ВЯЖУЩЕЕ ДЛЯ ДОРОЖНОГО СТРОИТЕЛЬСТВА Российский патент 2002 года по МПК C04B26/26 C08L95/00 

Изобретение относится к строительству автомобильных дорог и может быть использовано для устройства верхних слоев дорожных одежд.

При строительстве автомобильных дорог широко используются асфальтобетонные покрытия, одним из основных компонентов которых являются вязкие дорожные битумы, удовлетворяющие требованиям ГОСТ 22245-90.

Выпускаемые нефтеперерабатывающими заводами дорожные битумы зачастую не соответствуют требованиям ГОСТ 22245-90, что особенно относится к таким показателям вяжущего, как устойчивость при низких температурах (температура хрупкости), температура размягчения (невысокие значения) и адгезионные свойства, вследствие чего снижается сдвиго- и трещиностойкость покрытий и сопротивляемость к воздействию динамических нагрузок.

С целью улучшения этих показателей в отечественной и зарубежной практике в последнее время широко используются битумы, модифицированные полимерными добавками.

Основным недостатком известных полимерно-битумных вяжущих является низкое сцепление вяжущего с минеральными материалами, пониженная температура размягчения, невысокая растяжимость.

Известно полимерно-битумное вяжущее приготовленное на основе вязкого битума и полимерного раствора (см. Гришенков В.Ф. К новой технологии. Ж: "Автомобильные дороги" 1,1996 г., с. 26-27). Указанное полимерно-битумное вяжущее отличается более низкой температурой (-30^oС) хрупкости, чем у исходного битума (-23^oС). Однако введение полимерной добавки разжижает вяжущее, изменяя глубину проникания иглы при 25^oС от 112 (исходный битум) до 180^oС в присутствии добавки и почти в два раза снижает растяжимость от (81 до 42 см).

Недостаток этого вяжущего - низкая растяжимость при 25^oС всего 42 см (по ГОСТ 22245-90 для битума БНД 130/200 растяжимость при 25^oС должна быть не менее 70). То же самое можно сказать о снижении этого показателя при О^oС.

Известно также вяжущее для дорожного строительства с высокой температурой размягчения (47-78^oС) и хорошим сцеплением (а.с. 724542). Однако битумную основу этого вяжущего составляет не битум нефтяной дорожный, а редко встречающийся асфальтит (25-45%) в сочетании с экстрактом селективной очистки масел (58-71%).

Наиболее близким к предложенному изобретению по технической сущности является вяжущее для дорожного строительства (патент Российской Федерации 2148063 С1, МПК С 04 В 26/26, опубл. 27.04.2000, 5 с.), включающее в мас.%: масляный раствор синтетического полибутадиенового каучука СВБ-М 1,0-2,5, триэтаноламин 1,0-3,0, нефтяной гудрон 22,0-28,0, нефтяной дорожный вязкий битум - остальное.

Недостатком такого битумного вяжущего является невысокая температура размягчения 45-47^oС и значительное размягчение вяжущего от пенетрации при 25^oС 63•0,1 мм (исходный битум) до 158•0,1 мм - 163•0,1 мм (модифицированный битум). Такое вяжущее хорошо использовать для поверхностной обработки, подгрунтовки и т.п. Однако в составе горячих асфальтобетонных смесей оно будет проявлять недостаточную тепло- и сдвигоустойчивость (температура размягчения ниже, чем у исходного битума).

Сущность изобретения заключается в том, что вяжущее для дорожного строительства, включающее нефтяной дорожный вязкий битум и триэтаноламин, дополнительно содержит полимерную структурирующую добавку - резиновый термоэластопласт РТЭП при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Нефтяной дорожный вязкий битум - 92,6-96,3
Резиновый термоэластопласт РТЭП - 3,0-5,0
Триэтаноламин - 0,7-2,4
Введение добавки РТЭП в сочетании с триэтаноламином в состав нефтяного дорожного битума позволяет создать полимерно-битумное вяжущее с повышенными структурообразующими свойствами, обладающее эластичностью, улучшить его механические характеристики по сравнению с исходным битумом: температура размягчения вяжущего повышается на 4-7^oС, улучшается растяжимость вяжущего, достигая значений 94 см и более 100 см. Вяжущее при этом не разжижается, а пенетрация остается в пределах нормы (75-77 см) для битумов марки БНД 60/90, используемых для приготовления горячих асфальтобетонных смесей. Значительно улучшается свойство "эластичность" вяжущего, достигая значений 87-94%. У прототипа этот показатель составляет всего 20%. Вследствие этого улучшается интервал работоспособности вяжущего, повышается тепло-, сдвигоустойчивость асфальтобетонных покрытий и сопротивляемость к воздействию динамических нагрузок при повышенных температурах.

