Асфальтобетонная смесь, модифицированный нефтяной битум и модификатор для битума

Изобретение относится к области строительных дорожных материалов, а именно к составу асфальтобетонной смеси, включающей щебень, песок и модифицированный нефтяной дорожный битум, который содержит одностенные углеродные нанотрубки в количестве 0,005-0,5 мас.% и адгезионную добавку на основе природных продуктов и фосфатидов растительных масел, или на основе амидоаминов и имидазолинов жирных кислот, или на основе продуктов взаимодействия таллового масла с полиалкиламиновыми соединениями. Асфальтобетонные смеси, полученные с использованием данного модифицированного нефтяного битума, обладают повышенной температурой размягчения асфальтобетонного покрытия и улучшенными эксплуатационными характеристиками, что позволяет применять их для строительства покрытий и оснований автомобильных дорог, аэродромов, городских улиц и площадей, дорог промышленных предприятий. 3 н.п. ф-лы, 1 табл.

 

Изобретение относится к области строительных дорожных материалов, содержащих органическое связующее, и может быть использовано при производстве асфальтобетонных смесей, применяемых для устройства покрытий и оснований автомобильных дорог, аэродромов, городских улиц и площадей, дорог промышленных предприятий.

Асфальтобетонная смесь представляет собой смесь, приготовленную путем смешения в нагретом состоянии щебня (гравия), природного или дробленого песка, минерального порошка и нефтяного битума, взятых в определенных соотношениях [ГОСТ 2198-2013].

Качество и сроки службы дорожных асфальтобетонных покрытий в значительной степени определяются качеством нефтяного битума. Эффективным способом повышения качества нефтяных битумов является регулирование их свойств путем применения различных модифицирующих добавок: полимеров, поверхностно-активных веществ, сшивающих добавок, наноразмерных частиц и пр.

Известна, например, асфальтобетонная смесь, включающая щебень, кварц-полевошпатовый песок, минеральный порошок и модифицированный нефтяной битум [патент № RU 2592509, МПК C08L 95/00, С04В 26/26, С04В 24/36]. В этой смеси битум предварительно модифицирован фуллереновой смесью, полученной при синтезе в электродуговом плазмохимическом реакторе. Асфальтобетон, изготовленный с использованием нефтяного битума, модифицированного таким образом, имеет хорошие эксплуатационные показатели, однако производства фуллеренов в промышленных масштабах не существует и, соответственно, невозможно наладить масштабное производство нефтяного битума, модифицированного предложенным способом.

Известна другая асфальтобетонная смесь, включающая щебень, отсев щебня, песок и модифицированный нефтяной битум марки БНД 90/130 [патент № RU 2515007, МПК C08L 95/00, С04В 26/26]. Нефтяной битум, входящий в эту смесь, модифицирован многостенными углеродными нанотрубками в количестве 0,005% от массы битума.

Эта асфальтобетонная смесь является ближайшим аналогом предлагаемой асфальтобетонной смеси и принята за ее прототип.

Модифицированный углеродными нанотрубками нефтяной битум, входящий в состав вышеупомянутой асфальтобетонной смеси-прототипа, является ближайшим аналогом предлагаемого модифицированного нефтяного битума и принят за его прототип.

Недостатками прототипа является невозможность масштабирования и дороговизна технологии модифицирования нефтяного битума, предусматривающая длительное, в течение 6 часов, диспергирование углеродных нанотрубок в его объеме путем ультразвукового воздействия.

Предлагаемые асфальтобетонная смесь, модифицированный нефтяной битум и модификатор для битума решают задачу производства в стандартном технологическом процессе асфальтобетонной смеси и модифицированного битума для этой смеси, позволяющих улучшить эксплуатационные характеристики асфальтобетонного покрытия на их основе, в частности повысить температуру размягчения асфальтобетонного покрытия - одного из ключевых показателей, определяющих долговечность покрытия.

