Способ приготовления черного щебня

Изобретение относится к дорожно-строительным материалам и может быть использовано для устройства оснований и покрытий автомобильных дорог. Способ включает пропитку просушенного до постоянной массы известнякового щебня расплавленным при 110-120°C вязким битумом в присутствии продукта взаимодействия борной кислоты, диэтаноламина и смеси жирных кислот растительных масел фракции C₆-C₂₀ при мольном соотношении реагентов 1:3:(0,5-2,5) соответственно, взятого в количестве 0,5-2,0% от массы битума, при расходе битума 1,5-2,0% от массы щебня. Технический результат: повышение грибостойкости, уменьшение водопоглощения черного щебня и упрощение способа его приготовления. 2 табл., 5 прим.

 

Изобретение относится к дорожно-строительным материалам и может быть использовано для устройства оснований и покрытий автомобильных дорог.

Известен способ приготовления черного щебня для дорожного строительства путем пропитки щебня под давлением 5-15 МПа расплавленным при 110-120°C вязким битумом в течение 5-20 мин или нагретым до 90-100°C битумом, разжиженным 5-15% керосина, в течение 3-5 мин (SU 1520043 A1, кл. C04B 26/26, 07.11.1989).

Наиболее близким аналогом предложенного технического решения является способ приготовления черного щебня для дорожного строительства, включающий предварительную пропитку просушенного до постоянной массы известнякового щебня жидким натриевым стеклом с модулем 2,7 при температуре 20-22°C под избыточным давлением 1,0-6,0 МПа в течение 60-80 с и последующую пропитку расплавленным при 110-120°C вязким битумом, взятым в количестве 3% от массы щебня, перемешиванием до равномерного обволакивания щебня (RU 2204538 С1, C04B 26/26, 20.05.2001).

Недостатком известных способов является то, что полученные черные щебни имеют низкую стойкость к воздействию плесневых грибов и относительно высокое водопоглощение. Кроме того, пропитка щебня в данных технических решениях происходит под давлением, что усложняет технологии приготовления черного щебня.

Техническим результатом изобретения является повышение грибостойкости, уменьшение водопоглощения черного щебня и упрощение способа его приготовления.

Данный результат достигается тем, что в способе приготовления черного щебня для дорожного строительства, включающем пропитку просушенного до постоянной массы известнякового щебня расплавленным при 110-120°C вязким битумом, пропитку щебня расплавленным вязким битумом производят в присутствии продукта взаимодействия борной кислоты, диэтаноламина и смеси жирных кислот растительных масел фракции C₆-C₂₀ при мольном соотношении реагентов 1:3:(0,5-2,5) соответственно, взятого в количестве 0,5-2,0% от массы битума, при расходе битума 1,5-2,0% от массы щебня.

Отличительной особенностью предложенного способа является то, что проведение процесса пропитки щебня расплавленным вязким битумом в присутствии продукта взаимодействия борной кислоты, диэтаноламина и смеси жирных кислот растительных масел фракции C₆-C₂₀ при мольном соотношении реагентов 1:3:(0,5-2,5) в количестве 0,5-2,0% от массы битума позволяет повысить биостойкость черного щебня, а также уменьшить его водопоглощение без применения избыточного давления.

Пропитка щебня битумом при расходе последнего менее 1,5% от массы щебня не позволяет получить черный щебень с высокими физико-механическими и водоотталкивающими свойствами, использование его более 2,0% ведет к перерасходу битума.

Проведение процесса взаимодействия борной кислоты с диэтаноламином и смесью жирных кислот растительных масел фракции C₆-C₂₀ (далее - продукт взаимодействия) при других мольных соотношениях реагентов кроме заявленных не позволяет получить продукт, растворимый в битуме.

Введение продукта взаимодействия менее 0,5% от массы битума не дает возможности получить черный щебень с высокой грибостойкостью и низким водопоглощением. Введение его более 2,0% нецелесообразно, так как дальнейшего улучшения указанных свойств не происходит.

Жирные кислоты выделяют из растительных масел (подсолнечного, кокосового, льняного, соевого и т.д.) путем расщепления триглицеридов, например омылением масла щелочью с последующей обработкой образовавшегося мыла минеральной кислотой для выделения смеси кислот фракции C₆-C₂₀ (Сырье и полупродукты для лакокрасочных материалов: Справочное пособие / Под ред. М.М.Гольдберга. - М.: Химия, 1978. - С.230, 234).

При синтезе используют борную кислоту, соответствующую ГОСТ 18704-78, диэтаноламин - ТУ 6-09-2652-91.

Способ получения продукта взаимодействия заключается в следующем.

В реактор, снабженный мешалкой, насадкой Дина-Старка, обратным холодильником и термометром, загружают смесь жирных кислот растительных масел фракции C₆-C₂₀ и диэтаноламин (ДЭА). Реакционную массу нагревают при перемешивании до 90-100°C, после чего вводят борную кислоту и поднимают температуру реакционной смеси до 180-200°C, выдерживая ее при этой температуре в течение 2,0-2,5 ч до образования однородной массы с аминным числом не менее 40 мг HCl/г. Мольное соотношение борная кислота: диэтаноламин: смесь жирных кислот составляет 1:3:(0,5-2,5).

