Резинобитумное дорожное вяжущее для асфальтобетонной смеси



Владельцы патента RU 2707770:

Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Российский государственный университет нефти и газа (национальный исследовательский университет) имени И.М. Губкина" (РГУ нефти и газа (НИУ) имени И.М. Губкина) (RU)
Публичное акционерное общество "Средневолжский научно-исследовательский институт по нефтепереработке" (ПАО "СвНИИНП") (RU)

Изобретение относится к созданию битумных вяжущих, которые могут быть использованы при строительстве дорог. Вяжущее содержит в маc.%: глубокоокисленный гудрон 45-55; нефтяной диспегирующий агент 4,5-9,0; резиновую крошку 0,5-1,0; серу элементную 0,02-0,05, полимер СБС 0-3,0; прямогонный гудрон до 100. Полученное вяжущее для дорожных покрытий обладает пониженной температурой хрупкости, высокими температурой размягчения, растяжимостью, эластичностью и устойчивостью к старению. Использование в составе вяжущего дешевых и доступных компонентов обеспечивает рентабельность его производства и позволяет существенно расширить сырьевую базу. 1 з.п. ф-лы, 1 табл.

 

Изобретение относится к производству композиционных строительных материалов, в частности к дорожным вяжущим составам на основе органических соединений для приготовления асфальтобетонных смесей, использующихся при строительстве и ремонте автомобильных дорог, мостов и аэродромов.

За последние годы увеличение объема отходов от утилизации отработанных автомобильных покрышек вызывает существенное загрязнение окружающей среды. Известно, что в составе таких покрышек содержится не менее 50% мас. резины, более 30% мас. металла и текстильные компоненты. Основными составляющими резины являются каучук (изопреновый, бутадиен-стирольный, бутадиеновый, натуральный и др.) - до 50% мас., технический углерод - 30-35% мас. Отработанная и дробленая шинная резиновая крошка (РК) обладает такими свойствами, как высокая эластичность, износостойкость и усталостная выносливость. Поэтому, применение в дорожном строительстве дробленой РК, полученной в процессе переработки изношенных автопокрышек, позволяет не только избавляться от резиновых отходов, но и расширить сырьевые ресурсы дорожных вяжущих, удешевить их и повысить безопасность и долговечность дорожного покрытия.

Известна битумно-резиновая композиция для дорожного покрытия (Патент РФ №2509787). Композиция включает битум, резиновую крошку из измельченных отработанных автомобильных шин с размером частиц до 1 мм и нефтяное масло с вязкостью 0,005-1,6 Па⋅с при 60°С. Соотношение компонентов следующее, % мас.: резиновая крошка - 8-20, нефтяное масло - 2-12, битум - остальное. Конечный продукт имеет повышенное сцепление с дорожным покрытием, повышенную устойчивость к образованию трещин при низких температурах, улучшенное сцепление при отрицательных температурах, повышенную эластичность в условиях интенсивного движения.

Недостатком данного способа является использование резиновой крошки, не связанной никакими физическими и химическими связями с нефтяной основой, что не позволяет обеспечить необходимую седиментационную устойчивость получаемого вяжущего. Для создания высокоустойчивых дорожных вяжущих модифицированных резиновой крошкой необходимо проводить «сшивки» молекул резиновой крошки либо с молекулами эластичной органической нефтяной основы, например, со смолистой частью гудрона, либо с молекулами полимера (ГОСТ EN 13399), например, термоэластопласта. Кроме того отметим, что обязательное применение нефтяного товарного масла удорожает себестоимость получаемого вяжущего.

