Изобретение относится к промышленности строительных материалов, к получению модификатора для полимерно-битумных вяжущих, применяемых в дорожном и гражданском строительстве для устройства дорог, герметизации швов автодорожного полотна, аэродромов, спортивных площадок; устройства кровли и гидроизоляции строительных конструкций, а также мостовых сооружений; в лакокрасочной промышленности.
Известна композиция (патент RU №2266934, C08L 95/00, опубл. 27.12.2005), включающая в качестве резиносодержащего полимерного модификатора битум, полиэтилен, резиновую крошку, в качестве пластифицирующей добавки мазут, а в качестве девулканизирующего неорганического соединения - известь строительную, при этом используется вторичный полиэтилен как низкого, так и высокого давления. Основным недостатком получения данного резиносодержащего полимерного модификатора битума является высокая продолжительность его приготовления при высоких температурах: ввод в битум резиновой крошки, смешанной с известью строительной, производится при температуре 160°С в течение 3-4 часов для достижения максимальной степени набухания крошки. Как известно, нагрев битума при таких высоких температурах в течение столь длительного времени приводит к деструкции битумного вяжущего, что влечет ухудшение эксплутационных свойств мастичного материала. К тому же такой технологический режим является очень дорогостоящим по энергозатратам.
Наиболее близким к предлагаемому изобретению является полимерный модификатор битума (патент RU №2158742, C08L 95/00, C08L 95/00, C08L 9:00, C08L 17:00, C08L 23:16, опубл. 10.11.2000 г., прототип), включающий битум, полидиеновый каучук, полимер этилена или сополимер этилена с пропиленом, минеральное масло при следующем соотношении компонентов, мас.%:
При введении в битум известного полимерного модификатора битума (прототипа) получаемые мастики обладают относительно низкими значениями температуры размягчения, что не соответствует требованиям материалов, применяемых для устройства кровельного ковра и аэродромных битумных покрытий. Кроме того, изобретение было отнесено к получению модификатора для битумно-полимерных вяжущих (БПВ), применяемых в дорожном и гражданском строительстве для покрытия дорог, аэродромов, спортивных площадок, кровли. Однако ряд физико-химических показателей, а именно теплостойкость, температура гибкости на стержне R=25 мм, адгезия как к минеральной части, так и к бетонной поверхности, водопоглощение и некоторые другие, не приведены, а значит, полного соответствия БПВ с применением известного модификатора требованиям вышеперечисленных покрытий не достигается, что является существенным недостатком. Еще одним недостатком является использование относительно большого количества (до 15%) различных синтетических каучуков, что значительно удорожает себестоимость модификатора. Также существенным недостатком является достаточно сложная, энергозатратная, дорогостоящая технологическая схема и высокая продолжительность приготовления (около 2 ч) данного модификатора (прототипа) при высоких температурах (до 250°С), что приводит к деструкции битумного вяжущего, как следствие, к ухудшению эксплутационных свойств мастичного материала и дополнительно появляется отрицательное влияние на экологию окружающей среды.
Задачей изобретения является создание полимерного модификатора битума для приготовления битумно-полимерных вяжущих, используемых при устройстве и ремонте дорожного полотна и устройстве кровельного ковра различных сооружений, в том числе мостовых и в лакокрасочной промышленности, обладающих улучшенными показателями теплостойкости, упругодеформационными свойствами и увеличенным сроком службы кровельного, гидроизоляционного покрытия и мастики для ремонта дорожного полотна на базе более доступных компонентов и их меньшего количества при более высокой технологичности получения модификатора и повышении экологичности производства модификатора и БПВ с его содержанием.
Поставленная задача решается созданием:
1. Полимерного модификатора битума, отличающегося тем, что в качестве полимера содержит нефтеполимерную смолу и сополимер этилена с винилацетатом, в качестве растворителя и дополнительно пластификатора - масло растительное при следующем соотношении компонентов, мас.%:
2. По п.1, отличающийся тем, что в качестве масла растительного используют масла рапсовые, жирные кислоты таллового масла (ЖКТМ), дистиллированное талловое масло (ДТМ).
