Модифицирующая композиция для асфальтобетонных смесей

Изобретение относится к дорожно-строительным материалам, а именно к модифицирующим композициям асфальтобетонов, и может быть использовано на устройстве покрытий автомобильных дорог, аэродромов, мостов в различных климатических зонах. Композиция содержит резиновый порошок с размером частиц не более 1 мм и величиной удельной геометрической поверхности не менее 3500 см2/г, взятый в количестве 60-75% от общей массы композиции, и наполнитель. При этом резиновый порошок выполнен в виде измельченной резины, активированной асфальтом деасфальтизации, а наполнитель представляет собой порошок оксида алюминия или порошок материала, содержащего оксид алюминия в качестве основного компонента. Технический результат заключается в получении модификатора, который не приводит к снижению плотности асфальтобетона, а также в упрощении технологии получения данной композиции и в расширении арсенала модификаторов асфальтобетонов. 1 з.п. ф-лы, 1 табл., 3 пр.

 

Область техники, к которой относится изобретение

Изобретение относится к дорожно-строительным материалам, а именно к модифицирующим композициям на основе резиновых порошков и может быть использовано на устройстве покрытий автомобильных дорог, аэродромов, мостов в различных климатических зонах.

Федеральная целевая программа «Развитие транспортной системы России» определяет необходимость разработки и внедрения в практику дорожного строительства модифицированных асфальтобетонных смесей, обеспечивающих долговечность дорожных покрытий. К наиболее известным и распространенным модификаторам (полимерным материалам), позволяющим значительно улучшить свойства дорожных покрытий, относятся резиновые порошки, получаемые при утилизации изношенных покрышек колес транспортных средств и других резиновых изделий, изготовленных на основе неполярных каучуков.

Уровень техники

Известно, что введение резинового порошка в асфальтобетонные смеси улучшает эксплуатационные свойства асфальтобетонов (В.А. Кузнецов и др. Авт. св. №292917, 1971 г. Б.М. Слепая. «Исследование влияния резинового порошка на свойства асфальтобетона». г.Балашиха, Изд. СоюзДорНИИ, 1972 г.; «Дорожный асфальтобетон». /Под ред. проф. Л.Б. Гезенцвея. М., изд-во «Транспорт», 1985 г.).

Резиновые порошки получают преимущественно в результате переработки вышедших из эксплуатации автомобильных шин (а также других резиновых изделий), изготовленных на основе неполярных каучуков.

К таким порошкам предъявляются следующие требования:

- размер частиц не более 1,0 мм;

- величина удельной геометрической поверхности не менее 3500 см2/г.

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 (активные) резиновые порошки сохраняют основные физико-химические свойства шинных резин, что обеспечивает им способность соединения на молекулярном уровне с нефтяными битумами. Производство таких порошков в промышленных масштабах осуществляют на оборудовании Общества с ограниченной ответственностью (ООО) «фирма «Астор» (Стандарт организации ООО «фирма «Астор» СТО 2519-004-05263796-2007. «РЕЗИНА ИЗМЕЛЬЧЕННАЯ». Технические условия, г.Пермь, поставлен на учет ФГУП «РОСОБОРОНСТАНДАРТ» 23.04.2009, внесен в реестр за №200/055470; Патент RU №2254992, опубл. 27.06.2005). На данном оборудовании в результате одновременного воздействия объемного сжатия, сдвиговых деформаций, разности угловых скоростей поверхностей измельчающего инструмента и интенсивного трения поверхностных слоев материала, процесс измельчения напряженной резины в воздушной среде представляет собой цепной механохимический процесс чередования взаимообусловленных физических и химических стадий. Важной особенностью измельчения резин в аппаратах ООО «фирма «Астор» является сравнительно низкая температура процесса (145-150°С). При данных температурах сохраняется эластическая составляющая деформации резин, что обеспечивает повышенную способность порошков к совмещению с нефтяными битумами. Это приводит к повышению прочности, к снижению образования трещин и колеи в асфальтобетонных дорожных покрытиях.

