Полимерно-битумное вяжущее и способ его приготовления

Изобретение относится к материалам, используемым в дорожном, аэродромном и гражданском строительстве, а именно к полимерно-битумному вяжущему для дорожного и аэродромного покрытия, которое может быть использовано для производства органоминеральных смесей, в частности асфальтобетона. Полимерно-битумное вяжущее содержит битум, полимер класса термоэластопластов - блок-сополимер бутадиена и стирола (СБС) в количестве 3,15-3,5 мас.%, пластификатор, в качестве которого используют Унипласт, в количестве 1,5 мас.% и тонкодисперсную добавку, в качестве которой используют шунгит, в количестве 3-5 мас.%, где битум – остальное. Техническим результатом заявленного изобретения является повышение гомогенности структуры вяжущего, улучшение его адгезии к минеральным материалам, когезии, повышение температуры размягчения, растяжимости при 25 и 0°С и эластичности, что в конечном итоге улучшает физико-механические свойства полимерасфальтобетона такие, как прочность на сжатие при 20 и 50°С, сцепление при сдвиге, трещиностойкость при низких температурах. 2 ил., 5 табл.

 

Изобретение относится к материалам, используемым в дорожном, аэродромном и гражданском строительстве, а именно к полимерно-битумным вяжущим для дорожного покрытия, и способам их получения, может быть использовано для производства полимерасфальтобетона, а также других органоминеральных смесей.

Из уровня техники известно вяжущее для дорожных покрытий, получаемое смешением 85-98 мас.% битума, 15-2 мас.% разветвленного или линейного стирольного блок-сополимера при 200°C-250°C в течение 15-40 минут (ЕР № 0458386, кл. C08L 95/00, 1972).

Известно также вяжущее для дорожных покрытий, получаемое путем введения в битум при температуре 80-200°C и непрерывном перемешивании дивинилстирольных блок-сополимеров типа СБС, взятых в количестве 0,1-10% от массы битума в виде 5-25%-ного раствора в легких растворителях (SU, А.С.№ 272881, опубл.0306.1970г).

Названные вяжущие имеют достаточно высокую прочность, эластичность, однако в том случае, когда в вяжущем отсутствует растворитель, не наблюдается хорошее совмещение полимера с битумом, т.е. структура вяжущего негомогенна, несмотря на то, что процесс его получения осуществлялся при температуре 200-250°C. Негомогенная структура вяжущего является причиной образования трещин на дорожном покрытии при температуре ниже минус 10°C.

Известно также техническое решение, по патенту РФ №2038360, кл. C08L 95/00, согласно которому, вяжущее для дорожного покрытия, содержащее битум, блок-сополимеры алкадиена и стирола и индустриальное масло при следующим количественном соотношении, мас.%: битум 44,4-98,0; блок-сополимеры алкадиена и стирола 0,1-22,3; масло индустриальное 1,9-33,3. Причем до введения в битум сополимер смешивают при 80-160°C с индустриальным маслом, после чего полученную смесь при перемешивании вводят при 110-160°C в битум. Недостатком описанного технического решения является невозможность достижения. полной однородности такого вяжущего, поскольку сродство индустриального масла, состоящего в основном из нафтеновых углеводородов, к блок-сополимерам алкадиена и стирола невысокое. Вяжущее обладает сравнительно невысокими значениями растяжимости и эластичности, а также неудовлетворительной адгезией.

Наиболее близким решением по технической сущности и достигаемому эффекту является полимерно-битумное вяжущее (патент РФ № 2496812, МПК С08L95/00, опубл. 27.10.2013), содержащее битум и полимерный компонент, состоящий из индустриального масла, наномодифицированного одностенными углеродными нанотрубками (ОУНТ) без очистки от примесей углеродных и металлических наночастиц, и полимера. В качестве полимерного компонента в данном вяжущем, используют термоэластопласт - ДСТ-30Р-01. Соотношение компонентов следующее, мас.%: ДСТ-30Р-01 - 1,1-3,4; индустриальное масло - 2,2-9,4; ОУНТ - 0,001-0,03; битум - остальное. Способ получения описанного вяжущего включает введение при перемешивании в битум полимерного компонента. Причем до введения в битум осуществляют подготовку полимерного компонента путем смешивания ОУНТ с маслом индустриальным при температуре 100-120°C и последующим введением полимера, после чего полученную смесь при перемешивании вводят в битум при 120-160°C. Недостатком известного решения, является применение индустриального масла, которое по результатам исследований последних лет, оказывает неблагоприятное влияние на интенсивность старения вяжущего (значительно ускоряет старение) [Полякова, В.И. Особенности получения и применения полимерно-битумных вяжущих в дорожном строительстве / В.И. Полякова, С.В. Полякова // Дороги и мосты. - 2013. -№1 (29). - С. 277-298], поэтому его не рекомендуется использовать в качестве пластификатора в составе полимерно-битумного вяжущего, а также применение тонкодисперсной добавки из дорогостоящих компонентов. Кроме того, ОУНТ используются без очистки от примесей, следовательно, имеют неоднородный состав, что затруднительно для получения стабильных результатов.