3. Способ получения битумно-полимерных вяжущих, используемых при ремонте дорожного полотна и устройстве кровельного и гидроизоляционного ковра различных сооружений, в том числе мостовых сооружений, при получении битумных лакокрасочных материалов, включающий смешение битума, полимерного модификатора (ПМ) и, возможно, наполнителя, отличающийся тем, что в качестве ПМ используют полимерный модификатор по п.1 и дополнительно введенное растительное масло в следующем соотношении компонентов, мас.%:
4. По п.3, отличающийся тем, что в качестве битума используют битумы нефтяные строительные марки БН 90/10, БН 70/30, или битумы нефтяные дорожные марки БНД 60/90, БНД 90/130, или вторично использованный битум (ВИБ).
5. По п.3, отличающийся тем, что в качестве наполнителя могут быть использованы тальк, доломит, отходы катализатора или любое неорганическое соединение, содержащее металлы переменной валентности (Со, Mn, Pb, Ni, Cu, Fe, Cd, Cr, Zn, Ca, Mg).
В качестве битума нефтяного строительного БН 90/10, БН 70/30, битума нефтяного дорожного БНД 60/90, БНД 90/130 используются соответствующие марки битумов по ГОСТ 6617-76 и по ГОСТ 22245-90 соответственно или другим стандартам, имеющим качество не меньшее, чем в приведенных ГОСТ; а в состав применяемого вторично использованного битума входили следующие изношенные компоненты, мас.%: битум нефтяной кровельный по ГОСТ 9548 59-68, тальк 22-24, песок для строительных работ по ГОСТ 8736 2-4, стеклоизол 8-13.
В качестве растительного масла могут использоваться масла рапсовые по ГОСТ 8988-77, ГОСТ 8808-91, ГОСТ 8807-94, ГОСТ 8988-2002, которые вырабатываются путем прессования и экстракции семян рапса, жирные кислоты таллового масла (ЖКТМ) по ГОСТ 14845-79, дистиллированное талловое масло (ДТМ) по ТУ 13-4000177-26-84.
В качестве нефтеполимерной смолы может использоваться, например, смола синтетическая нефтеполимерная по ТУ 2451-089-05766801-99 - конечный продукт процесса инициированной и каталитической полимеризации стиролсодержащих фракций продуктов пиролиза.
В качестве сополимера этилена с винилацетатом может использоваться, например, сополимер этилена с винилацетатом марки 11507-070 (с 21-30 мас.% содержанием винилацетата) по ТУ 6-05-1636-97.
В качестве наполнителя используют тальк по ГОСТ 21235-75, доломит по ГОСТ 23735-79, отходы катализатора по ГОСТ 849-97 и любое неорганическое соединение, содержащее металлы переменной валентности (Со, Mn, Pb, Ni, Cu, Fe, Cd, Cr, Zn, Ca, Mg).
Последовательность приготовления полимерного модификатора битума и получения битумно-полимерных вяжущих при его использовании следующая:
1. Приготовление полимерного модификатора битума: нефтеполимерная смола измельчается (диспергируется) до мелкозернистого состояния, после чего в расчетном количестве вводится в растительное масло. Далее добавляется расчетное количество сополимера этилена с винилацетатом. После чего смесь нагревается до температуры 100-110°С и перемешивается в течение 15-20 минут до полного растворения.
2. Получение битумно-полимерных вяжущих с применением разработанного полимерного модификатора: битум нефтяной строительный (или битум нефтяной дорожный, или ВИБ) разогревается до 140-150°С и тщательно перемешивается. Далее в битум вводится расчетное количество разработанного полимерного модификатора, после чего полученное БПВ перемешивается в течение 15-20 мин при температуре 140-150°С.