Известно комплексное структурированное битуморезиновое вяжущее для дорожного покрытия (Патент РФ №2406709), содержащее девулканизированную резиновую крошку, органическое вяжущее - битум нефтяной дорожный и отходы водоочистки нефтеперерабатывающих предприятий - нефтешлам флотации. Недостатком данного способа является, во-первых, применение органической составляющей нефтешлама в узких диапазонах группового химического состава (парафиновых соединений - 75-85% мас., нафтеновых - 10-20% мас., ароматических - 3-10% мас., а во-вторых, для неорганической составляющей ограниченные диапазоны размера частиц (менее 10 мк - 50-65% мас.; менее 20 мк - 80-85% мас.; менее 100 мк - 95-99% мас.; более 100 мк - менее 2% мас.). Органосодержащие отходы производства - нефтешламы, в том числе, нефтешлам флотации, характеризуются широким компонентным составом. Использование состава, ограниченного указанными диапазонами, приводит к дефициту сырьевой базы для получения данной композиции.

Известна модифицирующая композиция (патент РФ 2327719), состоящая из битума, крошки девулканизированной резины из отработанных автомобильных шин и нафталиновой фракции каменноугольной смолы. Недостатком данной композиции является высокая токсичность компонента (нафталиновой фракции каменноугольной смолы) в ее составе. В состав каменноугольной смолы входят такие компоненты, как 3,4-бензпирен, 1,2-бензантрацен, обладающие сильным канцерогенным действием на организм человека.

Известно композиционное резинобитумное вяжущее (патент РФ №2655334), включающее резиновую крошку размером до 1,5 мм в количестве от 30 до 60% мас., битум нефтяной дорожный вязкий марки БНД 60/90 или БНД 90/130 в количестве от 30 до 60% мас. и нефтяное масло с содержанием ароматических углеводородов не менее 50% мас. в количестве 10-25% мас. Недостатком данного вяжущего является использование в его составе дорогостоящей мелкодисперсной крошки размером до 1,5 мм, а также высокое содержание в композиции высокоароматизированного нефтяного масла (10-25% мас.). Оба эти фактора приводят к удорожанию стоимости получаемой композиции.

Наиболее близким к заявляемому изобретению (прототип) является вяжущее (полиэтилен-гудроновое вяжущее с резиновой крошкой - ПЭГВ-Р) для дорожных покрытий (Пат. РФ №2519214), которое содержит, в % мас.:

Глубокоокисленный гудрон 30-40
Полиэтилен ПЭВД 1,5-3,5
Резиновая крошка 1,5-3,5
Сера элементарная 0,15-0,45
Прямогонный гудрон до 100

Известное вяжущее содержит прямогонный гудрон с условной вязкостью при температуре 80°С - 60-160 с; глубокоокисленный гудрон (битум нефтяной строительный марки БН 90/10 по ГОСТ 6617; элементарную серу (серу техническую газовую комовую по ГОСТ 127.1-93), в качестве вулканизирующего агента; резиновую крошку из отработанных покрышек, фракция 0÷0,63 мм и полиэтилен высокого давления ПЭВД по ГОСТ 16337-77. Известное вяжущее, принятое за прототип, обладает эластичностью, но более низкой по сравнению с ПБВ по ГОСТ Р 52056-2003 «Вяжущие полимерно-битумные дорожные на основе блоксополимеров типа стирол-бутадиен-стирол. Технические условия».

Недостатками известного вяжущего, принятого за прототип, являются:

- относительно высокое содержание в композиции серы, 0,15-0,45% мас., которая не может быть связана полностью с органической составляющей композиции, что может привести к выделению ее из состава вяжущего в дальнейшем в виде сероводорода или как нерастворенная часть в виде осадка. Количество серы, связывающееся химически, должно ограничиваться десятыми долями массовых процентов на массу вяжущего;

- использование мелкодисперсной резиновой крошки фракцией 0÷0,63 мм удорожает себестоимость получаемой композиции;

- низкая дисперсия компонентов резины, в т.ч. молекул каучука, в битуме, что приводит к невысокой седиментационной устойчивости композиции и получению невысоких пластичных свойств, регламентируемых современной нормативно-технической документацией на дорожные битумы (ГОСТ 33133);

- применяемый в композиции ПЭВД полимер является термопластом, что не позволяет получать вяжущее с эластичностью, требуемой ГОСТ Р 52056.