Известна модифицирующая композиция для асфальтобетонных смесей на основе резинового порошка (прототип), включающая в расчете на общую массу композиции:

- от 60 до 75 мас.% активного резинового порошка, продукта переработки шин (покрышек колес транспортных средств) и/или резинотехнических изделий с размером частиц не более 1 мм и величиной удельной геометрической поверхности не менее 3500 см2/г;

- наполнитель, представляющий собой молотую слюду или смесь молотой слюды и диатомита, содержащую от 15 до 25 мас.% молотой слюды и от 5 до 10 мас.% диатомита,

- от 1,0 до 2,5 мас.% адгезива и

- от 1,0 до 2,5 мас.% структурирующей добавки,

где активный резиновый порошок представляет собой резиновый порошок с развитой удельной поверхностью, полученный термомеханическим измельчением, или резиновый порошок, химически активированный нефтяным маслом, или их смесь (см. описание изобретения к патенту RU №2458083, опубл. 10.08.2012).

Признаки известной композиции, совпадающие с признаками заявленного изобретения, заключаются в том, что она содержит активный резиновый порошок с размером частиц не более 1 мм и величиной удельной геометрической поверхности не менее 3500 см2/г, взятый в количестве 60÷75% от общей массы композиции, и наполнитель.

Причина, препятствующая получению в известной модифицирующей композиции технического результата, который обеспечивается изобретением, заключается в том, что введение в асфальтобетон известного модификатора на основе резинового порошка приводит, с одной стороны, к повышению прочности и сдвигоустойчивости асфальтобетона при повышенных температурах, а также к повышению устойчивости к колееобразованию, а с другой стороны, к снижению плотности асфальтобетона, являющейся одним из важнейших показателей, обеспечивающих коррозионную устойчивость асфальтобетона при длительном водонасыщении и попеременном замораживании-оттаивании. Кроме того, технология производства известного модификатора является сложной из-за относительно большого количества компонентов.

Техническая проблема, на решение которой направлено изобретение, заключается в необходимости создать такой модификатор на основе резинового порошка, который при сохранении известных преимуществ модифицированного резиновым порошком асфальтобетона, не приводил бы при этом к снижению плотности этого асфальтобетона, обусловленной наличием в асфальтобетоне указанного резинового порошка. Техническая проблема также заключается в необходимости упрощения технологии получения модифицирующей композиции на основе резинового порошка. Техническая проблема также заключается в необходимости расширения арсенала модификаторов асфальтобетонов.

Раскрытие сущности изобретения

Технический результат, опосредствующий решение указанной технической проблемы, заключается в том, что введение резинового порошка в асфальтобетонную смесь не приводит к снижению плотности асфальтобетона за счет компенсирующего действия наполнителя (совместно с асфальтом деасфальтизации). При этом благодаря активации резинового порошка асфальтом деасфальтизации (диффузия асфальта деасфальтизации в микропоры резины) улучшается сцепление пленки битума с поверхностью частиц резинового порошка, что улучшает взаимодействие резинового порошка с битумом при приготовлении асфальтобетонной смеси. Технический результат также заключается в упрощении технологии получения модифицирующей композиции за счет уменьшения количества ингредиентов, необходимых и достаточных для получения модифицирующей композиции. Технический результат также заключается в расширения арсенала модификаторов асфальтобетонов.

Достигается технический результат тем, что модифицирующая композиция для асфальтобетонных смесей содержит активированный асфальтом деасфальтизации резиновый порошок с размером частиц не более 1 мм и величиной удельной геометрической поверхности не менее 3500 см2/г, взятый в количестве 60÷75% от общей массы композиции, и наполнитель, который представляет собой порошок оксида алюминия или порошок материала, содержащего оксид алюминия в качестве основного компонента. Достигается технический результат также тем, что упомянутая измельченная резина получена из изношенных покрышек колес транспортных средств путем механического разрушения указанных покрышек с последующим доизмельчением при температуре не более 150°С.

Осуществление изобретения

Модифицирующая композиция для асфальтобетонных смесей представляет собой смесь резинового порошка, активированного асфальтом деасфальтизации, в количестве 60÷75% от общей массы композиции, и наполнителя, представляющего собой порошок оксида алюминия или порошок материала (смесевого вещества), содержащего оксид алюминия в качестве основного компонента (остальное).

