Битумная эмульсия, ее приготовление и расслаивающая добавка, используемая в ее составе

 

Описана битумная эмульсия анионного или катионного типа, имеющая расслаивающую добавку такую, что расслаивающая добавка вводится в эмульсию в форме суспензии расслаивающей твердой фазы в масле. Изобретение также относится к расслаивающей добавке, которая включает в себя суспензию расслаивающей твердой фазы в масле. Эмульсия получается приготовлением суспензии расслаивающей твердой фазы в масле с последующим смешением этой суспензии с битумной эмульсией анионного или катионного типа. Битумная эмульсия может быть использована в дорожном строительстве, при обслуживании дорог, переработке старых асфальтовых дорожных покрытий и в строительных работах. 3 с. и 6 з.п.ф-лы.

Изобретение относится к битумной эмульсии, способу ее приготовления, расслаивающей добавке, предназначенной для использования в битумной эмульсии, и использованию битумной эмульсии. Более конкретно, настоящее изобретение относится к битумной эмульсии анионного или катионного типа, имеющей расслаивающую добавку, расслаивающей добавке, предназначенной для использования в битумной эмульсии и использованию битумной эмульсии в качестве связующего в дорожном строительстве, обслуживании дорог, переработке старых асфальтовых дорожных покрытий или в строительных работах.

Известно большое число методов расслоения битумных эмульсий. Однако их общим недостатком является то, что расслоение наступает немедленно. Для того чтобы использовать битумные эмульсии, например для производства асфальтовых смесей, необходимо достигнуть контролируемой задержки расслоения. Для этого могут быть использованы только очень стабильные битумы, которые хорошо покрывают каменные материалы, допускают смешение и покрывание в равной степени, как и уплотнение без расслоения.

Во избежание нарушения дорожного движения, как только произошло уплотнение, эмульсия должна расслаиваться как можно быстрее. Другой причиной, по которой желательно быстрое расслоение, является то, что холодная асфальтовая смесь, сделанная с использованием эмульсии, чувствительна к воде (т.е. к дождю) до тех пор, пока эмульсия не расслоится.

Один из способов достижения этого раскрыт в заявке ЕПВ N 90850415.2. EP 491107, B1, 24.06.92, C 08 L 95/00. В этом методе используется расслаивающая добавка, включающая в себя эмульсию "вода в масле", в которой водный раствор нейтрализующей соли диспергирован в сплошной масляной фазе. Таким образом, этот процесс основан на использовании водорастворимых веществ в целях достижения расслоения. Объектом данного изобретения является создание битумной эмульсии, в которой возможно использование твердых фаз вместо водных растворов, таких, которые сами по себе могут расслаивать битумные эмульсии. Однако битумные эмульсии будут расслаиваться немедленно при добавлении в них таких веществ. Проблемой является достижение задерживаемого расслоения для покрывания и уплотнения до отверждения.

Согласно настоящему изобретению уже установлено, что эта проблема может быть решена путем приготовления суспензии твердого расслаивающего материала в качестве добавки, регулирующей расслоение, которая смешивается с битумной эмульсией непосредственно перед наступлением желаемого момента расслоения. Тогда масляная пленка задерживает контакт между расслаивающим материалом и битумной эмульсией.

Таким образом, согласно вышесказанному настоящее изобретение относится к битумной эмульсии анионного или катионного типа, имеющей расслаивающую добавку, причем битумная эмульсия отличается тем, что расслаивающая добавка вносится в эмульсию в форме суспензии расслаивающей твердой фазы в масле.

Согласно оформлению изобретения, эмульсия имеет катионный характер и в этом случае могут быть использованы, например, следующие щелочные материалы: гидроксид кальция, оксид кальция, тетрабораты щелочных металлов, карбонаты щелочных металлов, метасиликаты щелочных металлов, цемент (STS цемент P), соли щелочных металлов сульфинированного лигнина, карбонат магния и гидроксид магния.

Использованный выше термин "щелочные металлы" означает натрий и калий, главным образом натрий. Примером натриевой соли сульфинированного лигнина является "Диватекс 30" (Diwatex 30) фирмы "Хольмен Кеми" (Holmen Kemi).

Период задержки в некоторой степени может варьироваться подбором различных масел для суспензии. Выбор масла очень важен для стабильности суспензии. Согласно настоящему изобретению, масла, которые могут быть использованы в этой связи, можно выбрать из минеральных, синтетических и растительных масел.

