СПОСОБ ПОВТОРНОГО ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ДЕМОНТИРОВАННОГО АСФАЛЬТА И ПОЛУЧЕНИЯ АСФАЛЬТОВОЙ СМЕСИ Российский патент 2011 года по МПК C10C3/00 E01C19/00 

Область техники

Изобретение относится к способу повторного использования демонтированного асфальта и получению новой асфальтовой смеси, такой как теплая или горячая асфальтовая смесь, используя добавление по меньшей мере части демонтированного асфальта.

В контексте изобретения термин демонтированные асфальты следует относить ко всем продуктам, которые получают, например, путем резания или дробления битумных покрытий в блоки, причем эти продукты содержат по меньшей мере пригодные для повторного использования составляющие битума и горных пород и обработаны в виде гранулятов, например, для повторного использования. Такие способы переработки демонтированного асфальта в грануляты описаны, например, в US 5626659 и DE 4407822 C2.

Под асфальтами, включая теплые и горячие асфальтовые смеси, в данном изобретении понимают все смеси, которые содержат в своем составе битум и минеральные вещества, и при необходимости, наполнители, и которые преимущественно используют, например, в качестве указанных асфальтовых смесей для применения в асфальтовых автострадах или других асфальтовых покрытиях.

Уровень техники

Демонтированный асфальт приобретает повсеместно возрастающее значение при использовании существующих ресурсов. В принципе почти все демонтированные асфальты можно использовать повторно, в особенности для изготовления новой асфальтовой смеси. Хотя требование повторного использования, уже разрешенное национальным законодательством, внедряют в случае асфальта как строительного материала, однако определенные потребности должны быть улучшены.

При ежегодном производстве асфальта, составляющем в Германии примерно 60 миллионов тонн, в настоящее время повторно используют примерно 15 миллионов тонн демонтированного асфальта. Однако повторное использование демонтированного асфальта могло бы быть намного больше.

Также уже существуют ясные указания в соответствующих технических правилах и инструкциях по количеству демонтированных асфальтов, добавляемых к новым смесям, которые зависят от состояния и однородности демонтированных асфальтов.

Ограничения изначально устанавливают на добавляемое количество, и эти ограничения зависят от состояния демонтированных асфальтов и от технических возможностей при нагревании асфальтового гранулята (т.е. обработанного материала, окончательно подготовленного для подачи в смесительную установку). Так как связующие, содержащиеся в асфальтах, такие как битум, также окисляются и становятся хрупкими при долгой эксплуатации под воздействием проезжающего транспорта (что известно как старение), уже предпринимают меры для противодействия этому старению путем присоединения подходящего свежего битума к новой смеси. В технических правилах имеются ограничения на добавление свежего битума, например такое добавление свежего битума, например на такое добавление свежего битума, которое делает битум на одну ступень мягче.

Более того, ограничения накладывают на нагревание асфальтовых гранулятов (например, в параллельных барабанах). Демонтированный асфальт обычно нагревают до 130-140°С, допустимых при атмосферных условиях окружающей среды. Более того, могут существовать проблемы со степенью чистоты отработанного воздуха из воздуховода смесительной установки, устранение которых технически дорого.

Если примерно 50% масс. демонтированного асфальта добавляли бы в новую смесь, то новые минеральные вещества необходимо было бы нагревать намного выше 200°С. Только таким путем можно было бы достигнуть требуемой температуры смеси примерно 160-180°С. Без добавления демонтированного асфальта только 180°С требуется для нагревания минеральных веществ, согласно уровню техники.

В настоящее время три проблемы препятствуют более высокому уровню повторного использования демонтированных асфальтов:

1. Степень окисления (старения) битума в демонтированном асфальте.

2. Состав (в настоящее время не каждый демонтированный асфальт можно использовать в каждой новой рецептуре).

3. Необходимо было бы разработать новые технологии нагревания для нагревания асфальтового гранулята.

Согласно анализу патентной литературы, разработки в соответствующей области техники до настоящего время посвящали некоторым аспектам и решению частичных проблем, связанных с повторным использованием демонтированных асфальтов. Такие аспекты представляют собой проблемы окружающей среды, или специфические заводские и технологические проблемы с одной стороны, или вопросы состава композиций, и к тому же, но только на уровне подхода, меры по улучшению демонтированного асфальта в показателях индивидуального качества его составляющих, так чтобы асфальт можно было повторно использовать.

Это документально подтверждается следующей хронологией разработок, согласно анализу патентной литературы.

Таким образом, в DE G 8907892.6 U1 предложено устройство для переработки битумной смеси путем нагревания демонтированного асфальта, но проблемы, относящиеся к такому повторно перерабатываемому асфальту пока еще не рассматривают более подробно.

Согласно DE 3831870 С1 предложен многостадийный способ изготовления асфальта с использованием гранулированного демонтированного асфальта, в котором гранулят и горную породу подают в смеситель на первой стадии способа. Способ обеспечивает применение высокого содержания демонтированного асфальта без промежуточного хранения с периодическим испарением.

В DE 4140964 А1 описан способ производства асфальта с использованием демонтированного асфальта с минимальным количеством газов, выходящих из термообработки в показателях содержания углеводорода. Этот демонтированный асфальт предварительно сортируют на крупную и мелкую фракцию. Только крупную фракцию изначально подвергают термообработке, а мелкую фракцию добавляют совместно с горячим битумом в конце термообработки.

