Комплексное структурированное битуморезиновое вяжущее для дорожного покрытия

Комплексное структурированное битуморезиновое вяжущее для дорожного покрытия

Реферат

Изобретение относится к производству дорожных строительных материалов, а именно к вяжущим составам на основе органических вяжущих, которые могут быть использованы при строительстве и ремонте автомобильных дорог и аэродромных покрытий.

Известно вяжущее, содержащее резиновую крошку и продукты очистки отработавших автомобильных масел. В этом случае резиновую крошку используют вместо фильтрующих зернистых материалов, применяемых при очистке автомобильных масел, с дальнейшим использованием ее при добавке битума в дорожном покрытии /заявка №2004110353/04 Российская Федерация, МПК С10С 3/04. Способ получения вяжущей композиции./ Тимершина P.P., Романовский В.Л., Агафонов Ю.М.; заявители: Тимершина P.P., Романовский В.Л. - №2004110353/04; заявл. 05.04.2004; опуб. 20.10.2005/ [1].

Основным недостатком является использование резины без девулканизации, которая в таком виде в битуме выполняет роль наполнителя. Такой состав в производстве асфальтобетонов может вызвать внутренние напряжения, связанные с упругоэластичными свойствами, вплоть до разрушения покрытия.

Известно вяжущее для дорожного строительства путем воздействия резиновой крошки и нефтяного гудрона при 180-210°С, в котором смесь резиновой крошки и обезвоженного нефтяного гудрона подвергают окислению кислородом воздуха при расходе воздуха 0,4-1,4 л/мин/кг в течение 12-16 ч при следующем соотношении компонентов, мас.%: резиновая крошка - 0,5-3,0; нефтяной гудрон - 97,0-99,5 /заявка №96118330/03. Российская Федерация, МПК⁶ С04В 26/26, C08L 95/00. Способ получения вяжущего для дорожного строительства. / Алексеев А.П., Басова С.П., Бембель В.М., Лапин Ю.П., Сафонов Г.А., Свистунов В.Ф., Леоненко В.В. Заявитель: Институт химии нефти СО РАН - №96118330/03; заявл. 12.09.1996; опуб. 20.01.1999/ [2].

Основным недостатком является использование высоких температур при длительной выдержке, соизмеримой по энергозатратам с производством окисленного нефтяного битума, а также малой долей используемого резинового компонента.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемому структурированному битуморезиновому вяжущему является вяжущее для дорожного строительства, в котором битум модифицируется полимерной структурирующей добавкой - резиновым термоэластопластом РТЭП 3,0-5,0 мас.% и ПАВ в виде триэтаноламина 0,7-2,4% /пат. 2186044 Российская Федерация, МПК⁷ С04В 26/26, C08L 95/00. Вяжущее для дорожного строительства. / Авторы и патентообладатели: Илиополов С.К., Болдырев В.И., Мардиросова И.В., Углова Е.В., Котов В.Л., Задорожний Д.В. Заявитель: Ростовский государственный строительный университет - №2000128842/03, заявл. 17.11.2000; опуб. 27.07.2002/ [3].

Основным недостатком указанного вяжущего является использование кондиционных материалов, и, следовательно, материал имеет высокую себестоимость.

Сущностью изобретения является повышение долговечности и снижение себестоимости асфальтовых покрытий, снижение затрат на их ремонт и эксплуатацию, а также утилизация многотоннажных отходов.

Техническим результатом изобретения является повышение долговечности комплексного вяжущего с улучшенными реологическими характеристиками, а также со значительным снижением себестоимости за счет увеличения сроков эксплуатации дорожного асфальтового покрытия и значительного снижения себестоимости за счет использования в качестве добавок отходов других производств, снижение энергозатрат.

Технический результат достигается тем, что в комплексное структурированное битуморезиновое вяжущее дорожного назначения для покрытия, содержащее девулканизированную резиновую крошку и органическое вяжущее - битум нефтяной дорожный, дополнительно вводят отходы водоочистки нефтеперерабатывающих предприятий - нефтешлам флотации, содержащий, мас.%: 50-70% - органической составляющей (в том числе по углеводородам: метановые - 75-90%; нафтеновые - 10-20%; ароматические - 3-10%); 50-30% - неорганической составляющей (в том числе по размеру частиц: менее 10 мк - 50-65%; менее 20 мк - 80-85%; менее 100 мк - 95-99%; более 100 мк менее 2%), с удельной поверхностью 880-920 м²/кг; при влажности не более 15-20% (свыше указанных в составе органической и неорганической составляющих); при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Битум	82,5-92,5
Резиновая крошка	7,5-2,5
Нефтешлам флотации	10-5

Полученный эффект достигается следующим. В результате высокотемпературной обработки в восстановительной среде битума происходит девулканизация мелкодисперсной резиновой крошки, которая приобретает свойства гомогенного полимерного вяжущего и при последующем введении в качестве адгезионной, пластифицирующей и структурирующей добавки нефтешламов водоочистки методом флотации образует новый вид вяжущего материала, отличающегося и от битума, и от битумнополимерных вяжущих.