Задачей, стоящей перед предполагаемым изобретением, является получение полимерно-битумного вяжущего для дорожных покрытий, с уменьшенным количеством полимера, с сохранением и улучшением его физико-механических свойств.

Поставленная задача решается за счет введения в состав полимерно-битумного вяжущего (разогретого до температуры 160°С) тонкодисперсного наполнителя - шунгита, а в качестве пластификатора - Унипласта.

Техническим результатом применения предполагаемого изобретения является повышение гомогенности структуры вяжущего, улучшение его адгезии к минеральным материалам, когезии, повышение температуры размягчения, растяжимости при 25 и 0°С и эластичности, что, в конечном итоге, улучшает физико-механические свойства полимерасфальтобетона, такие, как прочность на сжатие при 20 и 50°С, сцепление при сдвиге, трещиностойкость при низких температурах, благодаря высокому структурированию ПБВ за счет введения шунгита.

Предлагаемое полимерно-битумное вяжущее содержит битум, полимер СБС (блок-сополимер бутадиена и стирола), пластификатор - Унипласт, и тонкодисперсную добавку в виде шунгита, в соотношении компонентов, %: полимер СБС 3,15-3,5; Унипласт 1,5; шунгит 3-5; битум - остальное. Отличительным признаком в предлагаемой композиции является применение шунгита в качестве тонкодисперсной добавки. Шунгит, за счет наличия в его структуре фуллеренов имеет высокую концентрацию парамагнитных центров, которые повышают активность шунгита в окислительно-восстановительных реакциях, что, при использовании в полимерных материалах повышает их теплостойкость и стойкость к окислению готового продукта (полимерасфальтобетона). Кроме того, в состав шунгита входит органически растворимая фракция, содержащая в своем составе до 1,5% серы, входящей в состав органических серосодержащих кислот, спиртов, кетонов, альдегидов гуминовых кислот, которые могут действовать как поверхностно-активные вещества (ПАВ), улучшающие адгезию к минеральному материалу. Унипласт применяется вместо традиционно используемого индустриального масла. Он не содержит в своем составе минеральных масел и пожароопасных веществ, изготавливается из смеси продуктов переработки растительных масел и органических кислот, является нелетучим веществом, не оказывает отрицательного влияния на интенсивность старения органического вяжущего.

Способ приготовления предлагаемого вяжущего осуществляют следующим образом.

Вначале, на основе полимерно-битумного вяжущего, приготовленного по стандартной методике с пластификатором Унипласт, готовят полимерно-битумное вяжущее, содержащее 25-50% шунгита по отношению к массе ПБВ. С этой целью, ПБВ разогревают до температуры 160°С, вводят в эту массу шунгит, затем смесь перемешивают в течение 5 минут. После этого, в полученную композицию вводят остальное ПБВ, приготовленное на основе СБС и Унипласта, до доведения концентрации шунгита в нем 3-5 % и окончательно перемешивают при температуре 160°С до однородного состояния.

В таблице 1 приведены составы образцов приготовленных полимерно-битумных вяжущих, в таблице 2 - составы приготовленных на их основе ПБВ, наполненных шунгитом. В таблице 3 представлены результаты испытаний образцов № 1-12 в сравнении с прототипом.

Как видно, предлагаемое вяжущее превосходит прототип по растяжимости при 0°С и при 25°С, эластичности при 25°С, температуре размягчения и когезионной прочности, при этом достигается полная гомогенность вяжущего за счет введения шунгита, которая оценивалась по микрофотографиям, рис 1-2.

Из таблицы 3 также следует, что увеличение количества шунгита более 5% в составе ПБВ нецелесообразно, хотя введение 10% шунгита позволяет получить вяжущее, отвечающее нормативным требованиям, однако показатель глубины проникания иглы (пенетрация) не соответствует заявленной марке ПБВ 60. При использовании шунгита в количестве 3% этот показатель находится на нижней границе требований ГОСТ, поэтому уменьшение количества наполнителя также нецелесообразно.

Изучение влияния ПБВ, на основе термоэластопласта СБС, наполненного шунгитом, на свойства дорожного покрытия проводили на примере полимерасфальтобетона. Были заформованы образцы полимерасфальтобетона с концентрацией полимера СБС 3,5 и 3,15%, содержащие 5 % шунгита (наиболее рациональная концентрация). Составы представлены в таблице 4.

Влияние шунгита на свойства полимерасфальтобетонной смеси представлено в таблице 5.

Из табл. 5 видно, что введение шунгита в состав ПБВ, содержащего 3,5 и 3,15% СБС приводит к повышению прочности при 20 и 50°С, водостойкости, трещиностойкости и сдвигоустойчивости полимерасфальтобетона.