Для экономичного нагревания демонтированного асфальта при производстве нового асфальта в DE 4320664 А1 описан другой способ нагревания этого демонтированного асфальта в отдельном барабане посредством отработанных газов.

Кроме того, в ЕР 0216316 А1 также описан способ обработки с низкой эмиссией битумной смеси с частью гранулята в качестве регенерируемой смеси (демонтированного асфальта). Здесь компоненты сначала смешивают в смесителе совместно с другими составляющими. Часть, имеющую наибольшее теплосодержание, используют для выравнивания температуры путем подачи избыточной теплоты к другим частям.

В ЕР 0409097 А1 описано, что катионные эмульгаторы и натуральный или синтетический каучук, или дисперсии синтетических смол добавляют к битумной эмульсии для экологической переработки демонтированного асфальта, содержащего пек.

В DE 19530164 А1 также обсуждают направление в разработке конструкции установок по перемешиванию асфальта для обеспечения асфальтов, предназначенных для обработки, и относимых в данном патенте к старым асфальтам (демонтированным асфальтам), для экономичной, экологически благоприятной и энергосберегающей обработки. Сухой барабан, нагреваемый косвенным образом в противотоке и разделенный на зоны с различными заданными параметрами и функциями, был предложен для нагревания и сушки асфальтового гранулята, посредством которого уменьшают требуемую энергию и количество отходящих газов и препятствуют крекингу асфальтового гранулята, содержащего битум.

В ЕР 1254925 А1 описано, среди прочего, что старые асфальты (демонтированные асфальты) подают в смесительную установку, в которой изготавливают новый асфальт известным стандартным способом. С этой целью добавляют в определенных пропорциях парафин, полученный посредством синтеза Фишера - Тропша (парафин ФТ). Добавляемый парафин ФТ (SASOBIT®) функционально предусмотрен для увеличения сопротивляемости асфальта, применяемого в качестве дорожного покрытия.

В DE 0558174 А1 также обсуждают, среди прочего, обновление, в смысле восстановления, демонтированного асфальта, причем предусматривают добавление масла, полученного из сброженного осадка при соединении/перемешивании с различными другими химическими компонентами, такими как азот, кислород, сера, водород и углерод, в определенных массовых частях.

Кроме того, в US 5755865 восстановления демонтированного асфальта следует достигать путем использования сланцевого масла при добавлении его в определенном количестве. Однако сланцевые масла являются экологически вредными как ароматические соединения, так что этот способ также имеет недостатки. В US 6117227 используют асфальт и разжижитель битума, но только в холодном способе, где разжижитель битума предназначен для проникновения и обеспечения быстрого набухания оболочки частиц смеси из старого связующего в холодной фазе, чтобы гарантировать связывание в течение сжатия. US 6159279 относится к двойному включению ограниченных долей демонтированного асфальта в смеси с очень твердым связующим. Круг различных направлений рассматриваемого уровня техники завершает US 2004/01/0146351 А1, где предложен материал для ремонтных работ, который также включает связующее с демонтированным асфальтом.

Всесторонний анализ уровня техники показывает, что сложный и вновь подытоженный ряд уже обсуждавшихся проблем, таких как 1) степень окисления (старение) битума в демонтированном асфальте, 2) композиция (не каждый демонтированный асфальт можно использовать в каждой новой смеси) и 3) ограничение степени нагревания асфальтового гранулята 140°С, связанных с повторным использованием демонтированных асфальтов и изготовлением горячих асфальтовых смесей, еще не решен в показателях внутренних, до сих пор скрытых взаимосвязей.

Сущность изобретения

Целью изобретения в соответствии с его подходом повторного использования демонтированных асфальтов и изготовления горячих асфальтовых смесей является компенсация старения битума в демонтированном асфальте путем добавления нового регенерирующего агента, создание условий для обеспечения использования почти каждого демонтированного асфальта в новой рецептуре асфальтовых смесей в слоях износа, связывающих слоях и/или в подстилающих слоях дорожного покрытия, и поддержание ограниченной степени нагревания асфальтового гранулята без дополнительных технических затрат.

Предложенный здесь способ экологически приемлем при использовании обычных установок, и при этом возрастает уровень повторного использования демонтированных асфальтов при изготовлении горячих асфальтовых смесей и сохраняется ранее повторно использованный материал, такой как минеральные вещества и связующее - битум.

Как уже упоминали, дорожные покрытия или другие асфальтовые покрытия представляют собой строительные материалы высокого качества, качество которых отслеживают как изнутри, так и снаружи, в показателях состава и задаваемых технологических параметров. Поэтому реконструируемая дорога предоставляет ценные ресурсы, повторное использование которых всегда способствует экономии сырьевых материалов. Следовательно должны быть достигнуты следующие экономические и экологические цели: чем большую часть повторно используемого демонтированного асфальта можно преобразовать, тем большую часть сырьевых материалов потенциально можно сэкономить.

При определении части демонтированного асфальта, которую можно повторно использовать, степень затвердения битума, что происходит вследствие старения, необходимо тщательно учитывать и оценивать наравне с другими параметрами.