Поставленная задача решается тем, что предлагается асфальтобетонная смесь, включающая щебень, песок и модифицированный нефтяной битум, содержащий углеродные нанотрубки в количестве 0.005-0.5 масс. % от его массы.

Поставленная задача решается также тем, что предлагается модифицированный нефтяной битум, содержащий углеродные нанотрубки в количестве 0.005-0.5 масс. %.

Углеродные нанотрубки, содержащиеся в названном нефтяном битуме, являются предпочтительно одностенными.

При этом названный модифицированный нефтяной битум, в том числе входящий в состав асфальтобетонной смеси, может содержать адгезионную добавку на основе природных продуктов и фосфатидов растительных масел, или на основе амидоаминов и имидазолинов жирных кислот, или на основе продуктов взаимодействия таллового масла с полиалкилполиаминовыми соединениями.

Предлагаемый модифицированный нефтяной битум может быть получен различными путями. Предпочтительно получение его с использованием модификатора.

Для получения описанного выше модифицированного нефтяного битума предлагается модификатор, содержащий адгезионную добавку и углеродные нанотрубки в количестве не менее 1 масс. %.

Адгезионная добавка, входящая в состав модификатора, может быть выполнена на основе природных продуктов и фосфатидов растительных масел, или на основе амидоаминов и имидазолинов жирных кислот, или на основе продуктов взаимодействия таллового масла с полиалкилполиаминовыми соединениями, или других, здесь не упомянутых.

Углеродные нанотрубки, входящие в состав модификатора, являются предпочтительно одностенными.

Следует отметить, что заявляемые здесь технические решения, а именно асфальтобетонная смесь, модифицированный нефтяной битум и модификатор для названного битума, объединены единым изобретательским замыслом и обеспечивают получение технического результата, состоящего в увеличении температуры размягчения, получаемого с их использованием асфальтобетонного покрытия, а также упрощении технологии модифицирования нефтяного битума.

На практике получение описанных здесь объектов - асфальтобетонной смеси, модифицированного нефтяного битума и модификатора для битума, осуществляют следующим образом.

На первом этапе осуществляют приготовление модификатора для нефтяного битума, содержащего адгезионную добавку и нанодисперсный компонент - углеродные нанотрубки в количестве не менее 1 масс. %.

Адгезионная добавка, входящая в состав модификатора, выбирается из ряда веществ на основе природных продуктов и фосфатидов растительных масел, например «Азол 1003», или на основе амидоаминов и имидазолинов жирных кислот, например «Азол 1002», или на основе продуктов взаимодействия таллового масла с полиалкилполиаминовыми соединениями, например «Адгезол», или иных веществ, подходящих для этих целей.

Использование адгезионных добавок из ряда: «Азол 1003», или «Азол 1002», или «Адгезол», в качестве среды-носителя для приготовления модификатора позволяет повысить адгезию нефтяного битума к минеральной части асфальтобетонных смесей, а также стабилизировать свойства нефтяного битума при производстве асфальтобетонных смесей в дорожном строительстве.

Углеродные нанотрубки, предпочтительно одностенные, смешивают с адгезионной добавкой до их содержания не менее 1 масс. %. Поскольку углеродные нанотрубки имеют тенденцию к агломерации, смесь подвергается механической активации для диспергирования углеродных нанотрубок в среде-носителе. Механическая активация осуществляется путем приложения к смеси сдвиговых усилий с помощью таких инструментов, как трехвалковая, или бисерная, или шаровая или планетарная мельница, или при помощи иных инструментов, не упомянутых здесь.

Модификатор, приготовленный, как описано выше, может представлять собой, в зависимости от концентрации углеродных нанотрубок и свойств среды-носителя, пастообразную или жидкую массу. Например, модификатор с концентрацией углеродных нанотрубок 1 масс. % на основе адгезионной добавки «Азол 1003» представляет собой жидкость, в то время как увеличение концентрации углеродных нанотрубок до 10 масс. % от массы модификатора приводит к получению модификатора пастообразной консистенции.

