МАТЕРИАЛЫ ДЛЯ БИТУМНОГО ДОРОЖНОГО ПОКРЫТИЯ И СПОСОБЫ ИХ ПОЛУЧЕНИЯ Российский патент 2017 года по МПК C04B26/26 C08L95/00 C04B111/27 

Перекрестная ссылка на родственную заявку

Согласно настоящей заявке испрашивается приоритет в соответствии с предварительной заявкой на выдачу патента США №61/437265, поданной 28 января 2011 года, которая полностью включена в настоящий документ посредством ссылки.

Область техники

Настоящее изобретение относится, в общем, к материалам для битумного дорожного покрытия и способам производства материалов для битумного дорожного покрытия, и, в частности, относится к материалам для битумного дорожного покрытия, которые демонстрируют сопротивление «колееобразованию» и характеризуются улучшенной адгезией между битумным вяжущим и заполнителем, а также к способам производства таких материалов для битумного дорожного покрытия.

Уровень техники

Битумные смеси обычно применяют в качестве материалов для дорожного покрытия при осуществлении строительства и ремонта дорог. Обычно, битум, часто называемый «битумное вяжущее» или «асфальтовое вяжущее», смешивают с заполнителем для образования материала, используемого в битумном дорожном покрытии. Обработка и применение этого материала дорожно-строительными бригадами ведет к получению битумного дорожного покрытия. Битумное дорожное покрытие содержит заполнитель, удерживаемый в однородной фазе битумного вяжущего посредством склеивания битумного вяжущего с заполнителем.

Прочность и долговечность битумного дорожного покрытия зависит от различных факторов, таких как свойства используемых материалов, взаимодействие различных материалов, подбор состава, технологии строительства и условия окружающей среды и дорожного движения, которые воздействуют на указанное дорожное покрытие. Для получения смеси, которая будет обладать хорошими характеристиками на протяжении срока службы дорожного покрытия, важно добиться соответствующего покрытия заполнителя битумом с оптимальным значением толщины пленки битумного вяжущего, хорошей адгезии битума с заполнителем и хорошей прочности сцепления битума.

Традиционные дорожные покрытия подвержены воздействию различных видов отрицательных воздействий, таких как остаточная деформация, снижение прочности сцепления, окисление и повреждение от влаги. Остаточная деформация является существенной проблемой для битумного дорожного покрытия. Температура дороги в летний период может превышать температуру дороги в зимний период на от приблизительно 80°F до приблизительно 100°F или более. При повышенных значениях температуры происходит размягчение битумного дорожного покрытия, и оно может испытывать пластическую деформацию и перемещаться, образовывая неровности и колеи, что обычно называют «колееобразованием», под массой движущихся по нему тяжелых грузовиков или во время кратковременной остановки дорожного движения, например, на перекрестке со светофорным регулированием, поскольку колееобразование зависит как от массы транспортного средства, так и от длительности воздействия массы. Для уменьшения или предотвращения колееобразования традиционные битумные вяжущие часто содержат полимеры или другие материалы, характеризующиеся относительно более высоким модулем, чем битум, или которые могут образовывать битумное вяжущее с более высоким модулем при повышенных температурах, чем у битума. Характерные полимеры, применяемые для модификации битумных вяжущих для уменьшения или предотвращения колееобразования, включают в себя эластомеры, такие как, например, стирол-бутадиен-стирольный сополимер (СБС), и пластомеры, такие как, например, полиэтилен, сополимер этилена и винилацетата (ЭВА) и тому подобное.

Повреждение от влаги также является существенной проблемой для традиционного битумного дорожного покрытия. Поскольку вода характеризуется более высокой способностью к соединению с поверхностью заполнителя, чем битумное вяжущее, а также, поскольку химическая связь между битумным вяжущим и поверхностью заполнителя фактически отсутствует или присутствует в незначительной степени, иногда может происходить вытеснение битумного вяжущего водой с поверхности заполнителя, что вызывает повреждение от влаги. Этот эффект известен как «отслоение». Для уменьшения или предотвращения отслоения противостоящие отслоению добавки часто включают в состав традиционных битумных вяжущих. Обычные противостоящие отслоению добавки включают в себя амины, которые обычно содержат длинные неполярные алифатические цепи, демонстрирующие высокую способность к соединению с битумным вяжущим. Молекулярные структуры этих аминов способствуют увеличению прочности адгезионного соединения между вяжущим и заполнителем.

