Вяжущее для дорожного строительства

 

Изобретение относится к строительству автомобильных дорог и может быть использовано для устройства верхних слоев дорожных одежд. Вяжущее для дорожного строительства включает нефтяной дорожный битум 96 - 98 мас.%, полимерную структурирующую добавку - масляный раствор синтетического высокомолекулярного полибутадиенового каучука (СВБ-М) 1,6 - 3,0 мас.%, поверхностно-активную добавку - нефтеполимерную смолу НПС 0,4 - 1,0 мас.%. Описываемое вяжущее обеспечивает получение асфальтобетонных покрытий с повышенной тепло- и трещиностойкостью, а также оно обладает повышенной адгезией к мрамору и песку. 2 табл.

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

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

Выпускаемые нефтеперерабатывающими заводами дорожные битумы зачастую не соответствуют ГОСТ 22245-90, что особенно относится к таким показателям вяжущего, как устойчивость при низких температурах и адгезионным свойствам.

С целью улучшения этих показателей в ряде стран в последнее время широко используют битумы, модифицированные полимерными добавками.

Основным недостатком известных полимерно-битумных вяжущих является низкое сцепление вяжущего с минеральным материалом, невысокая растяжимость особенно при низких температурах, вследствие чего снижается трещиностойкость покрытий и их сопротивляемость к воздействию динамических нагрузок.

Известно полимерно-битумное вяжущее, приготовленное на основе вязкого битума и полимерного раствора [cм. Гришенков В.Ф. К новой технологии. Ж: Автомобильные дороги N 1, 1996 г., с 26-27]. Указанное полимерно-битумное вяжущее отличается более низкой температурой (-30^oC), хрупкостью, чем у исходного битума (-23^oC). Однако введение полимерной добавки сильно разжижает вяжущее, изменяя глубину проникания иглы при 25^oC от 112 (исходный битум) до 180 в присутствии добавки, и почти в 2 раза снижает растяжимость (от 81 до 42 см).

Недостаток этого вяжущего - низкая растяжимость при 25^oC, всего 42 см (по ГОСТ 22245-90 для битума 130/200 растяжимость при 25^oC должна быть не менее 70). То же самое можно сказать о снижении этого показателя при 0^oC.

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

Наиболее близким к предложенному изобретению по технической сущности является вяжущее [см. Гофман Л.М. Полимерно-битумное вяжущее с применением дивинилстирольных термоэластопластов. Труды Всесоюзного дорожного НИИ, 1971, вып. 50, с 13-19], полученное на основе битума нефтяного дорожного и полимерной добавки ДСТ (дивинилстирольный термоэластопласт) при следующем соотношении компонентов: битум БНД 200/300 + 2,5% ДСТ.

Недостатком такого битумного вяжущего является невысокая температура размягчения (38^o при глубине проникания иглы при 25^oC, равной 75. По ГОСТ 22245-90 при такой пенетрации температура размягчения битума должна быть не менее 47^oC. Кроме того, известное вяжущее отличается плоским сцеплением с песком и низким интервалом пластичности (61^oC).

Сущность изобретения заключается в том, что вяжущее для дорожного строительства включающее битум нефтяной дорожный, дополнительно содержит в качестве полимерной структурирующей добавки масляный раствор синтетического полибутадиенового каучука (СВБ-М) а также поверхностно-активную добавку НПС - нефтеполимерную смолу, при следующем соотношении компонентов, мас.%: Битум нефтяной дорожный - 96 - 98 Синтетический высокомолекулярный полибутадиеновый каучук (СВБ-М) - 1,6 - 3,0 Нефтеполимерная смола НПС - 0,4 - 1,0 Введение добавки СВБ-М в сочетании с НПС в состав битума нефтяного дорожного усиливает процессы структурообразования битумного вяжущего, улучшает его механические характеристики: растяжимость при 25^oC и особенно при 0^oC, температуру хрупкости, понижая ее от -18^oC до -24...-27^oC, обеспечивает вяжущему более высокую температуру размягчения (на 1 - 3^oC выше, чем у исходного битума), вследствие чего повышается тепло- и трещиностойкость асфальтобетонных покрытий и их сопротивляемость к воздействию динамических нагрузок при низких температурах. Комплексная добавка обеспечивает битуму повышенные адгезионные свойства как с мрамором, так и с песком, что не проявляется у чистого битума и прототипа.