На втором этапе осуществляют приготовление модифицированного нефтяного битума с использованием описанного выше модификатора.

Приготовление модифицированного нефтяного битума осуществляют путем введения вышеописанного модификатора в исходный нефтяной битум с использованием смесителя, включает следующие стадии:

- нагрев исходного нефтяного битума до температуры 150-155°С;

- введение модификатора с заданной концентрацией углеродных нанотрубок в нагретый нефтяной битум;

- перемешивание смеси нефтяного битума с модификатором с использованием высокосдвигового смесителя до равномерного распределения углеродных нанотрубок в объеме нефтяного битума (до получения однородной гомогенной массы);

- дегазация пробы в барокамере (дегазаторе).

Приготовленные пробы нефтяного битума, модифицированного углеродными нанотрубками (концентрация углеродных нанотрубок варьировалась в пределах 0,005-0,5 масс. % от массы битума), тестированы в лаборатории на соответствие требованиям ГОСТ 22245. За основные характеристики получаемого модифицированного нефтяного битума приняты температуры размягчения, измеренные по методу «Кольца и Шара» (КиШ), эластичность и сцепление битума с поверхностью щебня из кислой породы.

Полученный таким образом модифицированный нефтяной битум является самостоятельным продуктом и может использоваться для различных целей, в частности, в составе асфальтобетонной смеси.

На третьем этапе осуществляют приготовление асфальтобетонной смеси на основе вышеописанного модифицированного нефтяного битума.

За основу берут известный способ приготовления асфальтобетонной смеси по ГОСТ 9128 3/4 84, в соответствии с которым смешивают в смесительных установках минеральные составляющие - щебень (или гравий) и песок с нефтяным битумом, взятые в определяемых соотношениях.

В предлагаемом способе используют нефтяной битум, модифицированный одностенными углеродными нанотрубками, которые содержатся в количестве 0,005-0,5 масс. % от массы битума.

Смесь минеральных составляющих и нефтяного битума перемешивают в специализированных устройствах, после чего асфальтобетонная смесь готова к использованию.

Модифицирование нефтяного битума углеродными нанотрубками в количестве 0.005-0.5 масс. % от массы битума приводит к повышению температуры размягчения асфальтобетонного покрытия до 91°С, что в 2 раза превышает значение для исходного битума марки БНД 60/90 (контрольный образец №7 в Таблице 1); появлению эластичных свойств при 25°С и при 0°С; значительному повышению адгезионных свойств нефтяного битума.

Таким образом, предлагаемые технические решения позволяют улучшить свойства асфальтобетонного дорожного покрытия, в создании которого они участвуют, а именно к повышению температуры размягчения асфальтобетонного дорожного покрытия и увеличению его срока службы.

Предлагаемые изобретения подтверждаются приведенными ниже примерами конкретного выполнения, которые иллюстрируют изобретения, но не ограничивают их собой.

Пример 1

На первом этапе готовят модификатор для нефтяного битума согласно следующему.

Одностенные углеродные нанотрубки смешивают с адгезионной добавкой, на основе продуктов взаимодействия таллового масла с полиалкилполиаминовыми соединениями «Адгезол 6» при их содержании в смеси 1% масс.

Приготовленную смесь углеродных нанотрубок и адгезионной добавки подвергают механической обработке с помощью трехвалковой мельницы.

Полученный в результате модификатор имеет жидкую консистенцию и состоит из адгезионной добавки и одностенных углеродных нанотрубок.

На втором этапе осуществляют приготовление модифицированного нефтяного битума.