К сожалению, применяемые для уменьшения или предотвращения отслоения добавки обычно не уменьшают или не предотвращают колееобразование; подобным образом, применяемые для уменьшения или предотвращения колееобразования полимеры обычно не уменьшают или не предотвращают отслоение. Это может вести к более сложным и дорогим составам битумного дорожного покрытия, которые включают как противостоящие отслоению добавки, так и противостоящие колееобразованию полимеры для сопротивления отслоению и колееобразованию.

Таким образом, желательно создать материалы для битумного дорожного покрытия, включающие в себя полимерную добавку, которая является эффективной для уменьшения или предотвращения как отслоения, так и колееобразования. Дополнительно, желательно предоставить способы изготовления указанных материалов для битумного дорожного покрытия.

Сущность изобретения

В настоящем документе описаны материалы для битумного дорожного покрытия и способы получения материалов для битумного дорожного покрытия. Согласно примерному варианту осуществления материал для битумного дорожного покрытия содержит битумное вяжущее в количестве от приблизительно 3 до приблизительно 8 масс.% материала для битумного дорожного покрытия. Битумное вяжущее содержит базовый битум и окисленный полиолефин в количестве от приблизительно 0,25 до приблизительно 10 масс.% базового битума. Заполнитель присутствует в количестве от приблизительно 92 до приблизительно 97 масс.% материала для битумного дорожного покрытия. Окисленный полиолефин эффективно склеивает битумное вяжущее с заполнителем для противостояния вызванному влагой отслоению битумного вяжущего от заполнителя.

Согласно другому примерному варианту осуществления раскрывается способ получения материала для битумного дорожного покрытия. Способ включает стадию смешивания битумного вяжущего и заполнителя при условиях, эффективных для образования материала для битумного дорожного покрытия. Битумное вяжущее присутствует в количестве от приблизительно 3 до приблизительно 8 масс.% материала для битумного дорожного покрытия, причем заполнитель присутствует в количестве от приблизительно 92 до приблизительно 97 масс.% материала для битумного дорожного покрытия. Битумное вяжущее содержит базовый битум и окисленный полиолефин в количестве от приблизительно 0,25 до приблизительно 10 масс.% базового битума. Окисленный полиолефин эффективно склеивает битумное вяжущее с заполнителем для сопротивления вызванному влагой отслоению битумного вяжущего от заполнителя.

Краткое описание чертежей

Варианты осуществления настоящего изобретения будут в дальнейшем описаны совместно со следующими фигурами, на которых подобные числовые позиции обозначают подобные элементы, где:

на фиг.1 представлено графическое сравнение отношений прочностей на растяжение различных материалов для битумного дорожного покрытия в соответствии с примерным вариантом осуществления;

на фиг.2 представлены фотографии образцов заполнителя, покрытых различными битумными вяжущими, а затем подверженных испытанию кипячением в воде, в соответствии с примерным вариантом осуществления; и

на фиг.3 представлено графическое сравнение достоверного верхнего температурного уровня различных материалов для битумного дорожного покрытия в соответствии с примерным вариантом осуществления.

Подробное описание изобретения

Представленное ниже подробное описание настоящего изобретения изложено по существу исключительно в качестве примера и не предназначено для ограничения настоящего изобретения или его практического применения и вариантов использования. Кроме того, не предполагается привязываться к какой-либо теории, представленной в представленном выше предшествующем уровне техники настоящего изобретения или нижеследующем подробном описании настоящего изобретения.

Различные рассмотренные в настоящем документе варианты осуществления относятся к материалам для битумного дорожного покрытия, которые демонстрируют сопротивление колееобразованию и характеризуются улучшенной адгезией между битумным вяжущим и заполнителем для сопротивления отслоению. Согласно примерному варианту осуществления материал для битумного дорожного покрытия содержит битумное вяжущее и заполнитель. Битумное вяжущее содержит базовый битум (например, натуральный или немодифицированный битум) и окисленный полиолефин. Авторы настоящего изобретения обнаружили, что окисленные полиолефины являются подходящими пластомерами для модификации битумного вяжущего для уменьшения или предотвращения остаточной деформации битумного дорожного покрытия при повышенных температурах. Дополнительно, авторы настоящего изобретения также обнаружили, что окисленные полиолефины играют роль усилителей адгезии между битумным вяжущим и заполнителем для улучшения сопротивления битумного дорожного покрытия вызванному отслоением повреждению от влаги. Таким образом, материал для битумного дорожного покрытия содержит окисленный полиолефин, который является эффективным для уменьшения или предотвращения как отслоения, так и колееобразования, а также предпочтительно обеспечивает более простой материал, который является менее дорогим в производстве.