Согласно данному изобретению предложен способ повторного использования демонтированных асфальтов в виде гранулята и получения асфальтовых смесей посредством добавления агентов для снижения эффекта старения битума в демонтированных асфальтах и ограничения степени нагревания асфальтового гранулята, при этом создании новой асфальтовой смеси, такой как теплая или горячая асфальтовая смесь, части демонтированного асфальта используют практически полностью и степень окисления битума в демонтированных асфальтах понижается, причем каждый демонтированный асфальт используют в соответствующей новой рецептуре, и нагревание асфальтового гранулята выполняют до приблизительно 120°С, или степень нагревания понижают до приблизительно 120°С, и используют комбинированную систему, приготовленную из пластификатора и повышающего твердость агента, при этом указанный способ включает технологические стадии, в которых: а) комбинированную систему указанной смеси с демонтированными асфальтами, состоящую из пластификатора и повышающего твердость агента, добавляют в теплом состоянии, при этом система совместно оказывает понижающее вязкость действие при таком введении; б) в качестве пластификаторов используют агенты или композиции агентов, которые являются жидкими при комнатной температуре, имеют высокую температуру кипения и могут быть смешаны с битумом, например, разжижители битума, которые имеют температуру вспышки (ОТК) более 120°С, а в качестве повышающего твердость агента используют материал, который не является текучим в температурном диапазоне эксплуатации асфальта, является пластичным (эластичным) и стойким к растрескиванию; в) температура смешивания и температура укладки асфальтовых смесей составляет от 60°С, при этом вязкость смеси снижается и проявляется повышенная стабильность при деформации; г) требуемую твердость получаемого асфальта задают посредством системы, приготовленной из пластификатора и повышающего твердость агента, где изначально температуру размягчения битума, определяемую в соответствии со способом определения «кольца и шара» R+B, в добавляемом демонтированном асфальте снижают; смеси впоследствии приобретают высокое значение стабильности уже в течение нагревания; объемная плотность получаемых смесей в результате нагревания увеличивается, и д) анализ подготовленного гранулята связан по меньшей мере с одной из указанных технологических стадий для определения целевых технологических параметров для нагревания, взвешивания, добавления систем, приготовленных из пластификатора и повышающего твердость агента, и смешиваемых компонентов изготавливаемых асфальтовых смесей, при этом указанная смесь с демонтированными асфальтами не содержит добавки новых минеральных веществ и нового связующего - битума.

В первую очередь изобретение связано с мерой регулирования степени твердости битума в демонтированном асфальте, возрастающей при старении, с помощью пластификатора для получения требуемой степени твердости.

Подходящие пластификаторы включают, например, разжижители для битума, также полученные из отработанных масел, получаемых из обработки машинных или промышленных масел из мастерских и бензоколонок. Эти масла получают из сырой нефти и поэтому их можно смешивать снова без проблем с битумом в качестве остатка перегонки нефти. Можно использовать растительные масла или масла спекания (frit oils), поскольку они могут смягчать битум или разжижать битум, который нельзя иначе использовать в получении асфальта.

Чтобы достичь требуемой температуры укладки при экологически благоприятных условиях, в качестве повышающего твердость агента добавляют парафин ФТ (SASOBIT®) в теплом состоянии, например, к демонтированному асфальту (гранулят или продукт, предназначенный для размола) в сочетании, например, с разжижителем для битума в качестве пластификатора.

Температуры укладки, требуемые при использовании повторно перерабатываемых асфальтов, таким образом можно неожиданно уменьшить сначала по меньшей мере на 30°С, то есть, например, от 170°С до 140°С, которые необходимо поддерживать или ограничивать в течение нагревания демонтированных асфальтов. Поэтому, изначально вообще не требуются более высокая температура при производстве смеси. Более того, такое использование создает эффект, в силу которого асфальтены и химические продукты в битуме, которые также образуются в течение старения битума в асфальте, реагируют чрезвычайно хорошо с парафином ФТ (SASOBIT®).

Вещества, используемые в качестве пластификаторов, могут состоять из веществ с высокой температурой кипения или композиций веществ, которые являются жидкими при комнатной температуре, их можно смешивать с битумом и они обладают температурой вспышки (определенной в открытом тигле Кливленда (ОТК)) выше 120°С, и в качестве повышающего твердость агента можно использовать материал, который не является текучим в температурном диапазоне эксплуатации асфальта, является эластичным и стойким к хрупкому разрушению.

В качестве другой формы пластификаторов, можно использовать нефтяные фракции с более высокими температурами кипения, такие как основные компоненты смазочных масел, побочные продукты производства смазочного масла, жидкие продукты, получаемые при обработке отработанных масел, натуральные продукты, такие как жиры и масла или химически модифицированные жиры и масла растительного или животного происхождения, такие как сложный метиловый эфир жирной кислоты или даже смеси таких веществ.

В качестве повышающего твердость агента можно использовать синтетические парафиновые воски или воски, выделенные из нефти, горные воски, которые получают из углей, свежие воски растительного или животного происхождения, жиры с высокой температурой плавления и продукты, полученные из них путем химической модификации, имеющие воскоподобную природу, такие как сложные эфиры и амиды, синтетически полученные сложные эфиры и амиды с воскоподобными свойствами, термопластичные полимеры с низкой средней молекулярной массой, такие как полиолефины, в особенности полиэтилены, сополимеры полиэтилена, такие как сополимеры этилена и винилацетата и сополимеры этилена и пропилена, фенолформальдегидные смолы, алифатические, ароматические и смешанные углеводородные смолы, такие как стиролинденовые смолы, свежие смолы, такие как канифолевые смолы и их химически модифицированные варианты, такие как сложные эфиры глицерина и пентаэритрита.

