СПОСОБ ПРИГОТОВЛЕНИЯ ПОЛИМЕРНО-БИТУМНОГО ВЯЖУЩЕГО Российский патент 2000 года по МПК C08L95/00 C04B26/26 C08L95/00 C08L53/02 

Использование: получение строительных материалов. Сущность изобретения: способ приготовления полимерно-битумного вяжущего включает введение в битум термоэластопласта, пластификатора, перемешивание, при этом вяжущее дополнительно содержит азотсодержащее поверхностно-активное вещество в количестве 0,5 - 2,0% от массы битума при следующей последовательности приготовления вяжущего: азотсодержащее поверхностно-активное вещество вводят в битум, нагретый до 165-175^oC, или, если оно является твердым, полутвердым или пастообразным, то смешивают с частью пластификатора до получения жидкой смеси и в таком виде вводят в битум, затем осуществляют введение термоэластопласта в гранулированном виде с последующим перемешиванием, после чего вводят пластификатор или оставшуюся его часть и перемешивают до однородного состояния.

Изобретение относится к области получения строительных материалов, а именно к приготовлению полимерно-битумных вяжущих.

Известен способ повышения физико-механических свойств дорожного битума путем введения нагретых до 80-200^oC дивинилстирольных блок-полимеров общей формулы (C₈H₈)_n - (C₄H₆)_n - (C₈H₈)_n в количестве 0,1 - 10% от массы битума в виде 5-25%-ного раствора в легких растворителях (SU, авторское свидетельство, 272881, кл. C 08 L 95/00, 1968 г.), относящихся к полимерам класса термоэластопластов, которые выпускаются в России на Воронежском заводе синтетического каучука (АО ПФК "Синтезкаучук") под марками ДСТ-30Р-01 и ДСТ-30-01, а за рубежом фирмами "Шелл" под марками Карифлекс ТР 1184 и Кратон 1101; "Петрофина" - Финапрен 411: "Эникем" - Европрен Сол-Т-161.

ПБВ можно получить введением небольшого количества ДСТ в маловязкие и жидкие битумы: крошку ДСТ подают в битумные котлы и перемешивают до однородного состояния при максимальной рабочей температуре исходного битума (Методические рекомендации по применению полимерно-битумного вяжущего (на основе ДСТ) при строительстве дорожных, мостовых и аэродромных покрытий.- М. : СоюздоpHИИ, 1988. -С. 5.1 В качестве интенсивного перемешивающего устройства может применяться переоборудованный диспергатор от окислительных установок с рабочим органом турбинного типа, насос- смеситель, мешалка с рабочим органом пропеллерного типа (Порадек С. В. Как получить высокое качество ПБВ и КОВ при модифицировании битума полимерами // Автомобильные дороги: Информационный сборник. / Информавтодор.- 1997. - Вып. 4. - С. 75-76.) ПБВ на вязких битумах получают также смешением гранулированного полимера класса термоэластопластов с битумом на установке, основным агрегатом которой является коллоидная мельница (Панькин С., Геймор В. Шаг в будущее // Автомобильные дороги. - 1998 г.- N 4.- С. 34).

Наиболее близким к предлагаемому является получение ПБВ путем перемешивания битума с полимером на установке ЦНКБ (Иванов О.Н., Киселев Д.С., Токарева С.Л., Брянская Э.А. Конверсионные оборудование и технология - для улучшения качества дорожных покрытий // Автомобильные дороги. - 1998 г. -N8.- С. 65).

Процесс перемешивания компонентов ПБВ происходит в двух смесителях, имеющих планетарные перемешивающие устройства; две битумные насосные станции обеспечивают дополнительную циркуляцию рабочей массы в процессе перемешивания.

Целью изобретения является снижение температуры, уменьшение времени приготовления ПБВ и улучшение его качества, а также облегчение процесса введения твердых, полутвердых и пастообразных ПАВ в битум.

Поставленная цель достигается тем, что в битум при температуре 165-175^oC перед введением полимера добавляется азотсодержащее ПАВ. Если ПАВ находится при комнатной температуре в твердом, полутвердой или пастообразном состоянии, то его растворяют жидким пластификатором: топочным мазутом, сланцевым маслом, гудроном, индустриальным маслом (Порадек С.В. Как получить высокое качество ПБВ и КОВ при модифицировании битума полимерами // Автомобильные дороги: Информационный сборник. / Информавтодор. - 1997. - Вып. 4. - С.74 /. Под азотсодержащими подразумеваются ПАВ, улучшающие сцепление битума с кислыми горными породами, в составе которых содержатся амиды, амины, диамины, полиамины, четвертичные аммониевые основания, амидоамины, имидазолины и их производные, а также смеси этих соединений и т.п. Например, БП-3 по ТУ 38201170-74 (амидоамины), ПАБ-1 по ТУ 301-02-147-91 (полиаминоамиды и имидазолины), "Амдор" по ТУ 0257-003-35475596-96 (алкиламины и амидоамины), "Дорос-АП" по ТУ 5732-002-33452160-97 (амидоамины), кодид по а. с. 216892 (амиды и эфироамиды): камид по а.с. 216892 (амины, соли аминов, амиды жирных кислот), "Пеназолин" по ТУ-38-40753-75 (имидазолины), "Бикор" по ТУ 38.507-63-0218-91 (имидазолины).