Согласно примерному варианту осуществления материал для битумного дорожного покрытия содержит битумное вяжущее в количестве от приблизительно 3 массовых процентов до приблизительно 8 массовых процентов (масс.%) материала для битумного дорожного покрытия. Битумное вяжущее содержит базовый битум и окисленный полиолефин в количестве от приблизительно 0,25 до приблизительно 10 масс.%, предпочтительно от приблизительно 0,5 до приблизительно 4 масс.% и более предпочтительно от приблизительно 1 до приблизительно 4 масс.% базового битума.

Американское общество по испытанию материалов (ASTM) определяет битум как вяжущий материал, характеризующийся цветом от темно-коричневого до черного, преобладающими составляющими которого являются органические смолы, характеризующиеся природным происхождением или полученные при переработке нефти. Битумы характерно содержат насыщенные углеводороды, ароматические углеводороды, смолы и асфальтены.

Все виды битума - природного происхождения, синтетически изготовленные и модифицированные - могут быть применены в рассмотренных в настоящем документе материалах для битумного дорожного покрытия. Битум природного происхождения включает в себя природный горный битум, озерный битум и т.п. Синтетически изготовленный битум зачастую является побочным продуктом перегонки нефти или следующих за перегонкой операций и включает в себя окисленный битум, смешанный битум, крекинг-битум или остаточный битум, нефтяной битум, пропановый битум, битум прямой перегонки, полученный в результате термического крекинга битум и т.п. Модифицированный битум включает в себя базовый битум (например, натуральный или немодифицированный битум, который может быть природного происхождения или синтетически изготовленным), модифицированный эластомерами, ортофосфорной кислотой, полифосфорной кислотой, пластомерами, сополимером этилена и винилацетата и т.п., или различными комбинациями этих модификаторов. Неограничивающие примеры эластомеров, подходящих для модификации базового битума, включают в себя натуральные или синтетические каучуки, включающие шинную резиновую муку, бутилкаучук, бутадиен-стирольный каучук (БСК), стирол-этилен-бутилен-стирольные тройные сополимеры (СЭБС), полибутадиен, полиизопрен, этилен-пропилен-диеновые тройные сополимеры (СКЭПТ), этилен-н-бутилакрилат-глицидилметакрилатные тройные сополимеры и блок-сополимеры или статистические сополимеры стирола и сопряженного диена, такие как, например, сополимер стирола и бутадиена, включая стирол-бутадиен-стирольный сополимер (СБС), стирол-изопреновый и стирол-изопренстирольный блок-сополимер. Блок-сополимеры могут быть с разветвленной цепью или линейными и могут быть диблочными, триблочными, тетраблочными или мультиблочными.

Предпочтительно окисленный полиолефин представляет собой окисленный полиэтилен, окисленный полипропилен и их смеси, и более предпочтительно представляет собой окисленный полиэтилен. Согласно одному примеру окисленный полиолефин представляет собой гомополимер окисленного полиэтилена. Согласно другому примеру окисленный полиолефин представляет собой окисленный полиэтилен высокой плотности, предпочтительно характеризующийся плотностью от приблизительно 0,95 до приблизительно 1 г/см³. Двумя такими подходящими окисленными полиолефинами являются гомополимеры окисленного полиэтилена высокой плотности Honeywell Titan™ 7817 и Honeywell Titan™ 7686, изготавливаемые компанией Honeywell International Inc. с главным офисом в г. Морристаун (штат Нью-Джерси).

Согласно примерному варианту осуществления окисленный полиолефин характеризуется молекулярной массой от приблизительно 1000 до приблизительно 30000 Дальтон и более предпочтительно от приблизительно 1000 до приблизительно 10000 Дальтон. Дополнительно, степень окисления, например, содержание карбоксильных групп, окисленного полиолефина может характеризоваться титрованием раствора окисленного полимера 0,1 Н спиртовым раствором гидроксида калия (KOH) до достижения визуальной «розовой» конечной точки с применением фенолфталеина в качестве индикатора для определения общего содержания кислоты или кислотного числа окисленного полиолефина. Предпочтительно окисленный полиолефин характеризуется кислотным числом от приблизительно 5 до приблизительно 50 (например, кислотным числом от приблизительно 5 до приблизительно 50 мг KOH/г) и более предпочтительно от приблизительно 15 до приблизительно 40 (например, кислотным числом от приблизительно 15 до приблизительно 40 мг KOH/г).