Таким образом достигают функционально комбинированного многообразного эффекта, т.е. комбинированного воздействия: например, пластификатор получают с масляными компонентами, а повышающий твердость агент получают с парафином ФТ (SASOBIT ®). Это создает таким образом условия для возможности подбора требуемых свойств асфальтов путем подходящего дозирования компонентов: пластификатора и повышающего твердость агента, взаимодействующих как система. Неожиданно оказалось возможным, использовать исключительно демонтированные асфальты без новых минеральных веществ и нового связующего - битума. При этом исключены добавки, которые обычно бывают необходимы.

Асфальтовые смеси, которые производят таким образом путем повторного использования демонтированных асфальтов, могут обычно обладать более хорошей сжимаемостью и намного большей стойкостью к транспортным нагрузкам в силу комбинированного действия указанных компонентов.

Следовательно, новая комбинированная система из пластификатора и повышающего твердость агента состоит из компонентов, которым присуще различное воздействие, но которые поддерживают друг друга в их воздействии и сочетаются в смеси с получением однородного эффекта, с помощью которого достигают предварительно заданной цели комплексным образом, что позволяет использовать по меньшей мере более высокое содержание демонтированного асфальта вплоть до максимального количества, когда используют только демонтированный асфальт, по сравнению со способами предшествующего уровня техники. Изготовление новой асфальтовой смеси можно осуществлять с более низкой степенью нагревания и получать улучшенные технические свойства уложенных асфальтовых слоев, таких как асфальтовые дороги или другие асфальтовые покрытия.

В различных сериях испытаний было обнаружено, что первый компонент, пластификатор, действует как средство обновления битума, содержащегося в демонтированном асфальте, в смысле снижения старения, и восстанавливает утраченное из-за испарения и химического старения содержание мальтенов. Низкотемпературные свойства битума, ухудшенные из-за старения, улучшают путем этих компонентов и снижают охрупчивание, вызванное старением.

Следовательно, указанный первый компонент может в общем, как описано выше, состоять из веществ или композиций веществ, которые являются жидкими при комнатной температуре, обладают высокой температурой кипения и смешиваются с битумом, и имеют температуру вспышки (ОТК) выше 120°С. Можно использовать вещество, уже известное как разжижитель битума, нефтяные фракции с более высокими температурами кипения, например, основные компоненты смазочных масел, побочные продукты производства смазочных масел, жидкие продукты, получаемые при обработке отработанных масел, а также натуральные продукты, такие как жиры или масла, или химически модифицированные жиры и масла растительного или животного происхождения, например сложные метиловые эфиры жирной кислоты. Можно также использовать смеси таких веществ.

Второй компонент комбинированной системы - повышающий твердость агент - является средством, которое в первую очередь улучшает обработку демонтированного асфальта на установке для смешивания асфальта путем уменьшения вязкости асфальтовой смеси, а, во-вторых, повышает жесткость и стабильность при деформации получаемых асфальтовых слоев. Как уже отмечали, этот второй компонент, следовательно, является эластичным и стойким к хрупкому разрушению материалом, который не является текучим в температурном диапазоне эксплуатации асфальта.

В температурном диапазоне изготовления и обработки асфальта этот компонент присутствует в жидком состоянии, легко смешивается с битумом и имеет вязкость, которая ниже или по меньшей мере такая же, как вязкость обычных битумных связующих при той же температуре. Как уже отмечено, синтетически полученные парафиновые воски или парафиновые воски, выделенные из нефти, горные воски, например, полученные из углей, свежие воски растительного или животного происхождения, тугоплавкие жиры и продукты, полученные из них путем химической модификации, имеющие воскоподобную природу, например сложные эфиры и амиды, синтетически полученные сложные эфиры и амиды с воскоподобными свойствами, термопластичные полимеры с низкой средней молекулярной массой, такие как полиолефины, в частности, полиэтилены, сополимеры полиэтилена, такие как сополимеры этилена и винилацетата и сополимеры этилена и пропилена, фенолформальдегидные смолы, алифатические, ароматические и смешанные углеводородные смолы, такие как стиролинденовые смолы, свежие смолы, такие как коллофониевые смолы и их химически модифицированные варианты, такие как сложные эфиры глицерина и пентаэритрита можно использовать в качестве второго компонента в дополнение к парафину ФТ (SASOBIT®).

В дополнение к более мягким видам битума, также используют разжиженный битум, в зависимости от степени затвердевания, которую обычно определяют по температуре размягчения битума, определяемой по методу «кольца и шара» (R+B), а также по пенетрации. Чтобы достаточно легко изменить существующую степень твердости используют разжижитель для битума.