Требования к резиновому порошку и технологии его производства определены Стандартом Общества с ограниченной ответственностью «фирма «Астор» (г. Пермь) СТО 2519-004-05263796-2007. РЕЗИНА ИЗМЕЛЬЧЕННАЯ (Технические условия), внесенным в реестр Федеральной службы по оборонному заказу 23.04.2009 за №200/055470. В соответствие с указанным стандартом резиновый порошок (измельченную резину) получают из изношенных автопокрышек по ГОСТ 8407 путем механического разрушения автопокрышек с последующим доизмельчением на роторных ножевых дробилках и тонкодисперсных измельчителях и отделением текстильного и металлического корда. Получаемый таким образом резиновый порошок (с целью его использования в модифицирующей композиции) имеет следующие базовые параметры: размер частиц не более 1 мм; величина удельной геометрической поверхности не менее 3500 см2/г; массовая доля остатков кордного волокна (вискозного, капронового и т.п.) не более 3,0%; влажность не более 1,5%; массовая доля частиц черных металлов не более 0,02%; массовая доля резины других фракций (частиц резины, выходящих за рамки диапазона указанной фракции) не более 15%; полное отсутствие механических примесей (песка, камней и т.д.). Кроме того, существенным технологическим параметром, влияющим на свойства резинового порошка, важные с точки зрения его использования в модифицирующей композиции, является сравнительно низкая температура процесса (145÷150ºС). При таких температурах сохраняется эластическая составляющая деформации резины, что обеспечивает повышенную способность частиц резинового порошка к совмещению с нефтяными битумами, полимерами и сырой резиной.

Асфальт деасфальтизации является отходом в производстве остаточных масел (битум с малым содержанием масел). Асфальт деасфальтизации в отличие от остаточных и окисленных битумов из одной и той же нефти содержит меньше твердых парафинов. Наличие парафина в битуме снижает адгезию, поэтому его содержание не должно превышать 5%. Например, остаточный битум может содержать 1,6% (масс.) парафина, а асфальт деасфальтизации пропаном этого же битума – 0,8% (масс.) (Гун Р.Б. Нефтяные битумы. М., «Химия», 1989, стр.118).

Асфальт деасфальтизации используется (в соответствие с изобретением) для активации резинового порошка с целью улучшения взаимодействия его с битумом при приготовлении асфальтобетонной смеси; для улучшения сцепления пленки битума с поверхностью частиц резинового порошка. Для этого асфальт деасфальтизации разогревают до температуры 140°С, вводят в резиновый порошок в количестве 10% от массы порошка, тщательно перемешивают до однородного состояния, а затем оставляют на сутки (24 часа). При перемешивании и дальнейшем выдерживании смеси резинового порошка и асфальта деасфальтизации происходит диффузия асфальта деасфальтизации (смол и асфальтенов) в микропоры резины и соответственно активация поверхности частиц резины.

В качестве наполнителя в заявленной модифицирующей композиции использован порошок с плотностью материала порошка не менее 3,75 г/см3. В преимущественном варианте осуществления изобретения в качестве наполнителя использован порошок оксида алюминия (Al2O3). Для этой цели также может быть использован порошок материала (смесевого вещества), содержащего оксид алюминия в качестве основного компонента (т.е. не менее 50% от общей массы наполнителя).

Для получения заявленной модифицирующей композиции берут, например, 60% активированного асфальтом деасфальтизации резинового порошка, который перемешивают с 40% упомянутого наполнителя до однородного состояния.

Высокое значение плотности наполнителя в сочетании с активированным асфальтом деасфальтизации резиновым порошком позволяет получить асфальтобетон с плотностью, соответствующей серийному асфальтобетону (без модификатора) при сохранении всех известных преимуществ использования резинового порошка в качестве модификатора асфальтобетона.

Это подтверждают приведенные ниже результаты сравнительных исследований различных асфальтобетонов: состав №1 - без модификатора (серийный асфальтобетон); состав №2 - с модификатором по прототипу (патент RU №2458083 С1); состав №3 - с заявленным модификатором, в котором в качестве наполнителя взят порошок материала (смесевого вещества), содержащего оксид алюминия α-формы в количестве до 70% от общей массы наполнителя.