Материал для битумного дорожного покрытия также содержит заполнитель. «Заполнитель» является собирательным понятием для минеральных материалов, таких как, например, песок, гравий или щебень, которые соединяют с битумным вяжущим для формирования материала для битумного дорожного покрытия. Заполнитель может содержать природный заполнитель, искусственный заполнитель или их комбинацию. Природный заполнитель чаще всего представляет собой добываемую в открытой разработке (например, каменоломне) горную породу, которую уменьшают до применимых размеров посредством механического дробления. Искусственный заполнитель чаще всего представляет собой побочный продукт других производственных процессов, такой как шлак от металлургической переработки (например, производства стали, олова и меди). Искусственный заполнитель также включает в себя специальные материалы, которые изготавливают таким образом, чтобы они обладали конкретной физической характеристикой, не присущей природной горной породе, такой как, например, низкая плотность. Согласно примерному варианту осуществления материал для битумного дорожного покрытия содержит заполнитель в количестве от приблизительно 92 до приблизительно 97 масс.% материала для битумного дорожного покрытия.

Согласно предпочтительному варианту осуществления материал для битумного дорожного покрытия состоит по существу из битумного вяжущего и заполнителя, причем битумное вяжущее состоит по существу из базового битума и окисленного полиолефина по существу без характерного противостоящего отслоению вещества. Под используемым в настоящем документе выражением «по существу без противостоящего отслоению вещества» подразумевают, что противостоящее отслоению вещество, если оно присутствует, не применяют в количестве, которое будет соответствовать промышленным стандартам в отношении сопротивления повреждению от влаги. Два подобных испытания для определения сопротивления материала для битумного дорожного покрытия повреждению от влаги установлены в стандартных методиках AASHTO Т-283 и ASTM D 4867. Различные виды характерных противостоящих отслоению веществ включают в себя амины, такие как полиамины и полиалкиленполиамин, модифицированные амины, такие как полиамины, прореагировавшие с жирными кислотами, известью (CaO), включая гашеную известь (Са(OH)₂), ортофосфорной кислотой, акриловым полимером, включая стирол-акриловый полимер, или их комбинации и/или производные. Согласно альтернативному варианту осуществления битумное вяжущее может включать в себя противостоящий колееобразованию полимер и/или эластомер, такой как, например, СБС, в количестве от приблизительно 0,5 до приблизительно 5 масс.% базового битума.

Согласно примерному варианту осуществления раскрывается способ получения материалов для битумного дорожного покрытия согласно представленному в вышеприведенных разделах. Способ включает нагрев и сушку заполнителя при температуре от приблизительно 120°C до приблизительно 190°C. Согласно одному примеру заполнитель нагревают и сушат непрерывно или партиями традиционными способами, такими как, например, нагрев и сушка в барабанном смесителе горячими газами. Базовый или модифицированный битум нагревают отдельно от заполнителя до жидкого состояния при температуре от приблизительно 120°C до приблизительно 190°C.

Согласно одному варианту осуществления окисленный полиолефин добавляют в горячий жидкий битум для образования горячего жидкого битумного вяжущего. Затем горячее битумное вяжущее соединяют с нагретым заполнителем во время непрерывных или прерывистых операций, во время которых битумное вяжущее и заполнитель смешивают при температуре от приблизительно 120°C до приблизительно 190°C для образования горячего смешанного материала для битумного дорожного покрытия.

Согласно другому варианту осуществления окисленный полиолефин первоначально соединяют с нагретым заполнителем в барабанном смесителе, причем нагретый заполнитель расплавляет окисленный полиолефин. Согласно этому варианту осуществления в ходе традиционной непрерывной или прерывистой операции горячий заполнитель смешивают с плавящимся окисленным полиолефином таким образом, что окисленный полиолефин покрывает поверхность заполнителя. Затем горячий жидкий битум соединяют с покрытым окисленным полиолефином заполнителем в барабанном смесителе и смешивают соединенные компоненты при температуре от приблизительно 120°C до приблизительно 190°C для образования горячего смешанного материала для битумного дорожного покрытия. Во время процесса смешивания окисленный полиолефин переходит и/или диффундирует от заполнителя в горячий жидкий битум для образования непрерывной горячей жидкой фазы битумного вяжущего.