Известно, что отработанные масла, получаемые из моторного отсека, которые обычно имеют температуру вспышки >200°С и часто содержат значительную часть синтетических компонентов, являются особенно подходящими. Такие синтетические масла также получают в синтезе Фишера-Тропша. Здесь добавляют достаточное количество масла ко всему связующему в используемом демонтированном асфальте, чтобы обеспечить температуру размягчения требуемого свежего связующего. Применяют соотношение: 1 масс.ч. разжижителя для битума, в расчете на общее содержание связующего, уменьшает температуру размягчения, определяемую по методу «кольца и шара» (R+B), получаемого связующего на 1°С. Следующее было вычислено в качестве примера: 100% масс. демонтированного асфальта с содержанием связующего 4,8% масс. с температурой размягчения по методу «кольца и шара» (R+B) 62°С, приводят в состояние с температурой размягчения, равной 52°С. Т.е. разность температур составляет 10 градусов, и, следовательно, для такого понижения температуры размягчения требуется 10 масс.% разжижителя для битума в расчете на общее содержание связующего, т.е. 0,48% масс. разжижителя для битума. Например, 48 кг подвергшегося старению битума содержатся в 1000 кг демонтированного асфальта при его содержании 4,8% масс; 10 масс.% от 48 кг равно 48 кг разжижителя для битума. Без дополнительных добавок получают 1004,8 кг способной к реакции смеси.

Параллельные барабаны до сих пор оказывались удовлетворительными в качестве устройств для нагревания демонтированного вырезанного продукта или асфальтового гранулята. В этих барабанах демонтированные асфальты экономно нагревают, причем нагревают до примерно 135°С с ограничением выделений. Добавляемые количества обычно ограничивают до 80% масс., так как новую смесь смешивают со свежими минеральными веществами, нагретыми до более высокой температуры, которая также ограничена, и можно достичь температур при укладке >165°С. Строительные материалы можно только уложить и сжать надлежащим образом при этих температурах.

Эти высокие температуры теперь вообще не требуются согласно настоящему изобретению, если добавляют в качестве повышающего твердость агента воск Фишера-Тропша или похожее вещество, такое, как SASOBITE®, в сочетании с пластификатором, например разжижителем для битума.

Тогда температуры укладки можно уменьшить более чем на 30°С.

С одной стороны, используют тот факт, согласно данному изобретению, что виды разжиженного битума обладают улучшенным поведением при сжатии в течение укладки в асфальтах, произведенных с ними. С другой стороны, согласно данному изобретению получают комбинированный эффект, в результате чего оба вещества (разжижитель для битума и SASOBIT) могут дополнять друг друга в их действии как система из пластификатора и повышающего твердость агента. Почти любую требуемую степень твердости асфальта можно надежно устанавливать посредством системы «пластификатор и повышающий твердость агент». Здесь также добавление 3% материала от всего связующего обычно требуется для сохранения действия пластификатора, с одной стороны, и для поддерживающего действия повышающего твердость агента, с другой стороны.

Следовательно, преимущества данного изобретения проявляются в почти 100% повторном использовании демонтированного асфальта, возможности восстановить и повторно использовать региональные рецептуры, уменьшении перемещения насыпных грузов, что дает значительные сбережения для национальной экономики, также можно разрабатывать смесительные установки более простой конструкции.

Изобретение описано далее в приведенном в качестве примера воплощении со ссылкой на чертежи.

Краткое описание чертежей

На Фиг.1 показана технологическая схема от этапа получения демонтированного асфальта и производства гранулята, осуществляемая посредством стадий испытания гранулята в аналитической лаборатории и нагревания гранулята и его дозирования по массе, за которыми следует добавление комбинированной системы из пластификатора и повышающего твердость агента, до смешивания новой асфальтовой смеси и ее загрузки, и наконец, ее укладки на участке строительства.

На Фиг.2 показано изученное графическое представление изменения стабильности по Маршаллу и коэффициента пассивного давления грунта при использовании системы из пластификатора и повышающего твердость агента согласно изобретению.

На Фиг.3 показано изученное графическое представление изменения насыпной плотности при использовании системы из пластификатора и повышающего твердость агента согласно изобретению.

На Фиг.4 показано изученное графическое представление изменения количества пустот при использовании системы из пластификатора и повышающего твердость агента согласно изобретению.

Наилучший способ осуществления изобретения

Согласно Фиг.1 конфигурация установки представлена в виде технологической схемы, включающей

- обозначенное как 1, получение демонтированного асфальта посредством вырезания в месте начала реконструкции асфальтовой дороги, предназначенной для расширения,

- систему 2 сит, в которую подают вырезанный демонтированный асфальт для отсеивания требуемых размеров частиц гранулята,

- систему 3 дробления, связанную с системой 2 сит, в которой частицы демонтированного асфальта, превышающие требуемые размеры и/или частицы очень больших размеров уменьшают до кусочков подходящего размера, затем поставляют в систему сит для рассева,

- аналитическую лабораторию 4 для исследования свойств, таких как общее содержание связующего (битума) и степень твердости его гранулята, заданные значения для добавления системы пластификатор, повышающий твердость агент, и/или определения, и/или контроля технологических теоретических/фактических значений, при необходимости используя выполняемую с помощью компьютера программу, которая обеспечивает функции записывания, контроля и, при необходимости, корректировки технологических параметров получаемого и/или обрабатываемого демонтированного асфальта, анализа обработанного гранулята для задания индивидуальных технологических параметров и/или проверки полученных фактических значений,

- барабанное устройство 5, например также размещенное в виде так называемых параллельных барабанов, для нагревания обрабатываемого гранулята с последующим дозатором 6 нагретого гранулята по массе,

- смесительную установку 11 для изготовления асфальтовой смеси, предназначенной для укладки, в которой

нагретый и дозированный по массе гранулят и

систему 7, 8 пластификатор, повышающий твердость агент после ее дозирования по массе, обозначенную как 9, 10,

перемешивают согласно предварительно определенным технологическим параметрам,

- подсобное загрузочное устройство 12, такое как бункер, для загрузки асфальтовой смеси и укладки ее на участке строительства.