Далее введением и перемешиванием в течение 15-20 мин при температуре 140-150°С в вышеприготовленную смесь дополнительного количества растительного масла (пластификатора) достигается необходимое качество получаемого материала.
Введение модификатора возможно как постадийно: сначала разработанный ПМ, а затем дополнительное количество растительного масла, так и одновременно двумя потоками или в виде смеси. Затем в разогретое БПВ при 140-150°С дозируется в расчетном количестве наполнитель.
Примеры приготовления образцов III и VI
Образец III
1. Приготовление полимерного модификатора битума: нефтеполимерная смола измельчается (диспергируется) до мелкозернистого состояния, после чего в количестве 58 г вводится в 25 г растительного масла, затем дозируется 17 г сополимера этилена с винилацетатом (расчет на 100 г смеси), таким образом, получается 75%-ная дисперсия смеси полимеров в пластификаторе (компонент А). Данная смесь нагревается до температуры 100-110°С и перемешивается в течение 15-20 минут до полного растворения.
2. Получение битумно-полимерного вяжущего с применением разработанного полимерного модификатора (введение ПМ в данном образце предусмотрено постадийно): 90 г битума нефтяного строительного (БН 90/10) разогревается до 140-150°С и тщательно перемешивается. Далее в битум вводится 5 г (компонент А) разработанного ПМ, после чего полученное БПВ перемешивается в течение 15-20 мин при температуре 140-150°С.
Далее введением и перемешиванием в течение 15-20 мин при температуре 140-150°С в выше приготовленную смесь 5 г растительного масла (пластификатора - компонент В) достигается необходимое качество получаемого материала.
Таким образом из расчета на 100 г содержание компонентов следующее: 90 г битума нефтяного строительного (БН 90/10), 10 г ПМ (компонент А+компонент В).
А в пересчете на количественный состав компонентов модификатора, состав БПВ имеет следующий вид: 90 г битума нефтяного строительного (БН 90/10), 3 г нефтеполимерной смолы, 1 г сополимера этилена с винилацетатом и 6 г растительного масла.
Образец VI
Получение битумно-полимерного вяжущего с применением разработанного ПМ: 75 г битума нефтяного строительного (БН 70/30) разогревается до 140-150°С и тщательно перемешивается, затем вводится 15 г описанного выше (см. образец III) компонента А ПМ и тут же дозируется 5 г растительного масла при перемешиваниии в течение 15-20 мин и температуре 140-150°С для достижения необходимого качества получаемого материала. Затем в полученное БПВ вводится 5 г наполнителя и перемешивается при той же температуре и продолжительности.
Таким образом из расчета на 100 г содержание компонентов следующее: 75 г битума нефтяного строительного (БН 70/30), 20 г. ПМ (15 г компонента А и 5 г компонента В), 5 г наполнителя.
А в пересчете на количественный состав компонентов модификатора, состав БПВ имеет следующий вид: 75 г битума нефтяного строительного (БН 70/30), 9 г нефтеполимерной смолы, 3 г сополимера этилена с винилацетатом, 8 г растительного масла и 5 г наполнителя.
Результаты физико-химических испытаний некоторых образцов битумно-полимерных вяжущих (БПВ) представлены в таблицах 1 и 2.
- на стержне диаметром 15 мм
Как следует из таблицы 1, БПВ, полученные при использовании разработанного ПМ, превосходят известную композицию (прототип) по температуре размягчения (теплостойкости), температуре хрупкости и, как следствие, по поведению при перепаде температур в различных климатических зонах, а потому относятся к числу покрытий с увеличенным сроком службы как в случае кровельных материалов, так и вяжущих, используемых при дорожном строительстве. Кроме того, предложенные образцы БПВ не уступают, а по некоторым показателям и превосходят, значения различных ГОСТ (а именно по водопоглощению, водонепроницаемости под гидростатическим давлением, упругодеформационным свойствам при низких температурах, по показателю адгезии к минеральной части и к бетонной поверхности). Дополнительно необходимо отметить, что улучшенные показатели БПВ при применении предлагаемого модификатора достигаются при кратно меньшем содержании модификатора в составе БПМ, существенно меньшей себестоимости 1 тонны получаемого вяжущего, а также существенно более простой технологической схемы и экологичном производстве модификатора.