Задачей, на решение которой направлено данное изобретение, является разработка композиции вяжущего для дорожных покрытий, которое бы отличалось пониженной температурой хрупкости, высокими температурой размягчения, растяжимостью и эластичностью с использованием дешевых и доступных компонентов, обеспечивающих рентабельность его производства. Техническим результатом настоящего изобретения является получение вяжущих, соответствующих требованиям ГОСТ 33133 «Битумы нефтяные дорожные вязкие. Технические требования», а также, при введении полимера типа СБС, вяжущих, соответствующих требованиям ГОСТ Р 52056.

Для решения поставленной задачи предложена композиция вяжущего для дорожных асфальтобетонных смесей на основе прямогонного гудрона, содержащая, в % мас.:

Глубокоокисленный гудрон - 45-55

Нефтяной диспегирующий агент - 4,5-9,0

Резиновая крошка - 0,5-1,0

Сера элементная - 0,02-0,05

Полимер типа СБС - 0-3,0

Прямогонный гудрон - до 100

Решение поставленной задачи было достигнуто приготовлением резинобитумного вяжущего в стандартных смесительных емкостях путем проведения процесса мягкой термодеструкции резиновой крошки размером 2,5-4,5 мм в нефтяных диспергирующих агентах (асфальтите - рафинате процесса пропановой деасфальтизации гудронов или тяжелом газойле каталитического крекинга), обогащенных ароматическими компонентами, в массовом соотношении 10:90 при интенсивном перемешивании компонентов в течение 3 часов при температуре 200°С. Продукты мягкой термодеструкции резиновой крошки в нефтяном диспергирующем агенте смешивали с прямогонным гудроном (содержащим ненасыщенные органические компоненты, которые отсутствуют в окисленных продуктах и к которым через серные «мостики» «пришиваем» молекулы каучука). При достижении температуры 200°С добавляли в перемешиваемую смесь элементную серу в количестве 5% на массу переработанной резиновой крошки, и проводили дальнейшее смешение при той же температуре в течение 2 часов. Затем компаундировали полученный компонент с глубокоокисленным гудроном (с температурой размягчения по КиШ в интервале 70÷85°С) или строительным битумом марок БН 90/10 или БН 70/30, для получения дорожных битумов марок БНД 70/100, БНД 100/130 по ГОСТ 33133. Для получения полимерно-битумных вяжущих марки ПБВ 60 по ГОСТ Р 52056 при достижении температуры смеси 180°С дополнительно вводили в емкость для перемешивания полимер СБС в количестве не более 3% на массу этой смеси, и проводили активное перемешивание смеси при той же температуре в течение еще 1 часа.

Нефтяные диспергирующие агенты, в качестве которых использовали тяжелый газойль каталитического крекинга и асфальтит, обогащенные ароматическими компонентами, позволяют получать равномерную дисперсию девулканизированной РК в битуме. В их составе присутствует значительное количество полиароматических соединений (не менее 35% мас.), способных эффективно диспергировать молекулы каучука в нефтяной дисперсионной среде.

Элементная сера, массовое содержание которой в композиции ограничено сотыми долями (0,02-0,05% мас.), позволяет проводить процесс «прививки» молекул каучука к молекулам полиароматических компонентов первого с образованием седиментационно устойчивой структуры; при этом сера оказывается полностью связанной с органическими ненасыщенными соединениями вяжущего, не выделяясь в виде сероводорода.

Использование резиновой крошки средней фракции 2,5-4,5 мм позволяет, кроме того, снизить себестоимость получаемого продукта.

Дополнительное введение в композицию термоэластопласта типа СБС позволяет улучшить пластично-эластичные характеристики резиносодержащих дорожных вяжущих, необходимых для долговечности дорожных покрытий и получать полимерно-битумные вяжущие марки ПБВ 60 в полном соответствии с ГОСТ Р 52056.

Сущность предлагаемой композиции вяжущего в сравнении с известным техническим решением может быть проиллюстрирована конкретными примерами. Для реализации заявленной композиции используют строительный битум марки БН 90/10 по ГОСТ 6617, резиновую крошку фракции 2,5-4,5 мм, серу (серу техническую газовую комовую по ГОСТ 127.1-93), в качестве нефтяного диспергирующего агента - тяжелый газойль каталитического крекинга или асфальтит, а также полимер СБС для получения вяжущего по ГОСТ Р 52056 в соотношениях, приведенных в таблице.

