защиты металлических конструкций и сварных швов.
Изобретение относится к резиновой промышленности и может быть использовано при изготовлении резиновых износостойких изделий конструкционного назначения, работающих в условиях интенсивного изнашивания, низких температур и агрессивных сред.

Изобретение относится к резиновой промышленности и может быть использовано для изготовления массивных резинотехнических изделий. .

Изобретение относится к области трубопроводного транспорта углеводородных жидкостей. Противотурбулентная присадка с антикоррозионными свойствами содержит сверхвысокомолекулярный полимер альфа-олефинов, продукт конденсации высших аминов с числом атомов углерода 6-30 со степенью оксиалкилирования 2-50 при использовании в качестве оксиалкилирующего агента эпоксисоединения с числом атомов углерода 2-6 с двухосновной органической кислотой с числом атомов углерода 3-9, солвент.

Изобретение относится к дорожно-строительным материалам, а именно к модифицирующей композиции для асфальтобетонной смеси, и может быть использовано при устройстве покрытий автомобильных дорог, мостов, аэродромов и гидротехнических сооружений. Модифицирующая композиция содержит активный резиновый порошок, наполнитель - смесь молотой слюды и диатомита, адгезив, структурирующий агент и кубовый остаток полифторированных спиртов-теломеров при следующем соотношении компонентов, мас.: активный резиновый порошок - 60-75, молотая слюда - 15-25, диатомит - 2-9, адгезив - 1-3, структурирующий агент - 1-3, кубовый остаток - 0,5-1,5. Изобретение также относится к асфальтобетонной смеси, содержащей минеральные материалы, битум и модифицирующую композицию в количестве от 0,3 до 0,7 мас. по отношению к общей массе минерального материала. Применение модифицирующей композиции приводит к улучшению физико-механических характеристик асфальтобетона. 2 н. и 5 з.п. ф-лы, 2 табл.

Наверх