Что касается типа масел, подходящих для изобретения, специалист в данной области техники легко определит, что химический состав его собственно не имеет значения, но вязкость масла должна быть в пределах, подходящих для этого использования. Слишком низкая вязкость приведет к тому, что суспензия станет неустойчивой вследствие быстрого осаждения твердой фазы. Чем выше вязкость, тем более устойчивой будет его суспензия. Более того, время, которое истечет прежде, чем твердая фаза вступит в контакт с эмульсией может регулироваться посредством выбора масла с надлежащей вязкостью. Соответственно, масло первоначально выбранное должно иметь вязкость, приводящую к желаемой задержке расслоения на основе времени, необходимого для осаждения до тех пор, пока эмульсия не расслоится после примешивания расслаивающей добавки к эмульсии.

Битумная эмульсия P 91-212-01, использованная в примерах 1-3, может быть охарактеризована как "эмульсия катионного типа, содержащая 65-67 мас.% битума, эмульгатор катионного типа и воду".

Битумная эмульсия BE 65/5000, использованная в примерах 1 и 2, может быть охарактеризована как "эмульсия катионного типа, содержащая 65-67 мас.% битума, эмульгатора катионного типа и воду".

Принцип, позволяющий масляной пленке задерживать контакт между расслаивающей эмульсию твердой фазой и битумной эмульсией, также может быть использован, если приготовить эмульсию водной суспензии. Следовательно, в соответствии с оформлением настоящего изобретения суспензия твердой фазы в масле добавляется как водная эмульсия. В этом случае, однако, водорастворимые соли не могут быть использованы как расслаивающие химикаты, поскольку они будут проникать через масляную пленку в сплошную водную фазу. Если такая расслаивающая эмульсия смешивается с битумной эмульсией наступает немедленное расслоение, которое нежелательно.

Согласно другому аспекту изобретения это относится к расслаивающей добавке для использования в битумной эмульсии согласно изобретению, причем расслаивающая добавка отличается тем, что она включает суспензию расслаивающей твердой фазы в масле.

В соответствии с оформлением расслаивающей добавки согласно изобретению суспензия твердой фазы в масле эмульгирована в воде.

Битумная эмульсия, согласно настоящему изобретению, приготовляется способом, отличающимся следующими этапами: а) приготовление суспензии расслаивающей твердой фазы в масле, б) смешивание суспензии с битумной эмульсией анионного или катионного типа, не обязательно суспензия эмульгируется в воде перед этапом б).

Изобретение также относится к использованию битумной эмульсии, согласно изобретению, в дорожном строительстве, обслуживании дорог, переработке старых асфальтовых дорожных покрытий или при строительных работах, таких как кровельные, облицовочные и гидроизоляционные.

Изобретение в дальнейшем может быть описано с помощью нескольких рабочих примеров.

Пример 1.

Суспензия, состоящая из 49% гидроксида кальция в нефтяном дистилляте (вязкость при 40^oC 32 мм²/с, анализ типа углерода C_A = 30%, C_N = 30%, C_P = 45%) приготовлена диспергированием с помощью высокоскоростного миксера типа Ультратурракс (Ultraturrax®). Если 2% вышеуказанной суспензии добавить в битумную эмульсию BE65/5000 (Nynaz Bitumen AB), то получается хорошо расслоенная эмульсия, в которой вода отделяется в течение 20 часов.

В целях дальнейшего исследования эффекта расслаивающей добавки были выполнены так называемые тесты на вытекание и вымывание. Тест проводится следующим образом: некоторое количество расслаивающей добавки добавляется в битумную эмульсию. Эмульсия затем смешивается с каменным материалом, увлажненным водой. Смесь перемешивается в течение 30 секунд, а затем выливается в воронку с дном из проволочной сетки. Жидкость, которая вытекает из воронки в течение 30 минут, собирается. Вода выпаривается, и отстой, результат теста на вытекание, выражается в процентах связывающего агента от количества добавленного связывающего агента. Смесь оставляют в воронке еще на 30 минут, затем доливают 200 мл воды сверх массы. Вода собирается и выпаривается. Отстой взвешивается и результат теста на вымывание выражается в процентах добавленного связующего агента.