Анализ известных технических решений показал, что применение в составе асфальтобетонных смесей некоторых полимерных добавок на основе каучуков известно. Известно также приготовление нефтяного битума, модифицированного нефтеполимерной смолой. Однако применение комплексного модификатора на основе, именно, масляного раствора каучука в сочетании НПС обеспечивает вяжущему такие свойства, которые оно проявляет в заявляемом решении, а именно хорошие адгезионные свойства с высокими физико-механическими показателями. Таким образом, данный состав компонентов придает вязким дорожным битумам новые свойства.

Характеристика исходных материалов.

1. Битум. В работе использовался вязкий нефтяной дорожный битум марки БНД 60/90, наиболее часто используемый при приготовлении асфальтобетонных смесей для верхних слоев покрытий. В таблице 1 приведены физико-механические показатели вяжущего.

2. СБВ-М - синтетический высокомолекулярный полибутадиеновый каучук модифицированный марки 1 по ТУ 38.303-02-81-95 представляет собой полибутадиен с преимущественным содержанием винильных звеньев. Продукт получается путем полимеризации бутадиена в растворе под действием катализаторов смешанного типа с последующим выделением каучука из раствора и его модернизацией различными кислотами (индустриальным, минеральным и др.).

В работе использовался масляный раствор полибутадиенового каучука, содержащего 45% винильных звеньев с вязкостью по Муни не менее 25 у.е. с концентрацией каучука 20 мас. %.

3. Нефтеполимерная смола представляет собой темно-желтые кусочки неправильной формы, выпускается сланцеперерабатывающим комбинатом (г. Сланцы Ленинградской области) по ТУ 3810916-73. Объем производства позволяет ее применение в дорожной области. Нефтеполимерная смола - НПС поставляется в бумажных или полиэтиленовых мешках до 30 кг.

Пример. Для экспериментальной проверки заявляемого состава были подготовлены 5 вариантов составов смесей ингредиентов (см. таблицу 2).

В качестве битума использовался нефтяной вязкий дорожный битум БНД 60/90, в качестве комплексной добавки использовался масляный раствор СВБ-М и НПС. Смесь разогревалась до 160^oC и перемешивалась 1 - 2 мин до однородного состояния. Полученное полимерно-битумное вяжущее испытывали в соответствии с ГОСТ 11501-11512. Результаты сравнительных испытаний приведены в таблице 2.

Из данных таблицы 2 следует, что вяжущее, полученное на основе нефтяных вязких дорожных битумов, модифицированное комплексной добавкой СВБ-М в сочетании с НПС, удовлетворяет требованиям ГОСТ 22245-90 на битумы нефтяные дорожные вязкие и обладает более высокими показателями по температуре размягчения и хрупкости и по адгезионным свойствам по сравнению с чистым битумом и прототипом.

Использование предлагаемого изобретения позволяет: - повысить качество асфальтобетона при повышенных и низких температурах, - повысить адгезию вяжущего к минеральным материалам кислого характера.

Формула изобретения

Вяжущее для дорожного строительства, включающее нефтяной дорожный битум, отличающееся тем, что оно дополнительно содержит полимерную структурирующую добавку - масляный раствор синтетического высокомолекулярного полибутадиенового каучука (СВБ-М) и поверхностно-активную добавку - нефтеполимерную смолу (НПС) при следующем соотношении компонентов, мас.%: Нефтяной дорожный битум - 96 - 98 Масляный раствор синтетического высокомолекулярного полибутадиенового каучука (СВБ-М) - 1,6 - 3,0
Нефтеполимерная смола (НПС) - 0,4 - 1,0о

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2