Полученный продукт представляет собой маслянистую вязкую жидкость коричневого цвета. Он растворим в минеральных маслах, битуме, органических растворителях и имеет следующие характеристики.

Кинематическая вязкость при 100°C, сСт - не более 65,0.

Аминное число, мг HCl/г - не менее 40.

Содержание воды, % - не более 0,5.

Зольность, % - отсутствие.

Температура вспышки в открытом тигле,°C - не ниже 230.

В качестве битума используют нефтяные дорожные вязкие битумы по ГОСТ 22245-90.

В качестве щебня - известняковый щебень по ГОСТ 8267-93.

Способ осуществляется следующим образом.

В смеситель с расплавленным при температуре 110-120°C вязким битумом (БНД 60/90, БНД 90/130 и др.), взятым в количестве 1,5-2,0% от массы щебня, вводят продукт взаимодействия в количестве 0,5-2,0% от массы битума. Состав перемешивают в течение 10-20 мин до образования однородной массы. Просушенный до постоянной массы малопрочный известняковый щебень пропитывают модифицированным битумом до равномерного обволакивания щебня в асфальтобетоносмесителе в течение 3-5 мин.

Пример 1. В смеситель с расплавленным при температуре 110°C вязким битумом БНД 60/90, взятым в количестве 1,5% от массы щебня, вводили продукт взаимодействия борной кислоты, диэтаноламина и смеси жирных кислот растительных масел фракции C₆-C₂₀ при мольном соотношении реагентов 1:3:0,5 соответственно в количестве 0,5% от массы битума. Модифицированный битум перемешивали в течение 10 мин до образования однородной массы. В асфальтобетоносмесителе просушенный до постоянной массы малопрочный известняковый щебень фракции 10-20 мм с дробимостью 22,60-24,81% и водопоглощением 2,5% пропитывали модифицированным битумом до равномерного обволакивания щебня.

Пример 2. Черный щебень приготавливали, как в примере 1, но в смеситель с расплавленным при температуре 115°C вязким битумом БНД 90/130, взятым в количестве 1,75% от массы щебня, вводили продукт взаимодействия борной кислоты, диэтаноламина и смеси жирных кислот растительных масел фракции C₆-C₂₀ при мольном соотношении реагентов 1:3:1,5 соответственно в количестве 1,25% от массы битума. Модифицированный битум перемешивали в течение 15 мин до образования однородной массы.

Пример 3. Черный щебень приготавливали, как в примере 1, но в смеситель с расплавленным при температуре 120°C вязким битумом БНД 60/90, взятым в количестве 2,0% от массы щебня, вводили продукт взаимодействия борной кислоты, диэтаноламина и смеси жирных кислот растительных масел фракции C₆-C₂₀ при мольном соотношении реагентов 1:3:2,5 соответственно в количестве 2,0% от массы битума. Модифицированный битум перемешивали в течение 20 мин до образования однородной массы.

Пример 4. Черный щебень изготавливали, как в примере 1, но в смеситель с расплавленным при температуре 105°C вязким битумом БНД 90/130, взятым в количестве 1,0% от массы щебня, вводили продукт взаимодействия борной кислоты, диэтаноламина и смеси жирных кислот растительных масел фракции C₆-C₂₀ при мольном соотношении реагентов 1:3:0,5 соответственно в количестве 0,3% от массы битума.

Пример 5. Черный щебень изготавливали, как в примере 1, но в смеситель с расплавленным при температуре 125°C вязким битумом БНД 60/90, взятым в количестве 2,5% от массы щебня, вводили продукт взаимодействия борной кислоты, диэтаноламина и смеси жирных кислот растительных масел фракции C₆-C₂₀ при мольном соотношении реагентов 1:3:1,5 соответственно в количестве 2,3% от массы битума.

Качественные показатели полученных черных щебней в сравнении с щебнем по прототипу представлены в табл.1. Примеры 4 и 5 являются контрольными.

Дробимость (потери щебня при стандартном уплотнении) и водопоглощение определяли по ГОСТ 8269.0-97. Стойкость к воздействию плесневых грибов оценивали по ГОСТ 9.049-91 метод 1. Шкала оценки грибостойкости по методу 1 представлена в табл.2.

Использование предложенного способа позволяет получать биостойкий черный щебень с низкими дробимостью и водопоглощением.

Таблица 1
Показатель	Значение показателя по примерам	Прототип
1	2	3	4	5
Дробимость, %	5,0	4,2	4,0	5,5	4,0	4,2-6,8
Водопоглощение, %	1,7	1,4	0,9	2,1	0,9	1,9-2,3
Грибостойкость, баллы	1	1	1	2	1	3

Способ приготовления черного щебня для дорожного строительства, включающий пропитку просушенного до постоянной массы известнякового щебня расплавленным при 110-120°C вязким битумом, отличающийся тем, что пропитку щебня расплавленным вязким битумом производят в присутствии продукта взаимодействия борной кислоты, диэтаноламина и смеси жирных кислот растительных масел фракции C₆-C₂₀ при мольном соотношении реагентов 1:3:(0,5-2,5) соответственно, взятого в количестве 0,5-2,0% от массы битума, при расходе битума 1,5-2,0% от массы щебня.