СПОСОБ ПРИГОТОВЛЕНИЯ АСФАЛЬТОПОЛИМЕРБЕТОНА Российский патент 2000 года по МПК C04B26/26 C04B111/20 

Изобретение относится к области дорожно-строительных материалов и может быть использовано для приготовления асфальтополимербетонных смесей, используемых в конструкциях дорожных одежд и аэродромном строительстве.

Известны способы приготовления асфальтобетонных смесей путем модификации полимерными добавками нагретого до 150...170^oC битума. В качестве таких добавок рекомендуют бутилкаучук, дивинилстирольный термоэластопласт, этиленпропиленовый каучук, сополимер этилена с пропиленом, полиэтилен. (Стабников Н.В. Асфальтополимерные материалы для гидроизоляции промышленных и гидротехнических сооружений. - Л.: Стройиздат, 1975, 145 с.).

Известны способы приготовления асфальтобетонных смесей путем активации полимерными добавками непосредственно нагретый минеральный материал до его объединения с битумом. В качестве таких добавок предложены дивинилстирольный каучук СКСМ-30, дивинилстирольный термоэластопласт ДСТ-30, волокнистый отход производства искусственного меха. (Дунаенко А.В. и др. Трещиностойкость битумополимерных покрытий различной структуры /Известия вузов. - Строительство, 1993, N 1, с. 57...61).

Вышеперечисленные асфальтополимербетонные смеси отличаются повышенной водо -и морозоустойчивостью (К_вод =0,94...0,96, К_мрз= 0,87...0,90), тепло- и трещиностойкостью (К_тепл. и К_тр= 1,45...1,52). Но известные способы отличаются использованием дорогостоящих, а порой и дефицитных полимерных добавок.

Наиболее близким аналогом к предложенному изобретению является способ приготовления асфальтополимербетона, включающий нагрев минеральных материалов и минеральной добавки, введение в смесь холодного полимерного компонента и последующее смешение с нагретым до 135-150^oC битумом (см. авт.свид. СССР N 157053, МПК С 08 L 95/00, опубл. 15.06.1990).

Задачей изобретения является получение высококачественных асфальтополимербетонных смесей низкой себестоимости за счет применения полимерных активирующих добавок из отходов промышленности и экономии битума.

Поставленная задача решается тем, что в способе приготовления асфальтополимербетона, включающем смешение нагретых минеральных компонентов с отходами производства, с последующим введением в полученную смесь нагретого битума, минеральные компоненты нагревают до 160-180^oC и смешивают с вводимыми одновременно холодными отходами производств - маслошламом - продуктом очистки сточных вод, образующимся на предприятиях в процессе обработки подшипников и композицией КО-2 - отходом производства изоляционной ленты с добавлением бутилкаучука, в количестве 0,35-0,55% от массы минеральных компонентов каждый, перемешивают до полного обволакивания зерен минеральных компонентов и образования тонкой пленки на них, после чего в полученную смесь вводят нагретый до 130-150^oC битум в количестве 6,0-6,5% и перемешивают до получения однородной массы.

В способе приготовления асфальтополимербетонной смеси использован маслошлам- продукт очистки сточных вод, образующийся на предприятиях машиностроения в процессе механической и термохимической обработки деталей подшипников.

Маслошлам в сухом состоянии представляет собой высокодисперсный (S_уд= 710...770 м/кг) минеральный порошок, гидрофобизированный отработанными индустриальными маслами (дизельное, турбинное, цилиндровое). Минеральная часть масшлошлама содержит частицы металла, абразива, карбонаты кальция и магния. Соотношение минеральной и органической составляющих 1,5 : 1...1:l соответственно. В способе приготовления асфальтополимербетонной смеси также использован отход производства изоляционной ленты - КО-2, образующийся на предприятиях, выпускающих изоляционные материалы.

Композиция КО-2 изготавливается из отходов, которые образуются при обрезке на резательной машине кромок полиэтиленовой пленки - основы для изоляционной ленты. Эти кромки перерабатываются с добавлением бутилкаучука (БК 1675). Готовая КО-2 представляет собой гранулы, опудренные тальком с целью предотвращения и слипания. В состав КО-2 входят следующие ингредиенты:
полиэтилен высокого давления (ПЭВД) - 1,0
полиэтилен низкого давления (ПЭНД) - 0,36
сажа - 0,024
стабилойл - 0,055
БК 1675 - 2,9
смола нефтеполимерная - 0,11
тальк - 0,23
ZnO - 0,011
антиоксидант - 0,0014
Суммарная маточная смесь - 4,73
В табл. 1 и 2 приведены примеры конкретного выполнения способа приготовления асфальтополимербетонной смеси и свойства асфальтополимербетона.

Как видно из данных табл.2, асфальтополимербетон (составы 2,4,5,6), приготовленный предлагаемым способом, отличается улучшенными показателями тепло- и трещиностойкости, водоустойчивости по сравнению с исходным (состав N 1).

Это связано с тем, что в процессе модификации минеральных компонентов образуется ориентированная (структурированная) пленка из смеси полимеров (ПЭВД, ПЭНД, БК) и маслошлама, которая способствует значительному упрочнению межфазного контакта "битум - минеральное зерно".

В свою очередь, это сказывается на повышении гидроизоляционных и стабилизации прочностных (деформированных) характеристик асфальтополимербетона в широком диапазоне эксплуатацонных температур.