Состав №1 (серийный асфальтобетон):

Щебень фракции 5-20 …….. 40%

Щебень фракции 5-10 …….. 15%

Отсев дробления …………… 41%

Минеральный порошок ……. 4%

∑=100%

+Битум БНД 90/130 ……… 4,5%

Состав №2 (асфальтобетон с модификатором по патенту №2458083):

Щебень фракции 5-20 …….. 40%

Щебень фракции 5-10 …….. 15%

Отсев дробления …………… 41%

Минеральный порошок ……. 4%

∑=100%

+Битум БНД 90/130 ……… 4,5%

+Модификатор по указанному патенту … 0,5%

Состав №3 (асфальтобетон с заявленным модификатором):

Щебень фракции 5-20 …….. 40%

Щебень фракции 5-10 …….. 15%

Отсев дробления …………… 41%

Минеральный порошок ……. 4%

∑=100%

+Битум БНД 90/130 ……… 4,5%

+Модификатор заявленный …..… 0,5%

Показатели физико-химических свойств данных асфальтобетонов (составы 1-3) приведены в следующей таблице:

№ п/п Наименование показателей Серийный асфальтобетон Модифицированный асфальтобетон Требования по ГОСТ 9128 (I марка)
Состав №1 Состав
№2
Состав №3
1 Средняя плотность, г/см3 2,66 2,60 2,65 -
2 Предел прочности при сжатии, МПа
при 20ºС не менее
при 50ºС не менее
при 0ºС не более


3,95
2,12
7,3


4,78
2,11
8,69


4,86
2,04
9,65


2,5
1,0
11,0
3 Водостойкость, не менее 0,97 0,98 0,94 0,90
4 Водостойкость при длительном водонасыщении, не менее 0,94 0,85 0,85 0,85

5 Сдвигоустойчивость по:
- коэффициенту внутреннего трения, не менее
- сцеплению при сдвиге при температуре 50ºС, не менее


0,92

0,48


0,95

0,48


0,94

0,51


0,87

0,25

Таким образом, асфальтобетон с заявленным модификатором (состав №3) имеет практически ту же плотность, что и асфальтобетон без модификатора (состав №1). Кроме того, заявленный модификатор отличается от известных меньшим содержанием компонентов, что упрощает технологию его производства.

1. Модифицирующая композиция для асфальтобетонных смесей, содержащая резиновый порошок с размером частиц не более 1 мм и величиной удельной геометрической поверхности не менее 3500 см2/г, взятый в количестве 60-75% от общей массы композиции, и наполнитель, отличающаяся тем, что резиновый порошок выполнен в виде измельченной резины, активированной асфальтом деасфальтизации, а наполнитель представляет собой порошок оксида алюминия или порошок материала, содержащего оксид алюминия в качестве основного компонента.

2. Модифицирующая композиция по п.1, отличающаяся тем, что упомянутая измельченная резина получена из изношенных покрышек колес транспортных средств путем механического разрушения указанных покрышек с последующим доизмельчением при температуре не более 150°С.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к получению композиционных резинобитумных вяжущих. Композиционные резинобитумные вяжущие могут быть использованы в дорожном строительстве для получения асфальтобетонных и битумоминеральных смесей, черного щебня, укрепления грунтов и смесей каменных материалов, подгрунтовки основания, в промышленном и гражданском строительстве - для проведения кровельных и гидроизоляционных работ, получения рулонных гидроизоляционных материалов и битумно-резиновых мастик.

Изобретение относится к композиции для девулканизации сшитой сульфидными связями резины и способу девулканизации резины посредством этой композиции и может быть использовано для переработки использованных резиновых изделий.

Изобретение относится к специализированным массам для дорожного покрытия, а именно к массам для гидроизоляционного слоя. Брикеты битумной массы содержат битум, резиновую крошку, парабановую кислоту, щебень и песок.
Изобретение относится к стабилизирующим добавкам, предназначенным для использования в щебеночно-мастичных асфальтобетонах. Стабилизирующая добавка в виде гранул для щебеночно-мастичного асфальтобетона включает стабилизирующий материал - минеральное волокно, имеющее капиллярную структуру, органическое связующее – битум и резиновый порошок при следующем соотношении компонентов состава, мас.%: стабилизирующий материал 60-90, резиновый порошок 5-20, органическое связующее 5-20.