На фиг.1 приведено графическое представление результатов исследования повреждения от влаги различных материалов для битумного дорожного покрытия. В частности, в этом исследовании дана оценка влияниям на гидрофильность асфальтовых смесей двух различных полимеров: гомополимера окисленного полиэтилена высокой плотности Honeywell Titan™ 7686 и гомополимера полиэтилена средней плотности Honeywell Titan™ 7205 (изготавливаемых компанией Honeywell International Inc. с главным офисом в г. Морристаун, штат Нью-Джерси). В качестве базового состава для исследования применялась мелкозернистая смесь для битумного дорожного покрытия с интенсивным дорожным движением, разработанная в соответствии с требованиями Департамента транспорта штата Висконсин. Заполнителем, применяемым для образования смесей для битумного дорожного покрытия, был гранитный заполнитель из известного источника заполнителя в северо-центральном Висконсине. Испытание повреждения от влаги проводилось с применением методики, определенной в стандартной методике AASHTO Т-283.

Влияния гомополимера окисленного полиэтилена высокой плотности Honeywell Titan™ 7686 и гомополимера полиэтилена средней плотности Honeywell Titan™ 7205 были оценены при их отдельном применении в асфальтовой смеси и при их применении в комбинации с полимером СБС. Результаты были также сравнены с результатами для асфальтовой смеси, изготавливаемой с применением битумного вяжущего, состоящего из базового битума, модифицированного только СБС. Испытание также включало битумные смеси, включающие в себя противостоящее отслоению вещество на основе полиамина KLING BETA 2250, изготавливаемое компанией Akzo Noble N.V. с главным офисом в г. Амстердам, Нидерланды. В образцах, содержащих противостоящее отслоению вещество на основе полиамина, противостоящее отслоению вещество присутствовало в количестве приблизительно 0,5 масс.% базового битума.

Согласно стандартной методике AASHTO T-283, испытание на гидрофильность выражает повреждение от влаги как отношение косвенной прочности на растяжение кондиционированных образцов битумного покрытия к прочности на растяжение некондиционированных образцов битумного покрытия. Все испытания проводились при температуре приблизительно 25°C с применением образцов, уплотненных до содержания воздушных полостей, составляющего приблизительно 7%+/-1%. Для кондиционированных образцов стандартная методика требует вакуумного насыщения до уровней процентного насыщения, составляющих от приблизительно 55% до приблизительно 85%, с последующим полным погружением в водяную ванну с температурой приблизительно 60°C на приблизительно 24 часа.

Как изображено на фиг.1, первые два столбца 102 и 104 представляют отношения прочностей на растяжение смесей для битумного дорожного покрытия, включающих СБС в количестве приблизительно 4,5 масс.% базового битума, без противостоящего отслоению вещества и с противостоящим отслоению веществом, соответственно. Вторые два столбца 106 и 108 представляют отношения прочностей на растяжение смесей для битумного дорожного покрытия, включающих гомополимер окисленного полиэтилена высокой плотности Honeywell Titan™ 7686 в количестве приблизительно 3,5 масс.% базового битума, без противостоящего отслоению вещества и с противостоящим отслоению веществом, соответственно. Третьи два столбца 110 и 112 представляют отношения прочностей на растяжение смесей для битумного дорожного покрытия, включающих СБС в количестве приблизительно 1 масс.%, и гомополимер окисленного полиэтилена высокой плотности Honeywell Titan™ 7686 в количестве приблизительно 2,5 масс.% базового битума, без противостоящего отслоению вещества и с противостоящим отслоению веществом, соответственно. Четвертые два столбца 114 и 116 представляют отношения прочностей на растяжение смесей для битумного дорожного покрытия, включающих гомополимер полиэтилена средней плотности Honeywell Titan™ 7205 в количестве приблизительно 6 масс.% базового битума, без противостоящего отслоению вещества и с противостоящим отслоению веществом, соответственно. Пятые два столбца 118 и 120 представляют отношения прочностей на растяжение смесей для битумного дорожного покрытия, включающих СБС в количестве приблизительно 1 масс.% и гомополимер полиэтилена средней плотности Honeywell Titan™ 7205 в количестве приблизительно 3,5 масс.% базового битума, без противостоящего отслоению вещества и с противостоящим отслоению веществом, соответственно.