Механизм ориентации 2-фазной системы "полиэтиленбутилкаучук", к которой относится КО-2 происходит следующим образом. Частицы дисперсной полимерной фазы - полиэтилена преобразуются из относительно сферической формы в длинные нити. Более полная релаксация внутренних напряжений в полимерной матрице -бутилкаучуке осуществляется в результате снижения его вязкости и образования сильно развитой поверхности. Вязкость бутилкаучука и жесткость полиэтилена "смягчены" пластификатором - смесью масел маслошлама, последняя, выступая в роли низкомолекулярного растворителя, снижает внутреннее трение полимеров в состоянии расплава и, облегчая тепловое перемещение макромолекул - подвижность узлов их зацепления, способствует образованию ориентированной (структурированной) пленки на поверхности минеральных зерен (Кулезнев В.Н. Смеси полимеров (структура и свойства). - М.: Химия, 1980; Власов С.В., Кулезнев В.Н. Ориентированное состояние полимеров / Химия, 1987, N 5). Но состав N 2 не обеспечивает существенного прироста вышеуказанных показателей. Видимо, это связано с недостаточным количеством вводимых модифицирующих добавок и образованием, в связи с этим, прерывистых ориентированных пленок на поверхности минеральных компонентов. Такие пленки, как известно, способствуют образованию контактной структуры в асфальтобетоне, что отражается на его эксплуатационных характеристиках (Лысихина А.И. Дорожные покрытия и основания с применением битумов и дегтей. - М.: Автотрансиздат, 1962, 360 с.).

Состав N 6 заметно снижает прочностные показатели асфальтополимербетона. Очевидно, это можно объяснить тем, что излишки пластификатора настолько облегчают дезориентационные процессы, что увеличивается доля пластической деформации и соответственно снижаются ориентация макромолекул смеси полимеров и прочность пленок на поверхности минеральных компонентов. К тому же излишки отхода КО-2 способствуют образованию более толстых пленок, которые, как известно, обладают значительно меньшей прочностью, чем в ориентированном (структурированном) состоянии. (Колбановская А.С., Михайлов В.В. Дорожные битумы. - М.: Транспорт, 1978, 264 с.).

Оптимальные результаты, отвечающие поставленной цели, показаны на составах N 3, 4, 5 (табл. 1 и 2).

Из анализа результатов следует:
водоустойчивость асфальтополимербетона повысилась в 1,06 - 1,1 раза;
тепло- и трещиностойкость увеличилась в 1,4 - 1,6 раза;
сократился расход битума на 8 - 16%.

Проведенный заявителем анализ по научно-техническим и патентным источникам информации позволили выявить отличительные признаки в заявительном техническом решении, следовательно, заявленный способ приготовления битумополимерной смеси удовлетворяет критерию изобретения "Новизна". В обнаруженной информации отсутствуют сведения об указанном техническом результате и из нее не выявляется влияние отдельных признаков на достижение технического результата. Следовательно данное техническое решение удовлетворяет критерию "Изобретательский уровень".

Критерий изобретения "Промышленная применимость" подтверждается тем, что предлагаемый способ приготовления асфальтополимербетона на основе активированного минерального компонента маслошламом и КО-2, не требует дополнительных энергозатрат на его осуществление. Позволяет найти широкое применение промышленным отходам и, тем самым, расширить сырьевую базу относительно дорогих полимерных добавок, но и снизить экологическую напряженность в регионах, где под захоронение таких отходов отводятся значительные земельные угодья.

Изобретение относится к дорожно-строительным материалам и может быть использовано для приготовления асфальтополимербетонных смесей, используемых в конструкциях дорожных одежд и аэродромного строительства. Способ приготовления асфальтополимербетонной смеси, включает смешение нагретых минеральных компонентов, в предварительно нагретую до 160-180°С смесь минеральных компонентов вводят одновременно в холодном состоянии маслошлам - продукт очистки сточных вод, образующийся на предприятиях в процессе обработки подшипников, и КО-2 - отход производства изоляционной ленты, с добавлением бутилкаучука, каждый из которых введен в количестве 0,35-0,55% от массы минеральных компонентов, далее полученную смесь перемешивают до полного обволакивания минеральных зерен и образования тонкой пленки из упомянутых маслошлама и КО-2, а затем в активированную минеральную смесь вводят нагретый до 130-150°С битум в количестве 6,0-6,5% и перемешивают до получения однородной массы. Технический результат: получение качественных асфальтополимербетонных смесей низкой себестоимости, за счет применения полимерных модифицирующих добавок из отходов промышленности и экономии битума. 2 табл.

Способ приготовления асфальтополимербетона, включающий смешение нагретых минеральных компонентов с отходами производства, с последующим введением в полученную смесь нагретого битума, отличающийся тем, что минеральные компоненты нагревают до 160-180^oC и смешивают с вводимыми одновременно холодными отходами производств - маслошламом - продуктом очистки сточных вод, образующимся на предприятиях в процессе обработки подшипников и композицией КО-2 - отходом производства изоляционной ленты, с добавлением бутилкаучука в количестве 0,35-0,55% от массы минеральных компонентов каждый, перемешивают до полного обволакивания зерен минеральных компонентов и образования тонкой пленки на них, после чего в полученную смесь вводят нагретый до 130-150^oC битум в количестве 6,0-6,5% и перемешивают до получения однородной массы.