При разработках и дальнейшем развитии технологической реализации изобретения возможно выполнять технологический процесс согласно пунктам от 1 до 13 технологической схемы Фиг.1 в подобранной системе обеспечения, которая учитывает стадии способа согласно пункту 20. Более того, принцип замены асфальтовой дороги или другого асфальтового покрытия, подлежащего расширению, заново укладываемой асфальтовой смесью, согласно указанной системе обеспечения при поддержании существующей линии или локального положения, с задержкой по времени только за счет требуемого технологического процесса изготовления новой асфальтовой смеси, можно также реализовать в оптимальной степени.

Основной принцип изобретения комбинированное использование системы из пластификатора и повышающего твердость агента, которую добавляют к соответствующей смеси с демонтированными асфальтами, можно реализовать в оптимальной степени, то есть без новых устройств, посредством этой конфигурации установки, состоящей из обычных отдельных устройств.

В принципе на Фиг.1 показано добавление системы из пластификатора и повышающего твердость агента в теплом состоянии, согласно п.2. В соответствии со смыслом пунктов 12, 13, 14 и 15, указанную систему можно добавлять к получаемой смеси даже до нагревания (например, после анализа гранулята в аналитической лаборатории 4).

При соответствующих условиях демонтированного асфальта и после подробного анализа его составляющих, возможно производить новую асфальтовую смесь, согласно п.3, без добавления новых минеральных веществ.

Как уже отмечали в пояснении к данному изобретению, система из пластификатора и повышающего твердость агента в общем характеризуется признаками согласно п.4, причем пластификатор более подробно определен согласно признакам п.5, а повышающий твердость агент более подробно определен согласно признакам п.6.

Особенно и предпочтительно, согласно п.7, в качестве пластификатора используют разжижитель битума, а согласно пункту 8, в качестве повышающего твердость агента используют парафин ФТ SASOBIT®.

Согласно представлению в соответствии с изобретением следующий пример показывает применение изобретения для коммерческого и/или промышленного использования в рамках исследования в соответствии с изобретением:

гранулят демонтированного асфальта, обработанный для изготовления новой асфальтовой смеси, устанавливают в качестве 100% масс. демонтированного асфальта. Его оценивали с анализированным содержанием связующего/битума, составляющим 4,8% масс. Эта масса, содержание связующего/битума, имеет температуру размягчения согласно (R+B), равную 62°С, которую необходимо довести до 52°С. Это приводит к разнице в 10°С в качестве так называемого потенциального снижения, что эквивалентно 10 GT разжижителя для битума.

10 GT массовых частей разжижителя для битума на 4,8% масс. связующего/битума таким образом приводят к потребности в 0,48% масс. разжижителя для битума.

Было принято соотношение, что 1 GT разжижителя для битума, отнесенная к общей части связующего/битума, уменьшает температуру размягчения (R+B) получаемого связующего/битума на 1°С.

Таким образом, в 1000 кг демонтированного асфальта, обработанного для повторного использования, присутствует 48 кг (подвергшегося старению) связующего/битума при содержании связующего/битума, составляющем 4,8% масс., что, после расчета 10 GT на 48 кг, дает потребность в 4,8 кг разжижителя для битума на 1000 кг массы демонтированного асфальта.

Соответственно, должно быть получено 1004,8 кг смеси, что в этом случае соответствуют полному повторному использованию демонтированного асфальта. Предполагая, что не нужно добавлять никаких новых минеральных веществ в смесь, которую затем демонтируют, после подходящего качественного и количественного анализа демонтированного асфальта, массы демонтированных асфальтов можно таким образом полностью использовать, добавляя пластификатор к массам новых асфальтовых смесей, в то же время экономя на этих новых минеральных веществах.

Эту часть пластификатора с эффектом уменьшенной температуры размягчения системы пластификатор - повышающий твердость агент согласно данному изобретению, теперь объединенную с частью повышающего твердость агента с парафином ФТ, таким, как SASOBIT® в качестве повышающего твердость агента, в количестве 3%, то есть в этом случае 1,44 кг от всего связующего/битума, добавляют к грануляту.

Результаты разработки, полученные при использовании системы пластификатор - повышающий твердость агент согласно данному изобретению в показателях

- улучшенных к стойкости по Маршаллу и коэффициента пассивного давления грунта,

- насыпной плотности, соответствующей обычным значениям, и

- снижения количества пустот, также соответствующего обычным значениям,

представлены графически на Фиг.2-4 в соответствующих размерностях и значениях.

На Фиг.2 показана линия изменения стабильности по Маршаллу и коэффициента пассивного давления грунта для новой асфальтовой смеси, полученной из гранулированного демонтированного асфальта с системой пластификатор - повышающий твердость агент согласно данному изобретению.

Образцы для испытания по Маршаллу (МРК) согласно DIN 1996, Part 11, служили в качестве объекта измерения. В качестве исходного пункта были взяты следующие сравнительные смеси:

1.100% гранулированного демонтированного асфальта обрабатывали со связующим/битумом с установленной температурой размягчения, согласно (R+B), равной 68,4°С, уменьшаемой при разжижении до 51,6°С. Величина стабильности (обозначенная *) составляет 12,2 кН при 135°С.