Согласно требованиям Департамента транспорта штата Висконсин, смеси для битумного дорожного покрытия без противостоящих отслоению добавок, характеризующиеся отношениями прочностей на растяжение по AASHTO Т-283, равными по меньшей мере 0,70, считаются допустимыми для дорожного строительства и/или ремонта, и смеси для битумного дорожного покрытия с противостоящими отслоению добавками, характеризующиеся отношениями прочностей на растяжение по AASHTO T-283, равными по меньшей мере 0,75, считаются допустимыми для дорожного строительства и/или ремонта. Как указано, битумные смеси без противостоящего отслоению вещества, содержащие СБС и/или гомополимер полиэтилена средней плотности Honeywell Titan™ 7205, которые представлены столбцами 102, 114 и 118, характеризуются отношениями прочностей на растяжение приблизительно 0,5; 0,68 и 0,52, соответственно, и поэтому были признаны недопустимыми для дорожного строительства и/или ремонта. Тем не менее, битумные смеси с СБС или без него и без противостоящего отслоению вещества, содержащие гомополимер окисленного полиэтилена высокой плотности Honeywell Titan™ 7686, которые представлены столбцами 106 и 110, характеризуются отношениями прочностей на растяжение приблизительно 0,99 и 1,01, соответственно, и поэтому были признаны допустимыми для дорожного строительства и/или ремонта.

Согласно примерному варианту осуществления материал для битумного дорожного покрытия содержит битумное вяжущее и заполнитель, причем битумное вяжущее содержит базовый битум и окисленный полиолефин по существу без характерного противостоящего отслоению вещества. Материал для битумного дорожного покрытия характеризуется отношением прочностей на растяжение по AASHTO Т-283, равным по меньшей мере приблизительно 0,65, предпочтительно по меньшей мере приблизительно 0,75, более предпочтительно по меньшей мере приблизительно 0,85 и наиболее предпочтительно по меньшей мере приблизительно 0,95.

Рассмотрим фиг.2, на которой представлены фотографии образцов заполнителя, которые были покрыты различными битумными вяжущими и затем подвержены испытанию кипячением в воде, в соответствии с примерным вариантом осуществления. Были сформированы образцы различных материалов для битумного дорожного покрытия с использованием гранитного заполнителя из северо-западного региона России. В частности, соответствующий фотографии 130 образец был сформирован с использованием заполнителя, покрытого битумным вяжущим, содержащим базовый битум и Honeywell Titan™ 7205, который присутствовал в количестве приблизительно 3 масс.% базового битума. Соответствующий фотографии 132 образец был сформирован с использованием заполнителя, покрытого битумным вяжущим, содержащим базовый битум и СБС, который присутствовал в количестве приблизительно 3 масс.% базового битума. Соответствующий фотографии 134 образец был сформирован с использованием заполнителя, покрытого битумным вяжущим, содержащим базовый битум и Honeywell Titan™ 7686, который присутствовал в количестве приблизительно 3 масс.% базового битума. Соответствующий фотографии 136 образец был сформирован с использованием заполнителя, покрытого битумным вяжущим, содержащим базовый битум, а также СБС и Honeywell Titan™ 7686, которые присутствовали в количествах приблизительно 2,25 и 0,75 масс.% базового битума соответственно.

Каждый из образцов был помещен отдельно в кипящую воду на приблизительно 10 минут, а затем извлечен и охлажден. Как изображено на фотографиях 130 и 132, образцы материала для битумного дорожного покрытия, содержащие Honeywell Titan™ 7205 и СБС в битумном вяжущем без Honeywell Titan™ 7686 (например, окисленный полиэтилен), содержали значительные участки непокрытой поверхности заполнителя, указывающие на то, что значительная часть битумного вяжущего отслоилась от поверхностей заполнителя в ходе испытания кипячением. Наоборот, заполнитель образцов материала для битумного дорожного покрытия, изображенных на фотографиях 134 и 136 и содержащих Honeywell Titan™ 7686 в битумном вяжущем, по существу имел черную окраску, указывающую на то, что битумное вяжущее все еще находилось на месте и характеризовалось отличной адгезией с поверхностями заполнителя. Таким образом, окисленный полиэтилен Honeywell Titan™ 7686 эффективно склеил битумное вяжущее с заполнителем для сопротивления отслоению битумного вяжущего от заполнителя в ходе испытания кипячением.

