Способ получения битумного вяжущего

 

Изобретение относится к способам получения дорожно-строительных материалов и может быть использовано в дорожном, аэродромном, гидротехническом и других видах строительства. Способ заключается в перемешивании битума при нагревании с каучуксодержащим компонентом - 11-17% раствором каучука и/или его отходов в органическом растворителе в количестве 0,1-10% от массы битума. Каучуксодержащий компонент готовят в две стадии: на первой стадии используют органический растворитель с температурой вспышки не ниже 62^o С в количестве 1/3 от общего расчетного количества растворителя и процесс проводят при температуре не выше 20-25^oС в течение 1 ч на второй стадии - добавляют 2/3 расчетного количества органического растворителя с температурой вспышки не более 28^oС, процесс растворения проводят при 90 - 100^oС при перемешивании в течение 10-11 ч. Технический результат: получение высокооднородного вяжущего с высокими физико-механическими свойствами, обеспечение взрывобезопасности и пожаробезопасности проведения способа. 1 табл., 1 ил.

Изобретение относится к способам получения дорожно-строительных материалов и может быть использовано в дорожном, аэродромном, гидротехническом и других видах строительства.

Битум и дегти являются традиционно основным вяжущим материалом при строительстве. Однако для улучшения их физико-механических свойств, а именно расширения температурного интервала работоспособности дорожного покрытия, выполняемого с помощью такого материала, понижения хрупкости, т.е. увеличение трещиностойкости и повышения эластичности, битум используют в сочетании с модифицирующими добавками, наполнителями.

В качестве модифицирующих добавок используют, в частности, высокомолекулярные соединения, обеспечивающие способность битума к высокоэластичным деформациям.

Известен способ приготовления битумного вяжущего, содержащего 85 - 98 мас. % битума, 15 - 20 мас.% разветвленного или линейного бутадиен-стирольного блок-сополимера при перемешивании при 200 -250^oC в течение 15 - 45 мин (EP A 0458386).

Вяжущее имеет достаточно высокую прочность, эластичность, однако в том случае, когда в вяжущем отсутствует растворитель, не наблюдают хорошего совмещения полимера с битумом, т.е. структура вяжущего не гомогенна несмотря на то, что процесс его получения осуществляется при 200 - 250^oC. Негомогенная структура вяжущего является причиной образования трещин на дорожном покрытии при температуре ниже - 10^oC.

Известен способ приготовления битумного вяжущего путем перемешивания битума, нагретого до 150 - 160^oC, с каучуксодержащим компонентом в количестве 1 - 3% от массы битума в виде раствора в продукте переработки нефти. В качестве продукта переработки нефти используют нефтяной гудрон, нефтяной шлам или черный соляр (пат. РФ N 1694606).

Введение в битум каучуксодержащего компонента в виде раствора позволяет ускорить процесс получения вяжущего, понизить температурный режим процесса получения, но эти растворители не могут полностью обеспечить образование однородной структуры, требуемую трещиностойкость вяжущего.

Наиболее близким по технической сущности является способ получения битумного вяжущего путем введения в битум при нагревании и непрерывном перемешивании дивинилстирольного блок-сополимера типа СБС, взятых в количестве 0,1 - 10% от массы битума в органических растворителях типа толуола, дизельного топлива, керосина (а.с. СССР N 272881).

Использование органических растворителей такого типа обеспечивает образование однородной структуры битумного вяжущего, но обусловливает взрыво- и пожароопасность процесса получения вяжущего.

Цель изобретения - получение высокооднородного битумного вяжущего, обладающего высокими физико-механическими свойствами, с обеспечением условий взрывобезопасности и пожаробезопасности получения битумного вяжущего.

Цель достигается тем, что в известном способе приготовления битумного вяжущего путем перемешивания битума при нагревании с каучуксодержащим компонентом, представляющим собой каучук и/или его отходы, в количестве 0,1 - 10% от массы битума в виде 11 - 17% раствора в органических растворителях, каучуксодержащий компонент готовят в две стадии - на первой стадии используют органический растворитель с температурой вспышки не ниже 62^oC в количестве 1/3 от общего расчетного количества растворителя и процесс растворения проводят при температуре не выше 20 - 25^oC при перемешивании в течение 1 часа, на второй стадии - добавляют 2/3 расчетного количества органического растворителя с температурой вспышки не более 28^oC, процесс растворения проводят при температуре 90 - 100^oC при перемешивании в течение 10 - 11 часов.