2. Минеральные вещества (скальные породы), извлеченные из демонтированного асфальта, т.е. доля связующего/битума была отмыта, были обработаны со свежим битумом типа 50/70 с температурой размягчения, согласно (R+B), равной 50,6°С. Здесь величины стабильности 10,9 кН (обозначенной о) достигают при 135°С.

С другой стороны, согласно анализу, смесь, полученная согласно данному изобретению, показывает более высокую величину стабильности, составляющую 13,3 кН, после нагревания только до 120°С.

Этот график сам по себе показывает преимущество, заключающееся в оптимизированной потребности в энергии для нагревания, таким образом, не требуется никаких дополнительных технологий нагревания. Более того, используемое значение для смеси, применяемой в качестве дорожного покрытия или другого покрытия, более высокое, чем предыдущие параметры укладки.

В изобретении также показано, согласно Фиг.3, что измеренная насыпная плотность, составляющая 2,4 при нагревании до 135°С, практически равна стандартному значению 2,409 (обозначенному *), причем последнее значение берут за основу в качестве целевой плотности согласно DIN 1996, Part 11 и в качестве ссылочного значения.

Наконец, также необходимо подчеркнуть, что снижение количества пустот согласно Фиг.4, измеренное согласно изобретению, соответствует значению согласно DIN 1996, Part 11 (обозначено *) и соответствует 2,9% об. при 135°С.

Следовательно, в общем было показано, что изобретение можно использовать не только коммерчески, промышленно и экономически, но также оно обеспечивает, по меньшей мере частично, более высокие полезные свойства вновь изготовленной асфальтовой смеси, давая возможность полного использования ресурсов демонтированного асфальта.

Здесь существенно то, что при соответствующих условиях демонтированного асфальта и их качественного и количественного анализа, можно достичь температур перемешивания, так же как и температур укладки, от 60°С.

Коммерческая применимость

Данное изобретение можно внедрить в традиционные технологические потоки в установке для смешивания асфальта с повторным использованием демонтированного асфальта и при производстве горячих асфальтовых смесей без необходимости использования новых технологий нагревания или расширения требуемых устройств.

Список обозначений

1 - получение демонтированного асфальта путем вырезания по месту реконструкции асфальтовой дороги;

2 - система сит для демонтированного продукта;

3 - установка дробления для получения гранулята;

4 - исследование гранулята в аналитической лаборатории;

5 - нагревание гранулята в барабанном устройстве;

6 - дозирование по массе нагретого гранулята;

7 - добавление повышающего твердость агента;

8 - добавление пластификатора;

9 - устройство для дозирования по массе пластификатора;

10 - устройство для дозирования по массе повышающего твердость агента;

11 - смесительная установка для асфальтовой смеси;

12 - устройство для загрузки, такое как бункер, для загрузки асфальтовой смеси;

13 - укладка асфальтовой смеси на асфальтовую дорогу

GT - массовые части;

R+B - температура размягчения, определенная по методу кольца и шара;

МРК - образец для испытаний по Маршаллу;

* - значок для сравнительной величины предшествующего уровня техники (на Фиг.2, 3 и 4);

о - значок для сравнительной величины предшествующего уровня техники (на Фиг.2).

Изобретение относится к созданию способа повторного использования демонтированного асфальта. Изобретение касается способа повторного использования демонтированных асфальтов в виде гранулята путем регулирования высокой степени твердости битума в демонтированном асфальте, которая обусловлена старением битума, посредством пластификатора, в то же время, добавляя повышающий твердость агент в сочетании с ним. Указанную систему из пластификатора и повышающего твердость агента добавляют к смеси, содержащей демонтированный асфальт, в горячем состоянии смеси. Технический результат - увеличение степени утилизации демонтированного асфальта при получении горячих асфальтовых смесей и снижение количества используемого нового материала, такого как минеральные вещества и связующее/битум. 8 з.п. ф-лы, 4 ил.

