Вяжущее для дорожного строительства и способ его получения

 

Изобретение относится к дорожно-строительным материалам и может быть использовано в дорожном и аэродромном строительстве. Задачей является понижение температуры хрупкости, повышение адгезии и эластичности вяжущего, а также упрощение введения добавок в битум. Сущность изобретения: вяжущее для дорожного строительства включает битум и смолу регенерации диметилформамида. Причем вяжущее дополнительно содержит сополимер этилена с пропиленом, или сополимер этилена с пропиленом и диеном, или сополимер этилена с винилацетатом, растворитель - отработанное моторное масло, или тяжелый вакуумный газойль, или трансформаторное масло, или черный соляр битумного производства и лигнин при определенном соотношении компонентов. Изобретение характеризуется способом получения вяжущего. 2 с. и 1 з.п. ф-лы, 4 табл.

Изобретение относится к дорожно-строительным материалам и может быть использовано в дорожном и аэродромном строительстве.

Известно вяжущее для дорожных покрытий, получаемое путем введения в битум при 80-200^oC дивинилстирольных блок-сополимеров типа СБС, взятых в количестве 0,1-10% от массы битума, в виде 5-25 процентных растворов в легких растворителях (авторское свидетельство СССР N 272881, кл. C 08 L 95/00, 1969). Однако, использование легких растворителей (ксилола, сольвента, керосина, дизельного топлива) обуславливают взрыво- и пожароопасность процесса получения вяжущего.

Наиболее близким изобретению является вяжущее для дорожного строительства, включающее битум и смолу регенерации диметилформамида (авторское свидетельство СССР N 1567588, кл. C 08 L 95/00, 1990) при следующем соотношении компонентов, мас.%: Битум - 80 - 97 Смола регенерации диметилформамида - 3 - 20 Смолу регенерации диметилформамида вводят в предварительно нагретый до 140 - 150^oC битум и перемешивают до получения однородной массы. Вяжущее позволяет повысить прочность и морозостойкость асфальтобетона. Однако известное вяжущее обладает недостаточной адгезией, эластичностью и сравнительно высокой температурой хрупкости, что ограничивает область его применения.

Задачей изобретения является понижение температуры хрупкости, повышение адгезии и эластичности вяжущего, а также упрощение введения добавок в битум.

Поставленная задача решается созданием вяжущего для дорожного строительства, включающего битум и смолу регенерации диметилформамида. Причем, вяжущее дополнительно содержит сополимер этилена с пропиленом, или сополимер этилена с пропиленом и диеном, или сополимер этилена с винилацетатом, растворитель - отработанное моторное масло, или тяжелый вакуумный газойль, или трансформаторное масло, или черный соляр битумного производства и лигнин при следующем соотношении компонентов, мас.%: Битум - 58,5 - 92,6 Смола регенерации диметилформамида - 1,2 - 6,5 Сополимер - 2,0 - 10,5 Растворитель 3,0 - 17,0 Лигнин - 1,2 - 7,5 а также способом получения вяжущего для дорожного строительства, включающем введение в нагретый битум смолы регенерации диметилформамида. Причем, в предварительно приготовленную при 100 - 120^oC и интенсивном перемешивании смесь из вышеуказанной смолы, сополимера и растворителя, взятых при их массовом соотношении 1,2 - 6,5 : 2,0 - 10,5 : 3,0 - 17,0, соответственно, и в количестве 6,2 - 34,0 мас. %, вводят 1,2 - 7,5 мас.% лигнина, полученную смесь вводят в 58,5 - 92,6 мас.% битума, нагретого до 100 - 130^oC и перемешивают при данной температуре до полной однородности, при этом сополимер является сополимером этилена с пропиленом, или сополимер этилена с пропиленом и диеном, или сополимер этилена с винилацетатом, растворитель выбран из группы, включающей отработанное моторное масло, тяжелый вакуумный газойль, трансформаторное масло, черный соляр производства битума.

Преимущество способа заключается также в том, что смесь смолы регенерации диметилформамида, сополимера, растворителя и лигнина вводят в нагретый битум как в виде полученной массы, так и в виде гранул или таблеток, приготовленных из этой массы.

Смола регенерации диметилформамида (СРДМФА) имеет следующий состав, мас. %: диметилформамид - до 36; смола - остальное; содержание азота в смоле 6,0.

Смола представляет полимерную форму бутадиена и изопрена с функциональными группами -NH, -OH, -COOH, -O=CH-N-.

Сополимеры этилена с пропиленом (СКЭП) и этилена с пропиленом и диеном (СКЭПТ) выпускаются согласно ТУ 38.103252-92. Основная цепь сополимеров не содержит ненасыщенных связей, что придает ему повышенное сопротивление старению и утомлению.

Состоят из макромолекул более линейного строения, имеющих тенденцию к образованию ассоциатов полиэтиленовых звеньев. Основные их характеристики: потеря массы при сушке (%) 0,4-2,2, массовая доля: золы - 0,10 - 0,32; ванадия - 0,02 - 0,22; спирто-толуольного экстракта 12 -0 12,5; условная прочность при растяжении, МПа - 20 - 24; средняя молекулярная масса 40000 - 80000 а.е.