Предлагаемое техническое решение иллюстрировано следующими примерами (таблица), где представлены данные о показателях качества разработанных композиций и о требованиях к битумам нефтяным дорожным по ГОСТ 33133 и полимерно-битумным вяжущим (ПБВ) по ГОСТ Р 52056.

Данные таблицы свидетельствуют о том, что оптимальные составы разработанных и испытанных композиций (примеры 2-4) обеспечивают расширение температурного интервала работоспособности вяжущих (за счет снижения температуры хрупкости и повышения температуры размягчения), повышение растяжимости при 25°С и 0°С, улучшение показателей после старения (снижение изменения температуры размягчения и изменения массы после старения).

Увеличение содержания глубокоокисленного гудрона (битума марки БН 90/10) до 60% мас. (пример 1) не позволяет получить вяжущее, соответствующее требованиям стандарта. Температура хрупкости -14°С, растяжимость при 25°С - 45 см, при 0°С - 1,5 см, изменение температуры размягчения после старения - 8°С ниже требований ГОСТ 33133 к соответствующей марке БНД 70/100.

Уменьшение содержания глубокоокисленного гудрона до 43% мас. (пример 5) с увеличением содержания прямогонного гудрона в композиции также не позволяет получать нормативное вяжущее по причине снижения температуры размягчения до 40°С, смещения значения глубины проникания иглы при 25°С за пределы нормируемого диапазона для марки БНД 100/130.

Дополнительное введение в состав композиции полимера СБС, как это показано на испытанных образцах (примеры 6-7), обеспечивает получение вяжущего, полностью соответствующего нормативным требованиям ГОСТ Р 52056 к марке ПБВ 60.

Однако, увеличение содержания полимера СБС до 4% мас. (пример 8) не позволяет получить вяжущее, соответствующее требованиям к глубине проникания иглы при 25°С и 0°С и эластичности, предъявляемым к марке ПБВ 60 по ГОСТ Р 52056-2003.

Получение образца, представленного как пример 9, осуществляли в условиях и по порядку, согласно прототипу. При получении вяжущего в условиях прототипа (Пат. РФ №2519214) был получен образец, не соответствующий ГОСТ Р 52056 по показателям: глубины проникания иглы при 0°С, растяжимости при 25°С и 0°С, температуре хрупкости, эластичности при 25°С и 0°С.

Таким образом, преимущество предлагаемой композиции перед известной, заключается в том, что полученные резинобитумные вяжущие соответствуют требованиям ГОСТ Р 52056 по значениям эластичности при 25°С и 0°С к марке ПБВ 60, а также пластичности (растяжимости при 25°С, 0°С) и устойчивости к старению, в соответствии с требованиями ГОСТ 33133 к дорожным битумам марок БНД 70/100 и БНД 100/130.

Использование разработанной композиции позволяет получить рентабельные дорожные резинобитумные вяжущие с нормативными эксплуатационными характеристиками. При этом происходит существенное расширение сырьевой базы производства дорожных вяжущих (главным образом, за счет вовлечения тяжелого газойля каталитического крекинга и асфальтитов). Композиция позволяет решить и ряд экологических проблем, связанных с загрязнением окружающей среды складируемой на нефтеперерабатывающих предприятиях элементной серой (продуктом переработки сероводорода) и снижением объемов хранящихся отработанных автопокрышек.

*Для прототипа массовое соотношение: глубокоокисленный гудрон (битум БН 90/10): резиновая крошка: сера элементарная: гудрон прямогонный: полиэтилен ПЭВД

1. Вяжущее для асфальтобетонных дорожных покрытий, полученное на основе смеси прямогонного гудрона с продуктом мягкой термодеструкции резиновой крошки в нефтяном диспергирующем агенте, обогащенном ароматическими компонентами, содержащее в мас.%:

Глубокоокисленный гудрон 45-55

Нефтяной диспегирующий агент 4,5-9,0

Резиновая крошка 0,5-1,0

Сера элементарная 0,02-0,05

Полимер СБС 0-3,0

Прямогонный гудрон до 100.