Использование указанного способа позволяет получить высокооднородное битумное вяжущее за счет хорошего растворения каучукового компонента в органическом растворителе (керосине, толуоле или дизельном топливе). Это дает возможность получить вяжущее с высокими физико-механическими свойствами.

Прием с приготовлением каучуксодержащего компонента в две стадии - сначала с 1/3 холодного раствора горючего органического растворителя (температура вспышки выше 62^oC), а затем с добавлением 2/3 легковоспламеняющегося органического растворителя (температура вспышки не более 28^oC) с подогревом до относительно высокой температуры 90 - 100^oC позволяет обеспечить взрывобезопасность и пожаробезопасность процесса получения вяжущего.

Способ согласно изобретению осуществляют по принципиальной схеме, приведенной на чертеже.

В производстве битумного вяжущего применяются следующие марки каучука: 1. каучук СКД некондиционный каучук СКД коагулюм 2. каучук СКС - 30АРК каучук СКС - 30АРКМ - 15 каучук СКС - 30АРКМ - 27 Общие требования к каучуку - растворимость в органических растворителях не менее 80%.

Схема работает следующим образом: на первой стадии приготовления 11 - 17% раствора каучуксодержащего компонента в органическом растворителе используется горючая жидкость (керосин прямой гонки или дизельное топливо), поступающая по линии 1 в аппарат 2, на второй стадии используется керосин прямой гонки, поступающий по линии 3 в аппарат 4.

Каучук и/или отходы производства синтетического каучука (СК) поступают на агрегат приготовления крошки каучука (нож, дробилка), затем наклонным конвейером подаются по линии 6 в аппарат 7, в котором предварительно залита 1/3 от общего расчетного количества органического растворителя - горючая жидкость: керосин прямой гонки или дизельное топливо из аппарата.

Процесс растворения проводят при температуре не выше 20 - 25^oC при перемешивании в течение 1 часа.

После загрузки каучука и/или его отходов в аппарат 7 подается горячий технический керосин из аппарата 4 через теплообменник 5 в количестве 2/3 от общего расчетного количества органического растворителя с температурой 90 - 100^oC.

Температура керосина регулируется расходом пара на теплообменник 5.

Каучук и/или его отходы растворяются в аппарате 7 при температуре 90 - 100^oC в течение 10 - 11 часов.

Аппарат обогревается циркулирующим минеральным маслом с температурой 150^oC.

11 - 17% раствор каучуксодержащего компонента в органических растворителях подается в аппарата 8 для смешения с битумом и получением битумного вяжущего. Битум поступает в аппарат по линии 9.

Смешение битума с раствором каучуксодержащего компонента производится при температуре 120 - 140^oC.

Таким способом можно получить битумное вяжущее с концентрацией 0,1 - 10% каучуксодержащего компонента от массы битума.

Затем битумное вяжущее отличается насосом на установку получения асфальто-битумной смеси по линии 10.

Битумное вяжущее, являющееся продуктом соединения битума с каучуком СКД, СКС-30 АРКМ-15, вводимого в виде 11 - 17% его раствора в керосине, в соотношении каучука к битуму по массе 1:100 - 2:100, обладает следующими свойствами, представленными в таблице.

Формула изобретения

Способ получения битумного вяжущего путем перемешивания битума при нагревании с каучукосодержащим компонентом в виде раствора в органическом растворителе в количестве 0,1-10% от массы битума, отличающийся тем, что в качестве каучукосодержащего компонента используют 11-17% раствор каучука или его отходов, который готовят в две стадии: на первой стадии используют органический растворитель с температурой вспышки не ниже 62^oС в количестве 1/3 от общего расчетного количества растворителя и процесс растворения проводят при температуре не выше 20-25^oС при перемешивании в течении 1 ч, на второй стадии добавляют 2/3 расчетного количества органического растворителя с температурой вспышки не более 28^oС и процесс растворения проводят при 90-100^oС при перемешивании в течение 10-11 ч.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2