Приготовление модифицированного нефтяного битума осуществляют путем введения полученного модификатора (концентрация углеродных нанотрубок 1 масс. %) в исходный нефтяной битум марки БНД 60/90 производства АО «Газпромнефть-Московский НПЗ». Для этого:

- нагревают исходный нефтяной битум до температуры 160°С;

- смешивают модификатор с нагретым нефтяным битумом в таком соотношении, чтобы содержание одностенных углеродных нанотрубок в готовом модифицированном нефтяном битуме равнялось 0.005 масс. %;

- перемешивают эту смесь с помощью коллоидной мельницы Silverson L5M-A в течение 30 минут при оборотах в минуту 9100-10500;

- удаляют из модифицированного битума пузырьки вовлеченного воздуха.

На третьем этапе готовят асфальтобетонную смесь. Для этого готовят минеральную составляющую смеси, содержащую 65 масс. % щебня, 29 масс. % песка, и нагревают до 160°С, к которой добавляют 6 масс. % модифицированного нефтяного битума, содержащего 0.005% масс, одностенных углеродных нанотрубок, также нагретого до 160°С. Подготовленную смесь перемешивают в смесительной установке до однородности.

Полученную асфальтобетонную смесь используют в качестве покрытия дороги. Результаты тестирования полученных модифицированных образцов битума представлены в Таблице 1 (Столбец 1).

Асфальтобетон, включающий этот битум, имеет температуру размягчения 55°С и температуру хрупкости - 22°С.

Пример 2

То же, что в примере 1, но модификатор выполнен на основе адгезионной добавки «Азол 1002». Результаты тестирования полученных модифицированных образцов битума представлены в Таблице 1 (Столбец 2).

Асфальтобетон, включающий этот битум, имеет температуру размягчения 57°С и температуру хрупкости - 25°С.

Пример 3

То же, что в примере 1, но модификатор выполнен на основе адгезионной добавки «Азол 1003». Результаты тестирования полученных модифицированных образцов битума представлены в Таблице 1 (Столбец 3).

Асфальтобетон, включающий этот битум, имеет температуру размягчения 57°С и температуру хрупкости - 22°С.

Пример 4

То же, что в примере 1, но содержание одностенных углеродных нанотрубок в нефтяном битуме составляет 0.5 масс. %. Результаты тестирования полученных модифицированных образцов битума представлены в Таблице 1 (Столбец 4).

Асфальтобетон, включающий этот битум, имеет температуру размягчения 77°С и температуру хрупкости - 28°С.

Пример 5

То же, что в примере 1, но модификатор выполнен на основе адгезионной добавки «Азол 1002» при содержании одностенных углеродных нанотрубок в нефтяном битуме равном 0.5 масс. %.

Результаты тестирования полученных модифицированных образцов битума представлены в Таблице 1 (Столбец 5).

Асфальтобетон, включающий этот битум, имеет температуру размягчения 79°С и температуру хрупкости - 28°С.

Пример 6

То же, что в примере 1, но модификатор выполнен на основе адгезионной добавки «Азол 1003» при содержании одностенных углеродных нанотрубок в нефтяном битуме равном 0.5 масс. %.

Результаты тестирования полученных модифицированных образцов битума представлены в Таблице 1 (Столбец 6).

Асфальтобетон, включающий этот битум, имеет температуру размягчения 93°С и температуру хрупкости - 15°С.

Пример 7

То же, что в примере 1, но нефтяной битум не содержит углеродных нанотрубок, т.е. контрольный образец.

Результаты тестирования полученных немодифицированных образцов битума представлены в Таблице 1 (Столбец 7).

Асфальтобетон, включающий этот битум, имеет температуру размягчения 50°С и температуру хрупкости - 20°С.

1. Асфальтобетонная смесь, включающая щебень, песок и нефтяной дорожный битум, модифицированный одностенными углеродными нанотрубками, отличающаяся тем, что названный битум содержит углеродные нанотрубки в количестве 0,005-0,5 масс. %, а также адгезионную добавку на основе природных продуктов и фосфатидов растительных масел, или на основе амидоаминов и имидазолинов жирных кислот, или на основе продуктов взаимодействия таллового масла с полиалкилполиаминовыми соединениями.