2. Вяжущее для асфальтобетонных дорожных покрытий по п. 1, отличающееся тем, что в качестве нефтяного диспергирующего агента могут быть использованы тяжелый газойль каталитического крекинга или асфальтит - рафинат процесса пропановой деасфальтизации гудронов.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области дорожно-строительных и строительных материалов, а именно к способу получения модифицированного битумного вяжущего, который заключается в предварительном нагреве битума до вязкого состояния и последующем введении в битум, при постоянном его перемешивании, модификатора, причем модификатор, составляющий 3,0-10,0 мас.

Изобретение относится к области дорожно-строительных и строительных материалов, а именно к способу получения модифицированного битумного вяжущего, который заключается в предварительном нагреве битума до вязкого состояния и последующем введении в битум, при постоянном его перемешивании, модификатора, причем модификатор, составляющий 3,0-10,0 мас.

Изобретение относится к области нефтепереработки, а именно к переработке тяжелых нефтей и природных битумов, и может быть использовано для получения бензиновой и дизельной фракций.

Изобретение относится к области нефтепереработки, в частности к способу получения анизотропного нефтяного пека. Способ производится в две стадии, в качестве сырья используется нефтяной высокотемпературный связующий пек с заданными свойствами, на первой стадии перед входом в проточный реактор производится очистка реакционной смеси от неплавких компонентов с помощью фильтра.

Изобретение относится к области нефтепереработки. Способ получения анизотропных нефтяных пеков производится в две стадии.

Изобретение относится к области нефтепереработки. Способ получения анизотропных нефтяных пеков производится в две стадии.

Группа изобретений относится к области переработки тяжелых остатков первичной перегонки и вторичной переработки нефти, тяжелых нефтяных отходов, битумов и может быть использована в дорожном строительстве.

Изобретение описывает способ получения сульфокатионитов из тяжелых нефтяных остатков, включающий обработку сырья концентрированной серной кислотой при перемешивании, отмывание целевого продукта водой до удаления избытка серной кислоты (рН 7), удаление воды и сушку целевого продукта.

Изобретение раскрывает привитой полимер, содержащий цепь основного полимера Р, содержащую сопряженные диеновые звенья; по меньшей мере одну боковую привитую цепь G, представленную следующей общей формулой (1)R-(OCH2CH2)m-S-, (1)где R представляет собой насыщенную, линейную или разветвленную углеводородную цепь, содержащую по меньшей мере 18 атомов углерода, а m представляет собой целое число, варьирующееся в диапазоне от 0 до 20, при этом указанная привитая цепь G связана с цепью основного полимера Р через атом серы из формулы (1); и по меньшей мере одну привитую цепь G’, представленную следующей общей формулой (4)-S-R’-S-, (4)где R’ представляет собой углеводородную группу, насыщенную или ненасыщенную, линейную или разветвленную, циклическую и/или ароматическую, содержащую от 2 до 40 атомов углерода, необязательно содержащую один или несколько гетероатомов, при этом указанная привитая цепь G’ связана с цепью основного полимера Р с использованием каждого атома серы из формулы (4).

Настоящее изобретение относится к способу переработки тяжелой нефти или битума с получением синтетических углеводородных продуктов, включающему: (а) обеспечение источника исходного сырья, содержащего тяжелую нефть или битум, (б) обработку указанного исходного сырья с образованием одной или большего количества перегнанных фракций и неперегоняемой низшей фракции, (в) подачу указанной низшей фракции в контур получения сингаза для получения потока сингаза, обедненного водородом, за счет реакции некаталитического частичного окисления, при этом в упомянутом потоке сингаза, обедненного водородом, отношение Н2:СО составляет от приблизительно 0,5:1 до приблизительно 1:1, и взаимодействие указанного сингаза в реакторе Фишера-Тропша с синтезированием углеводородных продуктов, (г) добавление внешнего источника водорода к указанному обедненному водородом сингазу для оптимизации синтеза упомянутых синтетических углеводородных продуктов, по меньшей мере один из которых представляет собой синтетическое нефтяное сырье (варианты) и к способу переработки неперегнанной низшей фракции битума или тяжелой нефти с получением синтетических углеводородных продуктов.