Рассмотрим фиг.3, на которой представлено графическое сравнение достоверного верхнего температурного уровня, присущего различным образцам материала для битумного дорожного покрытия в соответствии с примерным вариантом осуществления. Класс дорожного покрытия из битумного вяжущего описывают исходя из уровня эксплуатационных показателей (PG), который определяют двумя числами, представляющими значения температуры дорожного покрытия. Эти числа определяют с применением стандартной методики AASHTO M320. Первое число PG 64-XX представляет верхнее значение температуры дорожного покрытия (или «достоверный верхний температурный уровень») в градусах Цельсия, а второе число PG XX-22 представляет нижнее значение температуры дорожного покрытия. Верхнее значение температуры дорожного покрытия относится к образованию эффектов колееобразования, а нижнее значение температуры дорожного покрытия относится к образованию трещин при низкой температуре. Чем выше верхнее значение температуры дорожного покрытия в уровне эксплуатационных показателей (указанное первым числом), тем битумное вяжущее более устойчиво к колееобразованию. Например, битумное вяжущее, характеризующееся уровнем эксплуатационных показателей PG 76-22 (например, достоверный верхний температурный уровень равен 76), более устойчиво к колееобразованию, чем битумное вяжущее, характеризующееся уровнем эксплуатационных показателей PG 64-22 (например, достоверный верхний температурный уровень равен 64).

Образцы материала для битумного дорожного покрытия, представленные на фиг.3, были получены с применением композиции битумного дорожного покрытия с уровнем эксплуатационных показателей PG 64-22, которая также была модифицирована с целью улучшения сопротивления колееобразованию путем добавления следующих компонентов: СБС в количестве приблизительно 4,5 масс.% базового битума для образцов, соответствующих первым двум столбцам 140 и 142; СБС и Honeywell Titan™ 7686 в количествах приблизительно 1 и 2,5 масс.% базового битума, соответственно, для образцов, соответствующих вторым двум столбцам 144 и 146; Honeywell Titan™ 7686 в количестве приблизительно 3,5 масс.% базового битума для образцов, соответствующих третьим двум столбцам 148 и 150; и СБС и Honeywell Titan™ 7205 в количествах приблизительно 1 и 3,5 масс.% базового битума, соответственно, для образцов, соответствующих четвертым двум столбцам 152 и 154. Также, в соответствии со стандартной методикой AASHTO M320 соответствующие столбцам 140, 144, 148 и 152 образцы являлись несостаренными образцами материалов для битумного дорожного покрытия, а соответствующие столбцам 142, 146, 150 и 154 образцы являлись образцами, состаренными кратковременным тепловым воздействием при температуре приблизительно 163°C в течение приблизительно 85 минут.

Как представлено, во всех случаях образцы продемонстрировали значения достоверного верхнего температурного уровня более 76, указывающие на то, что материалы для битумного дорожного покрытия характеризовались бы относительно хорошим сопротивлением колееобразованию и характеризуются соответствующими уровнями эксплуатационных показателей, по меньшей мере, PG 76-22. В частности, образцы, содержащие Honeywell Titan™ 7686 в количестве приблизительно 3,5 масс.% базового битума, соответствующие столбцам 148 и 150, характеризовались самыми высокими значениями достоверного верхнего температурного уровня, равными приблизительно 82 и приблизительно 79, соответственно, демонстрируя отличное сопротивление колееобразованию. Таким образом, окисленный полиэтилен Honeywell Titan™ 7686 является эффективным в качестве противостоящего колееобразованию полимера.

Таким образом, были описаны материалы для битумного дорожного покрытия, демонстрирующие сопротивление колееобразованию и характеризующиеся улучшенной адгезией между битумным вяжущим и заполнителем для сопротивления отслоению. Согласно примерному варианту осуществления материал для битумного дорожного покрытия содержит битумное вяжущее и заполнитель. Битумное вяжущее содержит базовый битум и окисленный полиолефин. Окисленные полиолефины являются подходящими пластомерами для модификации битумного вяжущего для уменьшения или предотвращения остаточной деформации битумного дорожного покрытия при повышенных температурах, обусловленных массой, продолжительностью воздействия на покрытие и количеством транспортных средств. Дополнительно было обнаружено, что окисленные полиолефины действуют как усилители адгезии битумного вяжущего с заполнителем для улучшения сопротивления битумного дорожного покрытия повреждению от влаги, вызванному отслоением. Таким образом, материал для битумного дорожного покрытия содержит окисленный полиолефин, который эффективен для уменьшения или предотвращения как отслоения, так и колееобразования, и предпочтительно обеспечивает более простой материал, который является менее дорогим в производстве.