2. Модифицированный нефтяной дорожный битум, содержащий одностенные углеродные нанотрубки, отличающийся тем, что он содержит углеродные нанотрубки в количестве 0,005-0,5 масс. %, а также адгезионную добавку на основе природных продуктов и фосфатидов растительных масел, или на основе амидоаминов и имидазолинов жирных кислот, или на основе продуктов взаимодействия таллового масла с полиалкилполиаминовыми соединениями.

3. Модификатор для нефтяного битума, содержащий адгезионную добавку и нанодисперсный компонент, отличающийся тем, что нанодисперсным компонентом являются одностенные углеродные нанотрубки, содержащиеся в количестве 1-10 масс. %, а адгезионная добавка выбирается из ряда веществ на основе природных продуктов и фосфатидов растительных масел, или на основе амидоаминов и имидазолинов жирных кислот, или на основе продуктов взаимодействия таллового масла с полиалкилполиаминовыми соединениями.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области ремонта и содержания покрытий в автодорожной отрасли и может быть применено при ремонте асфальтобетонных дорожных покрытий, изготовленных из различных асфальтобетонов.

Изобретение относится к области материалов для дорожного строительства, в частности к составам модифицированных асфальтобетонных смесей, и может быть использовано при строительстве и ремонте покрытий автомобильных дорог, аэродромов, городских улиц, мостов и т.п.

Изобретение относится к области дорожного строительства, к инфраструктурным элементам освещения автодорожных магистралей, тротуаров и пешеходных дорожек. Технический результат: создание дополнительной подсветки для покрытий.

Изобретение относится к области строительства и предназначено для покрытия скоростных трасс, аэродромов, площадок различного назначения, требующих высокой прочности покрытий, для ремонта дорожных покрытий, нанесения разметки на дорожные покрытия, а также для нанесения покрытий на поверхности, требующие уменьшения эффективности отражательной способности электромагнитного излучения.

Изобретение относится к битумной композиции и к способу ее получения. Битумная композиция включает в себя битум, первую присадку, содержащую по меньшей мере одну функциональную группу сложного эфира жирной кислоты, насыщенной или ненасыщенной, имеющей линейную или разветвленную углеводородную цепь, содержащую от 4 до 36 атомов углерода, необязательно замещенную по меньшей мере одной гидроксильной группой, и вторую присадку, содержащую по меньшей мере один органический гелеобразователь.

Группа изобретений относится к дорожному строительству и конкретно к способам защиты конструкции дорожной одежды от разрушающего воздействия воды. Суть решения заключается в том, что в процессе формирования дорожной одежды укладывают защитный слой из гидроизоляционного материала, в качестве которого используют двусторонний самоклеящийся битумно-полимерный материал с равномерной адгезией по толщине и теплостойкостью не более 90°C.

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 области дорожного строительства, в частности к методам устранения местных углублений на асфальтобетонном покрытии автомобильных дорог. Техническим результатом изобретения является возможность оперативного устранения местных углублений после их обнаружения на дорожном покрытии без применения энергоемких устройств.

Изобретение раскрывает привитой полимер, содержащий цепь основного полимера Р, содержащую сопряженные диеновые звенья; по меньшей мере одну боковую привитую цепь G, представленную следующей общей формулой (1)R-(OCH2CH2)m-S-, (1)где R представляет собой насыщенную, линейную или разветвленную углеводородную цепь, содержащую по меньшей мере 18 атомов углерода, а m представляет собой целое число, варьирующееся в диапазоне от 0 до 20, при этом указанная привитая цепь G связана с цепью основного полимера Р через атом серы из формулы (1); и по меньшей мере одну привитую цепь G’, представленную следующей общей формулой (4)-S-R’-S-, (4)где R’ представляет собой углеводородную группу, насыщенную или ненасыщенную, линейную или разветвленную, циклическую и/или ароматическую, содержащую от 2 до 40 атомов углерода, необязательно содержащую один или несколько гетероатомов, при этом указанная привитая цепь G’ связана с цепью основного полимера Р с использованием каждого атома серы из формулы (4).