Сополимеры этилена с винилацетатом (СЭВА) с содержанием винилацетатных звеньев 35 - 50% получают полимеризацией в растворе при 10 - 50 МПа и 60 - 80^oC. Характеризуются высокой ударопрочностью, стойкостью к растрескиванию при пониженных температурах, высокими адгезионными свойствами, физиологической безвредностью и сравнительно низкой стоимостью.

Лигнин - отход спиртового и дрожжевого производства, получаемый при переработке хвойных и лиственных пород древесины методом гидролиза разбавленной серной кислотой. Представляет собой полимер, содержащий разветвленные ароматические спирты, нерастворим в воде и органических растворителях, размеры зерен 0 - 10 мм, плотность - 1,2 - 1,3 г/см², влажность до 5%; насыпная объемная масса - 320 кг/м³.

Характеристики применяемых растворителей приведены в табл. 1.

Приводим пример выполнения вяжущего.

Пример 1. Готовят концентрат 19 г СРДМФА, 32 г СКЭП и 49 г отработанного моторного масла (ОММ) при температуре 100^oC и интенсивном перемешивании до полной однородности, затем в концентрат вводят 19 г лигнина и перемешивают в шнековом смесителе. Смесь в количестве 7,5 г вводят в виде полученной массы, или в виде таблеток или гранул, приготовленных из этой массы в 92,6 г битума, нагретого до 100^oC и перемешивают до однородности. Состав полученного образца вяжущего, мас.%: битум - 92,6; СРДМФА - 1,2; СКЭП - 2,0, ОММ - 3,0; лигнин - 1,2.

Рецептура и параметры режима приготовления вяжущего по примерам 1 - 7 приведены в табл. 2. Пример N 7 соответствует вяжущему без лигнина.

Характеристики образцов вяжущего по примерам 1 - 7, приведены в табл. 3. В этой же таблице приведены данные для приготовленного образца вяжущего-прототипа состава, мас.%: битум - 95,0, СРДМФА - 5,0.

Как видно из табл. 3, предлагаемое вяжущее превосходит известное по адгезии и эластичности и обладает более низкой температурой хрупкости.

Добавка лигнина не только улучшает адгезию, но и позволяет вводить смесь добавок в битум в более удобном виде - в виде таблеток или гранул.

На основе предлагаемого вяжущего были приготовлены образцы асфальтобетона с содержанием 7 мас.% вяжущего. В качестве минерального наполнителя используют смесь, мас. %: щебень Уральский (фр. 5 - 15 мм) - 30; доломитовая крошка - 30; песчано-гравийная смесь Камская (гравий 13%) - 40. Характеристики образцов асфальтобетона приведены в табл. 4. В этой же табл. приведены данные для асфальтобетона на основе вяжущего-прототипа.

Как видно, асфальтобетон на предлагаемом вяжущем по всем свойствам превосходит асфальтобетон на известном вяжущем.

Формула изобретения

1. Вяжущее для дорожного строительства, содержащее битум, смолу регенерации демитилформамида, отличающееся тем, что дополнительно содержит сополимер этилена с пропиленом или сополимер этилена с пропиленом и диеном, или сополимер этилена с винилацетатом; растворитель - отработанное моторное масло, или тяжелый вакуумный газойль, или трансформаторное масло, или черный соляр битумного производства; и линии при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Битум - 58,5 - 92,6
Смола регенерации диметилформамида - 1,2 - 6,5
Сополимер этилена с пропиленом, или сополимер этилена с пропиленом и диеном, или сополимер этилена с винилацетатом - 2,0 - 10,5
Растворитель - отработанное моторное масло, или тяжелый вакуумный газойль, или трансформаторное масло, или черный соляр битумного производства - 3,0 - 17,0
Лигнин - 1,2 - 7,5
2. Способ получения вяжущего для дорожного строительства, включающий введение в нагретый битум смолы регенерации диметилформамида, отличающийся тем, что в предварительно приготовленную при 100-120^oC и интенсивном перемешивании смесь из вышеуказанной смолы, сополимера и растворителя, взятых при их массовом соотношении 1,2-6,5; 2,0-10,5; 3,0-17,0 соответственно и в количестве 6,2-34,0 мас. % вводят 1,2-7,5 мас.% лигнина, полученную смесь вводят в 58,5-92,6 мас.% битума, нагретого до 100-130^oC, и перемешивают при данной температуре до полной однородности, при этом сополимер является сополимером этилена с пропиленом, или сополимером этилена с пропиленом и диеном, или сополимером этилена с винилацетатом, растворитель выбран из группы, включающей отработанное моторное масло, тяжелый вакуумный газойль, трансформаторное масло, черный соляр производства битума.

3. Способ по п.2, отличающийся тем, что смесь смолы регенерации диметилформамида, сополимера, растворителя и лигнина вводят в нагретый битум в виде гранул или таблеток.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4