Комплексное сочетание триэтаноламина и резинового термоэластопласта наряду с эластичностью сообщает вяжущему повышенные адгезионные свойства. В присутствии поверхностно-активного вещества - триэтаноламина резиновый термоэластопласт равномерно распределяется в битуме, образуя гомогенное пластично-эластичное полимерно-битумное вяжущее. При этом упрощается технология приготовления вяжущего: все компоненты вводятся одновременно в разогретый до 140-150^oС битум, время перемешивания их с битумом составляет до 10 минут.

Анализ известных технологических решений показал, что применение в составе битумного вяжущего некоторых полимерных добавок на основе каучуков и термоэластопластов известно. Известно также приготовление вяжущего с использованием поверхностно-активных веществ аминного характера, к которым относится триэтаноламин. Однако применение резиносодержащего термоэластопласта в сочетании с ПАВ аминного характера обеспечивает битуму свойства, которые он проявляет в заявляемом решении, а именно: упрощенную технологию приготовления вяжущего с высокими физико-механическими показателями. Таким образом, данный состав компонентов придает вязким дорожным битумам новые свойства и упрощает технологию приготовления полимерно-битумного вяжущего.

ХАРАКТЕРИСТИКА ИСХОДНЫХ МАТЕРИАЛОВ
1. Битум. В работе использовался вязкий нефтяной дорожный битум марки БНД 60/90, наиболее часто применяемый в дорожном строительстве. В таблице 1 приведены физико-механические показатели вяжущего.

2. Резиновый термоэластопласт РТЭП. РТЭП представляет собой гранулы черного цвета с характерным запахом резины и геометрическими размерами 3-4 мм. ИК-спектр гранул имеет вид, характерный для резины, наполненной карбонатом кальция. На рентгенограмме просматриваются линии кальция и серы. В целом РТЭП соответствует требованиям ТУ 38-105590-85 и может быть идентифицирован как резиновая крошка из вулканизированных отходов, наполненная карбонатом кальция и серы.

3. Триэтаноламин технический ТЭА 8211. Качество соответствует ТУ 6-02-916-79 изм. 1, 2, 3. Физико-механические показатели представлены в таблице 2.

Пример. Для экспериментальной проверки заявляемого состава были подготовлены 5 вариантов составов смесей ингредиентов (см. табл.3).

В качестве битума использовался нефтяной вязкий дорожный битум БНД 60/90, в качестве комплексной добавки использовался резиновый термоэластопласт (РТЭП) и триэтаноламин (ТЭА). В разогретый до 140-150^oС битум вводились указанные добавки, смесь перемешивалась в течение 10 минут до однородного состояния. Полученное полимерно-битумное вяжущее испытывалось в соответствии с ГОСТ 11501-11512. Результаты сравнительных испытаний приведены в таблице 3.

Из данных таблицы 3 следует, что вяжущее, полученное на основе нефтяных вязких дорожных битумов, модефицированное комплексной добавкой РТЭП в сочетании с ТЭА (триэтаноламином), удовлетворяет требованиям ГОСТ 22245-90 на битумы нефтяные дорожные вязкие и обладает более высокими показателями по температуре размягчения и хрупкости по адгезионным свойствам по сравнению с исходным битумом и прототипом.

Использование предлагаемого изобретения позволяет:
- повысить качество асфальтобетона при высоких температурах;
- повысить адгезию вяжущего к минеральным материалам;
- упростить технологию приготовления полимерно-битумного вяжущего;
- сообщает вяжущему свойства эластичности.

Изобретение относится к строительству автомобильных дорог и может быть использовано для устройства верхних слоев дорожных одежд. Вяжущее для дорожного строительства включает нефтяной дорожный битум 92,6-96,3 мас.%, триэтаноламин 0,7-2,4% и полимерную структурирующую добавку - резиновый термоэластопласт РТЭП 3,0-5,0 мас.%. Технический результат: описываемое вяжущее обладает более высоким интервалом работоспособности и обеспечивает получение асфальтобетонных покрытий с повышенной теплоустойчивостью, также оно обладает повышенными адгезионными и эластичными свойствами при упрощенной технологии приготовления асфальтобетонной смеси. 3 табл.

Вяжущее для дорожного строительства, включающее нефтяной дорожный вязкий битум и триэтаноламин, отличающееся тем, что оно дополнительно содержит полимерную структурирующую добавку - резиновый термоэластопласт РТЭП при следующем соотношении компонентов, мас. %:
Нефтяной дорожный вязкий битум - 92,6-96,3
Резиновый термоэластопласт РТЭП - 3,0-5,0
Триэтаноламин - 0,7-2,4