Изобретение относится к области строительства и может применяться при устройстве покрытий дорожных одежд автомобильных дорог. Технический результат: снижение толщины слоев дорожной одежды, повышение прочности, сдвигоустойчивости, трещиностойкости и снижение стекаемости ЩМА-смеси.
Настоящее изобретение относится к способу введения адгезионных добавок, содержащих одностенные, и/или двустенные, и/или многостенные углеродные нанотрубки, в битумы нефтяные дорожные вязкие, а также применению данных агдезионных добавок в составе битумов.

Изобретение относится к способу непрерывного получения битумной эмульсии и к реактору для его осуществления. Предлагаемый способ включает смешение битума, воды и комплексного стабилизатора эмульсии до получения устойчивой эмульсии в реакторе, выполненном в виде цилиндрической немагнитной емкости с конусными переходами на входе и выходе для соединения с магистралями для подачи битума, водного раствора комплексного стабилизатора эмульсии и отвода готовой битумной эмульсии.

Изобретение относится к дорожно-строительным материалам, а именно битумным вяжущим, и может быть использовано в дорожном строительстве при устройстве асфальтобетонного покрытия.

Изобретение относится к битумным эмульсиям, используемым в создании дорожных покрытий. Битумная эмульсия для формирования дорожных покрытий, содержащая битум, воду и минеральную добавку, в качестве минеральной добавки содержит битумированную реакционную массу от уничтожения фосфорорганической группы отравляющих веществ.

Изобретение относится к области битумов, в частности к битумным композициям, предназначенным для покрытия дорог или шоссе, а также к битумным вяжущим, битумно-минеральным смесям, дорогам или шоссе, применению битумно-минеральных смесей для получения дорог или шоссе.

Изобретение относится к строительству и ремонту подземных металлических сооружений для защиты их от электрохимической коррозии в условиях катодной поляризации. Способ противокоррозионной защиты заключается в катодной поляризации от внешнего источника постоянного тока сооружения с формированным на нем изоляционным покрытием в виде адгезионно взаимодействующих между собой слоев на основе праймера.

Изобретение относится к профилактическим смазкам, предназначенным для защиты металлической поверхности горно-транспортного оборудования от примерзания влажных сыпучих пород.

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 ремонта и содержания покрытий в автодорожной отрасли и может быть применено при ремонте асфальтобетонных дорожных покрытий, изготовленных из различных асфальтобетонов.

Техническое решение относится к области строительных материалов, более конкретно к битумным эмульсиям, и может быть использовано для производства тепло- и гидроизоляционных материалов, предназначенных для устройства и ремонта разнообразных кровель, а также в дорожном строительстве в качестве вяжущего для асфальтобетонных смесей.

Настоящее изобретение относится к вододиспергируемому полиизоцианату, материалу покрытия, водной композиции покрытия и ее применению для покрытия дерева, бумаги, текстиля, картона, частей зданий, транспортных средств и т.д.

Изобретение относится к области строительных дорожных материалов, а именно к составу асфальтобетонной смеси, включающей щебень, песок и модифицированный нефтяной дорожный битум, который содержит одностенные углеродные нанотрубки в количестве 0,005-0,5 мас. и адгезионную добавку на основе природных продуктов и фосфатидов растительных масел, или на основе амидоаминов и имидазолинов жирных кислот, или на основе продуктов взаимодействия таллового масла с полиалкиламиновыми соединениями. Асфальтобетонные смеси, полученные с использованием данного модифицированного нефтяного битума, обладают повышенной температурой размягчения асфальтобетонного покрытия и улучшенными эксплуатационными характеристиками, что позволяет применять их для строительства покрытий и оснований автомобильных дорог, аэродромов, городских улиц и площадей, дорог промышленных предприятий. 3 н.п. ф-лы, 1 табл.

Наверх