Введение 5% шунгита при уменьшении количества СБС с 3,5 до 3,15% (состав №5) позволяет получить полимерасфальтобетон, характеристики которого не уступают таковым для состава №2, содержащего 3,5% СБС.

Таким образом, при введении шунгита в состав ПБВ возможно сокращение количества СБС в составе смеси на 10% ( с 3,5 до 3,15%) без потери качества полимерасфальтобетона.

Полимерно-битумное вяжущее для дорожных и аэродромных покрытий, содержащее битум, полимер класса термоэластопластов - блок-сополимер бутадиена и стирола (СБС), пластификатор и тонкодисперсную добавку, отличающееся тем, что в качестве тонкодисперсной добавки используют шунгит, а в качестве пластификатора – Унипласт, при следующем соотношении компонентов, мас.%:

полимер (СБС) 3,15-3,5
пластификатор (Унипласт) 1,5
шунгит 3-5
битум остальное



 

Похожие патенты:
Изобретение относится к области дорожно-строительных смесей, в частности к получению современного материала для дорожного покрытия с улучшенными физико-механическими свойствами. Смесь включает следующие компоненты.
Изобретение относится к области строительства, в частности к способу изготовления модифицированного битумного вяжущего, композиции битумного вяжущего и применению прокаленного мелкодисперсного кокса при изготовлении асфальтобетонных смесей, применяемых для дорожных покрытий, рулонных кровельных и мембранных технологий для защиты зданий и мостов.
Изобретение относится к дорожно-строительным материалам, в частности к композиционным вяжущим составам на основе органических соединений для приготовления асфальтобетонных смесей, использующихся при строительстве и ремонте автомобильных дорог, мостов и аэродромов, а именно к резино-полимерно-битумному вяжущему и способам его получения.

Изобретение относится к способу получения битумов из асфальта пропановой деасфальтизации и может быть использовано в нефтеперерабатывающей, дорожной или строительной отрасли промышленности. Способ получения дорожного битума включает окисление смеси асфальта пропановой деасфальтизации с гудроном и остаточным экстрактом.
Изобретение относится к области дорожно-строительных смесей, в частности к получению современного материала для дорожного покрытия с улучшенными физико-механическими свойствами. Смесь включает следующие компоненты: составное вяжущее из одного битума первого ряда - БНД 90/130, БНД 60/90, БНД 40/60 совместно с одним из битумов второго ряда - БНД 200/300, БНД 130/200 с преобладанием в вяжущем битума первого ряда; составной армирующий фиброматериал из полиакрилонитрильного (ПАН) и базальтовых волокон с преобладанием в фиброматериале ПАН волокна; минеральный порошок, песок.

Способ изготовления мастики, согласно которому загружают в емкость диссольвера 17 м.ч. диоктилфталата и 0,5 м.ч.

Изобретение относится к дорожному и аэродромному строительству, а именно к технологии получения полимерасфальтобетонных смесей на основе нефтяных органических связующих, и может быть использовано при строительстве, ремонте и эксплуатации дорожных покрытий во всех дорожно-климатических зонах. Технический результат заключается в повышении адгезионных свойств органического связующего с минеральной частью полимерасфальтобетонной смеси, увеличении водостойкости, трещиностойкости полимерасфальтобетона, снижении себестоимости.

Изобретение относится к дорожному строительству, а именно к составам модификаторов для асфальтобетонной смеси, и может быть использовано при устройстве покрытий автомобильных дорог и мостов во всех климатических зонах. Технический результат заключается в снижении водонасыщения, повышении длительной водостойкости, прочности, трещиностойкости.

Полимерно-битумная композиция и способ ее получения предназначены для использования при строительстве и ремонте асфальтобетонных покрытий дорог, аэродромов и мостов. Битумно-полимерная композиция содержит битум нефтяной дорожный, бутадиен-стирольный термоэластопласт.

Изобретение относится к массе на основе битума для изготовления дорожного покрытия, содержащей обновитель, состоящий из жирного спирта или смеси из жирного спирта и жирной кислоты, при этом число атомов углерода жирной кислоты или жирного спирта составляет по меньшей мере 6 атомов С, самое большее 24 атома С.

Изобретение относится к биссилиламиносилил-функционализованным сопряженным диенам и их использованию при производстве каучуков. Предложен функционализованный сопряженный диен, выбираемый из группы соединений, описывающихся формулами (Ia), (Ib), (Ic), где R необязателен и при наличии представляет собой линейную или разветвленную, насыщенную или ненасыщенную гидрокарбиленовую группу, R1 выбран из одинарной связи, группы SiR7R8 и гидрокарбиленовой группы, необязательно содержащей одну или более групп SiR7R8, R2, R3, R4, R5, R7 и R8 идентичные или различные и представляют собой алкильную группу, содержащую от 1 до 10 атомов углерода.
Наверх