Хотя в вышеприведенном подробном описании настоящего изобретения был представлен по меньшей мере один примерный вариант осуществления, следует понимать, что существует огромное множество вариантов. Также следует понимать, что примерный вариант осуществления или примерные варианты осуществления являются исключительно примерами, и в любом случае не предназначены для ограничения объема, практического применения или конфигурации настоящего изобретения. Напротив, вышеприведенное подробное описание настоящего изобретения обеспечит специалистов в данной области техники удобным планом действий для реализации примерного варианта осуществления настоящего изобретения, причем следует понимать, что могут быть выполнены различные изменения в назначении и расположении элементов, описанных согласно примерному варианту осуществления, без отступления от объема настоящего изобретения, как указано в прилагаемой формуле изобретения и ее законных эквивалентах.

Настоящее изобретение относится к материалам для битумного дорожного покрытия. Материал для битумного дорожного покрытия, содержащий битумное вяжущее в количестве от приблизительно 3 до приблизительно 8 мас.% материала для битумного дорожного покрытия, содержащее базовый битум и полимер, представляющий собой гомополимер окисленного полиэтилена высокой плотности, где полимер присутствует в количестве от приблизительно 0,25 до приблизительно 10 мас.% базового битума; и заполнитель в количестве от приблизительно 92 до приблизительно 97 мас.% материала для битумного дорожного покрытия. Способ получения материала для битумного дорожного покрытия, включающий стадию смешивания битумного вяжущего и заполнителя в условиях, эффективных для образования материала для битумного дорожного покрытия, где материалом является указанный выше материал. Изобретение развито в зависимых пунктах формулы. Технический результат – снижение отслоения и колееобразования. 2 н. и 6 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. Материал для битумного дорожного покрытия, содержащий:

битумное вяжущее в количестве от приблизительно 3 до приблизительно 8 мас.% материала для битумного дорожного покрытия, причем битумное вяжущее содержит базовый битум и полимер, представляющий собой гомополимер окисленного полиэтилена высокой плотности, при этом полимер присутствует в количестве от приблизительно 0,25 до приблизительно 10 мас.% базового битума; и

заполнитель в количестве от приблизительно 92 до приблизительно 97 мас.% материала для битумного дорожного покрытия, причем полимер эффективно склеивает битумное вяжущее с заполнителем для противостояния вызванному влагой отслоению битумного вяжущего от заполнителя.

2. Материал для битумного дорожного покрытия по п. 1, отличающийся тем, что полимер эффективно склеивает битумное вяжущее с заполнителем так, что материал для битумного дорожного покрытия характеризуется отношением прочностей на растяжение по AASHTO Т-283, равным по меньшей мере приблизительно 0,65.

3. Материал для битумного дорожного покрытия по п. 1, отличающийся тем, что полимер эффективно склеивает битумное вяжущее с заполнителем так, что материал для битумного дорожного покрытия характеризуется коэффициентом прочности на растяжение по AASHTO Т-283, равным по меньшей мере приблизительно 0,75.

4. Материал для битумного дорожного покрытия по п. 1, отличающийся тем, что полимер присутствует в количестве от приблизительно 1 до приблизительно 4 мас.% базового битума.

5. Материал для битумного дорожного покрытия по п. 1, отличающийся тем, что полимер характеризуется кислотным числом от приблизительно 5 до приблизительно 50.

6. Материал для битумного дорожного покрытия по п. 1, отличающийся тем, что битумное вяжущее, по существу, не содержит противостоящего отслоению вещества.

7. Способ получения материала для битумного дорожного покрытия, включающий стадию смешивания битумного вяжущего и заполнителя в условиях, эффективных для образования материала для битумного дорожного покрытия, причем битумное вяжущее присутствует в количестве от приблизительно 3 до приблизительно 8 мас.% материала для битумного дорожного покрытия и заполнитель присутствует в количестве от приблизительно 92 до приблизительно 97 мас.% материала для битумного дорожного покрытия, причем битумное вяжущее содержит базовый битум и полимер, представляющий собой гомополимер окисленного полиэтилена высокой плотности, при этом полимер присутствует в количестве от приблизительно 0,25 до приблизительно 10 мас.% базового битума и полимер эффективно склеивает битумное вяжущее с заполнителем для сопротивления вызванному влагой отслоению битумного вяжущего от заполнителя.

8. Способ по п. 7, отличающийся тем, что стадия смешивания битумного вяжущего и заполнителя включает смешивание битумного вяжущего и заполнителя при температуре от приблизительно 120°С до приблизительно 190°С.