1. Способ повторного использования демонтированных асфальтов в виде гранулята и получения асфальтовых смесей посредством добавления агентов для снижения эффекта старения битума в демонтированных асфальтах и ограничения степени нагревания асфальтового гранулята, при этом создании новой асфальтовой смеси, такой как теплая или горячая асфальтовая смесь, части демонтированного асфальта используют практически полностью и степень окисления битума в демонтированных асфальтах понижается, причем каждый демонтированный асфальт используют в соответствующей новой рецептуре, и нагревание асфальтового гранулята выполняют до приблизительно 120°С, или степень нагревания понижают до приблизительно 120°С, и используют комбинированную систему, приготовленную из пластификатора и повышающего твердость агента, при этом указанный способ включает технологические стадии, в которых:
а) комбинированную систему указанной смеси с демонтированными асфальтами, состоящую из пластификатора и повышающего твердость агента, добавляют в теплом состоянии, при этом система совместно оказывает понижающее вязкость действие при таком введении;
б) в качестве пластификаторов используют агенты или композиции агентов, которые являются жидкими при комнатной температуре, имеют высокую температуру кипения и могут быть смешаны с битумом, содержащимся в демонтированном асфальте, например, разжижители битума, которые имеют температуру вспышки (ОТК) более 120°С, а в качестве повышающего твердость агента используют материал, который не является текучим в температурном диапазоне эксплуатации асфальта, является пластичным (эластичным) и стойким к растрескиванию;
в) температура смешивания и температура укладки асфальтовых смесей составляет от 60°С, при этом вязкость смеси снижается и проявляется повышенная стабильность при деформации;
г) требуемую твердость получаемого асфальта задают посредством системы, приготовленной из пластификатора и повышающего твердость агента, где
- изначально температуру размягчения битума, определяемую в соответствии со способом определения «кольца и шара» R+B, в добавляемом демонтированном асфальте снижают;
- смеси впоследствии приобретают высокое значение стабильности уже в течение нагревания;
- объемная плотность получаемых смесей в результате нагревания увеличивается, и
д) анализ подготовленного гранулята связан по меньшей мере с одной из указанных технологических стадий для определения целевых технологических параметров для нагревания, взвешивания, добавления систем, приготовленных из пластификатора и повышающего твердость агента, и смешиваемых компонентов изготавливаемых асфальтовых смесей,
при этом указанная смесь с демонтированными асфальтами не содержит добавки новых минеральных веществ и нового связующего-битума.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве пластификаторов используют фракции сырой нефти с высокой температурой кипения, такие как основные компоненты смазочных масел, побочные продукты изготовления смазочных материалов, жидкие продукты, получаемые при обработке отработанных масел, натуральные продукты, такие как жиры и масла или химически модифицированные жиры или масла растительного или животного происхождения, такие как сложный метиловый эфир жирной кислоты или также смеси таких веществ.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве агентов повышающих твердость используют синтезированные парафиновые воски или воски, отделенные от сырой нефти, горные воски, получаемые из углей, свежие воски растительного или животного происхождения, жиры с высокой температурой плавления и продукты, получаемые из них путем химической модификации, имеющие воскоподобные свойства, такие как сложные эфиры и амиды, синтезированные сложные эфиры и амиды с воскоподобными свойствами, термопластичные полимеры с низкой средней молекулярной массой, такие как полиолефины, в частности полиэтилены, сополимеры полиэтилена, такие как сополимеры этилена и винилацетата и сополимеры этилена и пропилена, фенолформальдегидные смолы, алифатические, ароматические и смешанные углеводородные смолы, такие как стиролинденовые смолы, свежие смолы, такие как канифоль, и их химически модифицированные варианты, такие как сложные эфиры глицерина и пентаэритрита.

4. Способ по п.1, отличающийся тем, что
а) приблизительно 4,8 кг пластификатора, такого как разжижитель битума, и
б) приблизительно 1,6 кг (по нормативу 3% от содержания связующего-битума плюс пластификатор, такой как разжижитель битума) в качестве повышающего твердость агента, такого как парафин ФТ,
добавляют на каждые 1000 кг демонтированного асфальта, обрабатываемого для повторного использования, который содержит подвергшееся старению связующее-битум при заданном содержании связующего-битума 4,8 мас.%=48 кг.

5. Способ по п.1, отличающийся тем, что полученная асфальтовая смесь а) имеет стабильность по Маршаллу и коэффициент пассивного давления грунта в соответствии с графиком, показанным на фиг.2, причем значение 13,3 кН достигают после нагревания только до 120°С, и это значение гораздо выше, чем значение стабильности 12,2 кН для традиционной стандартной смеси с демонтированным асфальтом, при использовании лишь одного пластификатора, или гораздо выше, чем значение стабильности 10,9 кН для смеси с демонтированным асфальтом, из которого были извлечены минеральные вещества и смешаны со свежим битумом,
б) имеет насыпную плотность согласно графику, показанному на фиг.3, причем при нагревании до 135°С достигают значения 2,4 г/см³, сравнимого с соответствующим стандартным значением 2,409 г/см³, и/или
в) характеризуется снижением объема пустот согласно графику, показанному на фиг.4, причем значения 2 об.%, сравнимого с традиционным стандартным значением, достигают при нагревании до 135°С.

6. Способ по п.1, отличающийся тем, что используемая конфигурация системы для изготавливаемых асфальтовых смесей включает:
а) устройство, такое как дорожная фреза (1), для получения демонтированного асфальта;
б) систему (2) сит для отсеивания требуемых размеров зерен из демонтированного асфальта;
в) барабанное устройство (5) для нагревания демонтированного асфальта;
г) смеситель (11) для перемешивания асфальтовой смеси и
д) загрузочное устройство для загрузки асфальтовой смеси.

7. Способ по п.1, отличающийся тем, что для анализа подготовленного демонтированного асфальта в виде гранулята используют устройство, такое как аналитическая лаборатория (4).

8. Способ по п.1, отличающийся тем, что получение асфальтовых смесей включает следующие технологические стадии:
а) получение и/или подготовка демонтированного асфальта в виде гранулята для повторного использования;
б) анализ подготовленного гранулята для определения заранее устанавливаемых технологических параметров нагревания, взвешивания, добавления системы из пластификатора и повышающего твердость агента и смешиваемых составляющих изготавливаемой асфальтовой смеси и/или
в) при необходимости проверка фактических значений изготовленной асфальтовой смеси.

9. Способ по любому из пп.1-8, отличающийся тем, что используют выполняемую с помощью компьютера программу, которая имеет функции записывания технологических параметров, их контроля и, при необходимости, корректировки, в соответствии с указанными выше технологическими стадиями (а), (б) и/или (в).