2% вышеуказанной суспензии было добавлено к битумной эмульсии P91-212-01 (Nynaz Bitumen AB). 500 г каменного материала (гранит из Фарсты (Farsta); ситового состава 52% 4-8 мм; 13% 2-4 мм и 35% 0-2 мм) были увлажнены 20 г воды. Туда же было прилито 40 г вышеуказанной эмульсии. Смесь была вылита в воронку для измерения вытекания и вымывания, как это описано выше.

Результаты: вытекание 0%, вымывание 0,8%. Результаты можно сравнить со случаем, когда не добавлялось расслаивающей суспензии: вытекание 5%, вымывание 11%.

Пример 2.

Суспензия, состоящая из 38% метасиликата натрия в нефтяном дистилляте (вязкость при 40^oC 20 мм²/с, анализ типа углерода C_A = 25%, C_N = 30%, C_P = 45%) приготовлена диспергированием с помощью высокоскоростного миксера типа Ультратурракс (Ultraturrax®). Если 2% вышеуказанной суспензии добавить в битумную эмульсию BE65/5000 (Nynaz Bitumen AB), то получается хорошо расслоенная эмульсия, в которой вода отделяется в течение 24 часов.

2% вышеуказанной суспензии было добавлено к битумной эмульсии P91-212-01 (Nynaz Bitumen AB), и были проведены тесты, подтверждающие результаты вытекания и вымывания аналогично примеру 1.

Результаты: вытекание 0%, вымывание 0%.

Пример 3.

Суспензия, состоящая из 66% цемента в нефтяном дистилляте (вязкость при 40^oC 32 мм²/с), приготовлена диспергированием с помощью высокоскоростного миксера типа Ультратурракс (Ultraturrax®). Суспензия была затем эмульгирована в воде. Эмульсия имела следующий состав: 47% цементной суспензии, 47% воды, 3% эмульгатора Берол 79 (Berol 79) и 3% эмульгатора Берол 540 (Berol 540) (оба эмульгатора фирмы Берол Нобель АБ (Berol Nobel AB).

3,5% вышеуказанной эмульсии было добавлено в битумную эмульсию P91-212-01. 40 г смеси добавлено в 500 г влажного каменного материала (как в примерах 1 и 2). Смесь размешивалась в течение 30 секунд и выливалась в воронку для проведения тестов на вытекание и вымывание.

Результаты: вытекание 0%, вымывание 0,9%.

Формула изобретения

1. Битумная эмульсия анионного или катионного типа, включающая расслаивающую добавку, отличающаяся тем, что в качестве расслаивающей добавки она содержит суспензию расслаивающей твердой фазы в масле.

2. Эмульсия по п.1, отличающаяся тем, что эмульсия - катионного типа.

3. Эмульсия по п.2, отличающаяся тем, что твердая фаза включает гидроксид кальция, оксид кальция, тетрабораты щелочных металлов, карбонаты щелочных металлов, метасиликаты щелочных металлов, цемент, соли щелочных металлов сульфированного лигнина, карбонат магния и гидроксид магния.

4. Эмульсия по пп.1 - 3, отличающаяся тем, что масло - минеральное, синтетическое или растительное.

5. Битумная эмульсия по любому из пп. 1 - 4, отличающаяся тем, что расслаивающая добавка, включающая суспензию расслаивающей твердой фазы в масле, является эмульсией этой суспензии в воде, причем расслаивающая твердая фаза свободна от водорастворимых солей.

6. Расслаивающая добавка для использования в битумной эмульсии, отличающаяся тем, что она является суспензией расслаивающей твердой фазы в масле для битумной эмульсии по пп.1 - 4.

7. Добавка по п.6, отличающаяся тем, что она является суспензией расслаивающей твердой фазы, свободной от водорастворимых солей в масле, дополнительно эмульгированной в воде для битумной эмульсии по п.5.

8. Способ приготовления битумной эмульсии, отличающийся тем, что битумную эмульсию по пп.1 - 4, получают путем приготовления суспензии расслаивающей твердой фазы в масле и смешения полученной суспензии с битумной эмульсией анионного или катионного типа.

9. Способ по п.8, отличающийся тем, что после приготовления суспензии расслаивающей твердой фазы в масле суспензию эмульгируют в воде, после чего полученную эмульсию смешивают с битумной эмульсией анионного или катионного типа, причем расслаивающая твердая фаза свободна от водорастворимых солей.