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.
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 огнезащитным силиконовым композициям, предназначенным для защиты человека, стационарных и подвижных объектов от воздействия пламени и высоких температур в присутствии кислорода.

Изобретение относится к области полимерных термопластичных композиций, предназначенных для изготовления изделий с повышенным уровнем бензомаслостойкости - уплотнителей, ремней, конвейерных лент, шлангов, и деталей с повышенной озоно- и атмосферостойкостью.

Изобретение относится к резинотехнической промышленности и может быть использовано для производства автомобильных шин, полимерных напольных покрытий, промышленных шлангов, транспортеров, лент, ремней, строительных материалов.

Изобретение относится к водо- и нефтенабухающим резинам на основе бутадиеннитрильных каучуков, которые могут использоваться в пакерах и другом скважинном оборудовании.

Изобретение относится к водо- и нефтенабухающим резинам на основе бутадиен-нитрильных каучуков, которые могут использоваться в пакерах и другом скважинном оборудовании.
Изобретение может быть использовано в производстве бумаги, пластмасс, красок, продуктов питания, фармацевтических изделий. Способ изготовления водной суспензии включает подготовку минерального пигментного материала и деполимеризованной карбоксиметилцеллюлозы, имеющей степень карбоксилирования в интервале от 0,2 до 2,2, молекулярную массу в интервале от 5000 до 40000 г/моль и индекс полидисперсности в интервале от 2 до 10.

Изобретение направлено на разработку двухстадийного способа получения массивных блочных изделий из суспензионного политетрафторэтилена и неагломерированных наночастиц наполнителя, представляющего собой молекулярный нанокомпозит на основе ультрадисперсного политетрафторэтилена и наночастиц диоксида титана или диоксида кремния, синтезированный из газовой фазы пиролизом с последующим осаждением аммиачной водой на первой стадии.

Изобретение может быть использовано в производстве изделий на основе полимерных композиций, таких как шины. Осажденный диоксид кремния имеет удельную поверхность БЭТ от 45 до 550 м2/г.

Изобретение относится к покрытию детали внутренней пластины транспортного средства, содержащего пигмент на основе перилена и пигмент на основе оксида железа, которые содержатся в качестве пигментов для получения конкретного цвета, сходного с цветом покрытия наружной пластины, причем средний размер частиц пигмента на основе оксида железа равен или больше чем 10 нм и равен или меньше чем 60 нм.

Настоящее изобретение относится к способу получения металлсодержащей смазки, используемому при производстве жестких и полужестких материалов на основе ПВХ-композиций.

Изобретение относится к полимерной композиции, пригодной для изготовления синтетических напольных покрытий, включающей 75-90 мас.% минерального наполнителя, 5-20 мас.% поливинилхлорида и 5-15 мас.% добавок, причем по меньшей мере 50 мас.% поливинилхлорида является поливинилхлоридом, пригодным для повторного использования, и по меньшей мере 50 мас.% добавок является эпоксидированным соевым маслом.

Изобретение относится к дорожно-строительным материалам, а именно к модифицирующим композициям асфальтобетонов, и может быть использовано на устройстве покрытий автомобильных дорог, аэродромов, мостов в различных климатических зонах. Композиция содержит резиновый порошок с размером частиц не более 1 мм и величиной удельной геометрической поверхности не менее 3500 см2г, взятый в количестве 60-75 от общей массы композиции, и наполнитель. При этом резиновый порошок выполнен в виде измельченной резины, активированной асфальтом деасфальтизации, а наполнитель представляет собой порошок оксида алюминия или порошок материала, содержащего оксид алюминия в качестве основного компонента. Технический результат заключается в получении модификатора, который не приводит к снижению плотности асфальтобетона, а также в упрощении технологии получения данной композиции и в расширении арсенала модификаторов асфальтобетонов. 1 з.п. ф-лы, 1 табл., 3 пр.

Наверх