Для приготовления ПБВ на установке ЦНКБ использовался битум марки БНД 60/90. В качестве термопластичного полимера применяли дивинилстирольный термоэластопласт ДСТ-30-01. Для доведения готового ПБВ до требуемой марки и растворения полутвердого ПАВ использовали индустриальное масло И20. В качестве азотсодержащих ПАВ применяли жидкое ПАВ Дорос-АП2 и полутвердое ПАВ "Амдор-9".

Показатели качества ПБВ определяли в соответствии с требованиями ТУ 35 1669-88 и ОСТ 218.010-98.

Пример 1. Приготовление ПБВ без ПАВ производилось в следующей технологической последовательности. В смеситель закачивали 1800 кг исходного битума при температуре 175^oC, затем через загрузочный патрубок вводилось 62 кг гранулированного ДСТ, через 30 мин перемешивания загружали 110 кг индустриального масла. Перемешивание до однородного состояния составляло 2 ч от начала загрузки ДСТ в смеситель.

Приготовление ПБВ с ПАВ "Дорос-АП" осуществлялось следующим образом. В смеситель закачивали исходный битум (1800 кг) при температуре 170^oC, затем через патрубок вводилось 27 кг ПАВ (1.5% от массы исходного битума); перемешивание ПАВ с битумом продолжалось 2 мин. Затем загружали 62 кг гранулированного ДСТ и после 30 мин перемешивания вводилось индустриальное масло в количестве 110 кг. Растворение ДСТ в битуме, т.е. однородное состояние ПБВ достигалось через 1,5 ч от момента введения ДСТ в смеситель.

Результаты испытаний ПБВ с ПАВ "Дорос-АП" и без ПАВ представлены в таблице 1.

Таким образом, введение ПАВ "Дорос-АП" в количестве 1,5% от массы битума позволило уменьшить температуру исходного битума на 5^oC, сократить время приготовления ПБВ на 25% (30 мин) и, как видно из таблицы 1, улучшило сцепление ПБВ с кислыми горными породами до контрольного образца N 1.

Пример 2. Приготовление ПБВ без ПАВ производилось как в примере 1.

Приготовление ПБВ с ПАВ " Амдор-9" осуществлялось следующим образом. В смеситель закачивали исходный битум (1800 кг) при температуре 170^oC. 18 кг полутвердого ПАВ "Амдор-9", что составляло 1,0% от массы битума, перед введением в смеситель растворялось в 5 кг индустриального масла. Перемешивание ПАВ с битумом продолжалось 2 мин. Затем загружали 62 кг гранулированного ДСТ и после 30 мин перемешивания вводилось индустриальное масло в количестве 105 кг. Растворение ДСТ в битуме, т.е. однородность ПБВ, достигалось через 1,5 ч с момента введения ДСТ в смеситель.

Результаты испытаний ПБВ с ПАВ "Амдор-9" и без ПАВ представлены в таблице 2.

Таким образом, введение ПАВ "Амдор-9" в количестве 1,0% от массы битума позволило уменьшить температуру исходного битума на 5^oC, сократить время приготовления ПБВ на 25% (30 мин) и улучшить сцепление ПБВ с кислыми горными породами до контрольного образца N 1, а предварительное растворение полутвердого ПАВ в индустриальном масле позволило облегчить процесс введения ПАВ в битум.

Введение азотсодержащих ПАВ в битум изменяет растворяющую способность углеводородной дисперсионной среды дисперсной битумной системы, что способствует лучшему растворению полимеров в битуме.

Описывается способ приготовления полимерно-битумного вяжущего, включающий введение в нагретый до 165 - 175^oС битум термоэластопласта, пластификатора, перемешивание. Вяжущее дополнительно содержит азотсодержащее пoвepxнocтнo-активное вещество в количестве 0,5-2,0% от массы битума при следующей последовательности приготовления вяжущего: азотсодержащее поверхностно-активное вещество вводят в битум или, если оно является твердым, полутвердым или пастообразным, то его смешивают с частью пластификатора до получения жидкой смеси и в таком виде вводят в битум, затем осуществляют введение термоэластопласта в гранулированном виде с последующим перемешиванием, после чего вводят пластификатор или оставшуюся его часть и перемешивают до однородного состояния. Технический результат - снижение температуры, уменьшение времени приготовления ПБВ и улучшение его качества, а также облегчение процесса введения твердых, полутвердых и пастообразных ПАВ в битум. 2 табл.

Способ приготовления полимерно-битумного вяжущего, включающий введение в битум термоэластопласта, пластификатора, перемешивание, отличающийся тем, что вяжущее дополнительно содержит азотсодержащее поверхностно-активное вещество в количестве 0,5 - 2,0% от массы битума при следующей последовательности приготовления вяжущего: азотсодержащее поверхностно-активное вещество вводят в битум, нагретый до 165 - 175^oС, или, если оно является твердым, полутвердым или пастообразным, то его смешивают с частью пластификатора до получения жидкой смеси и в таком виде вводят в битум, затем осуществляют введение термоэластопласта в гранулированном виде с последующим перемешиванием, после чего вводят пластификатор или оставшуюся его часть и перемешивают до однородного состояния.