Изобретение относится к составам для вибропоглощающих покрытий, используемых в вагоно-, автомобиле-, судостроении, авиации, машиностроении и других областях техники, где требуется защита от вибрации, в частности к составам полимерной вибропоглощающей мастики невысыхающего типа, предназначенной для эксплуатации при температурах от минус 50°С до плюс 120°С.

Изобретение относится к области дорожно-строительных и строительных материалов, а именно к способу получения модифицированного битумного вяжущего, который заключается в предварительном нагреве битума до вязкого состояния и последующем введении в битум, при постоянном его перемешивании, модификатора, причем модификатор, составляющий 3,0-10,0 мас.

Группа изобретений относится к эластомерным модификаторам нефтяных битумов, полученных из регенератов резинотехнических изделий, которые могут быть использованы для изготовления эластомерно-битумных вяжущих, а также относится к самим эластомерно-битумным вяжущим, изготовленным с применением упомянутых модификаторов и предназначенным для применения, преимущественно, в дорожном и гражданском строительстве для асфальтобетонных покрытий дорог, строительства аэродромов.

Изобретение относится к дорожному строительству, а именно к технологии приготовления асфальтобетонных смесей для проведения ямочного ремонта дорожного полотна, а также устройства оснований и покрытий автомобильных дорог.

Изобретение относится к области дорожного строительства, а именно к стабилизирующим добавкам, которые используются при приготовлении щебеночно-мастичного асфальтобетона.

Настоящее изобретение относится к применению по меньшей мере одной модифицированной алкилфенол-альдегидной смолы в композиции сырой нефти или в продукте, полученном из композиции сырой нефти и содержащем асфальтены, для диспергирования асфальтенов и/или для предотвращения, и/или замедления, и/или остановки, и/или снижения осаждения асфальтенов.

Изобретение относится к дорожно-строительным материалам и может быть использовано в дорожном и аэродромном строительстве в I-III климатических зонах, характеризующихся холодным и влажным климатом.
Группа изобретений относится к химической промышленности, а именно к производству битумных композиций для защитного герметизирующего покрытия, используемого при дорожном строительстве, а также к составам битумных композиций.

Изобретение относится к битумным пастам (эмульсиям) и может быть использовано в дорожном строительстве для органоминеральных смесей, холодных асфальтобетонов, поверхностной обработки, в составе комбинированных вяжущих при устройстве оснований и покрытий автомобильных дорог.

Изобретение относится к дорожному строительству, а именно к технологии приготовления асфальтобетонных смесей на основе нефтяных органических связующих, и может быть использовано при строительстве, ремонте и эксплуатации дорожных покрытий во всех дорожно-климатических зонах.

Изобретение может быть использовано при окрашивании изделий из поливинилхлорида. Пигмент содержит по меньшей мере одно неорганическое соединение, выбранное из группы оксидов железа.

Изобретение относится к созданию битумных вяжущих, которые могут быть использованы при строительстве дорог. Вяжущее содержит в маc.: глубокоокисленный гудрон 45-55; нефтяной диспегирующий агент 4,5-9,0; резиновую крошку 0,5-1,0; серу элементную 0,02-0,05, полимер СБС 0-3,0; прямогонный гудрон до 100. Полученное вяжущее для дорожных покрытий обладает пониженной температурой хрупкости, высокими температурой размягчения, растяжимостью, эластичностью и устойчивостью к старению. Использование в составе вяжущего дешевых и доступных компонентов обеспечивает рентабельность его производства и позволяет существенно расширить сырьевую базу. 1 з.п. ф-лы, 1 табл.

Наверх