название | год | авторы | номер документа |
---|---|---|---|
Полимерный модификатор битума и битумно-полимерное вяжущее на его основе | 2015 |
|
RU2615523C1 |
КОМПОЗИЦИЯ МАСТИКИ | 2006 |
|
RU2312837C1 |
Полимерно-битумное вяжущее и способ его получения | 2021 |
|
RU2786861C1 |
Битумная мастика | 2021 |
|
RU2762558C1 |
Модификатор асфальтобетонной смеси и способ его получения | 2020 |
|
RU2748791C1 |
Стабилизирующая добавка для щебеночно-мастичного асфальтобетона | 2022 |
|
RU2795652C1 |
1-(2-АЛКИЛИМИДАЗОЛИНИЛ-1)-2-[(2-АЛКИЛИМИДАЗОЛИНИЛ-1)ПОЛИ(ЭТИЛЕН-N-АЛКАНОИЛАМИДО)]ЭТАН, ОБЛАДАЮЩИЙ СПОСОБНОСТЬЮ ПОВЫШАТЬ АДГЕЗИЮ БИТУМОВ К МИНЕРАЛЬНЫМ МАТЕРИАЛАМ, И ВЯЖУЩЕЕ ДЛЯ ДОРОЖНЫХ ПОКРЫТИЙ НА ЕГО ОСНОВЕ | 2010 |
|
RU2499808C2 |
КРАСКА | 2003 |
|
RU2238290C1 |
РУЛОННЫЙ САМОКЛЕЯЩИЙСЯ БИТУМСОДЕРЖАЩИЙ МАТЕРИАЛ И СПОСОБ ЕГО ПОЛУЧЕНИЯ | 2009 |
|
RU2430127C2 |
МОДИФИКАТОР ДОРОЖНЫХ БИТУМОВ И ПОЛИМЕРНО-БИТУМНОЕ ВЯЖУЩЕЕ НА ЕГО ОСНОВЕ | 2015 |
|
RU2604217C1 |
Изобретение относится к промышленности строительных материалов, к получению модификатора для полимерно-битумных вяжущих, применяемых в дорожном и гражданском строительстве для устройства дорог, герметизации швов автодорожного полотна, аэродромов, спортивных площадок; устройства кровли и гидроизоляции строительных конструкций, а также мостовых сооружений; в лакокрасочной промышленности. Изобретением является полимерный модификатор битума, отличающийся тем, что в качестве полимера содержит нефтеполимерную смолу и сополимер этилена с винилацетатом, в качестве растворителя и дополнительно пластификатора - масло растительное при следующем соотношении компонентов, мас.%: смола нефтеполимерная 20-80; сополимер этилена с винилацетатом 10-30; масло растительное 10-50. Изобретение также касается способа получения битумно-полимерных вяжущих, обладающих улучшенными показателями теплостойкости и упругодеформационными свойствами. 2 н. и 3 з.п. ф-лы, 2 табл.
ПОЛИМЕРНЫЙ МОДИФИКАТОР БИТУМА | 1999 |
|
RU2158742C1 |
РЕЗИНОСОДЕРЖАЩИЙ ПОЛИМЕРНЫЙ МОДИФИКАТОР БИТУМА | 2004 |
|
RU2266934C1 |
Верньерный держатель для сотовых катушек самоиндукции | 1928 |
|
SU10135A1 |
Авторы
Даты
2009-02-20—Публикация
2007-05-04—Подача