Предложенное техническое решение отличается от прототипа тем, что комплексная модификация битума производится путем совместного введения резины и нефтешлама водоочистки. Это позволяет повысить долговечность вяжущего путем изменения структуры вяжущего на более устойчивую, типа «золь», по отношению к исходному битуму, увеличить адгезионные свойства, улучшить физико-механические показатели.

Резиновые отходы представлены в виде крошки, измельченных частей протектора отработавших свой срок эксплуатации автомобильных шин, с размером частиц менее 1 мм - 96%, от 1 до 1,5 мм - 4%. Нефтешлам представлен органической составляющей 50-70% (в том числе по углеводородам: метановые - 75-85%; нафтеновые - 10-20%; ароматические - 3-10%); неорганической составляющей - 50-30% (в том числе по размеру частиц: менее 10 мк - 50-65%; менее 20 мк - 80-85%; менее 100 мк - 95-99%; более 100 мк менее 2%), с удельной поверхностью 880-920 м²/кг. Подавляющее количество ПАВ находится в адсобированном состоянии на поверхности минеральной составляющей шлама согласно механизму флотационной очистки воды. Влажность нефтешлама составляет не более 15-20% (свыше указанных в составе органической и неорганической составляющих). Соотношение компонентов в комплексном структурированном битуморезиновом вяжущем дорожного назначения для покрытия следующее, мас.%: резина - 2,5-7,5%; нефтешлам флотации - 5-10%; битум до 100%.

Комплексное структурированное битуморезиновое вяжущее для дорожного покрытия испытано согласно ГОСТ 11501-92, ГОСТ 11506-88, ГОСТ 11507-78, по своим свойствам отвечает ГОСТ 22245-90. Исходный битум по своим свойствам соответствовал своей марке БНД 40/60 и отвечал нормам ГОСТ 22245-90 на битумы нефтяные дорожные вязкие.

Вяжущее готовилось в следующем порядке: первоначально битум нагревался до текучего состояния (130-140°С), затем вводилась резиновая крошка в количестве (25-50% от необходимого или 5-10% от массы модифицируемого битума), способном полностью покрыться слоем битума, и при постоянном перемешивании температура доводится до температуры девулканизации резины в восстановительной среде битума (свыше 180-235°С).

По мере растворения резины в битуме добавлялись последующие порции резины. Прогрев и перемешивание продолжается до полной гомогенизации материала. После достижения необходимой концентрации резины в битуме и частичного охлаждения до 110-120°С в битуморезиновое вяжущее постепенно при постоянном перемешивании (в количествах недопускающих излишнего пенообразования) вводится в необходимом количестве нефтешлам флотации процесса очистки сточных вод. В таблице представлены результаты испытания физико-механических свойств вяжущих по ГОСТ 22245-90.

Использование изобретения позволяет повысить до 1,5 раз долговечность структурированного вяжущего на основе битума, без изменения марки битума, а также снизить затраты на эксплуатацию и ремонт дорожного асфальтового покрытия на основе комплексного структурированного битуморезинового вяжущего. Кроме этого, оно способствует повышению межремонтных сроков, содействует защите окружающей среды за счет совместной утилизации отходов водоочистки нефтеперерабатывающих заводов методом флотации и вторичной резины протекторной части изношенных автомобильных шин.

Литература

1. Заявка №2004110353/04 Российская Федерация, МПК⁷ С10С 3/04. Способ получения вяжущей композиции./ Тимершина P.P., Романовский В.Л., Агафонов Ю.М. Заявители: Тимершина P.P., Романовский В.Л. - №2004110353/04; заявл. 05.04.2004; опуб. 20.10.2005.

2. Заявка №96118330/03. Российская Федерация, МПК⁶ С04В 26/26, C08L 95/00. Способ получения вяжущего для дорожного строительства. / Алексеев А.П., Басова С.П., Бембель В.М., Лапин Ю.П., Сафонов Г.А., Свистунов В.Ф., Леоненко В.В. Заявитель: Институт химии нефти СО РАН - №96118330/03; заявл. 12.09.1996; опуб. 20.01.1999.

3. Патент 2186044 Российская Федерация, МПК⁷ С04В 26/26, C08L 95/00. Вяжущее для дорожного строительства. / Авторы и патентообладатели: Илиополов С.К., Болдырев В.И., Мардиросова И.В., Углова Е.В., Котов В.Л., Задорожний Д.В. Заявитель: Ростовский государственный строительный университет - №2000128842/03; заявл. 17.11.2000; опуб. 27.07.2002.

Комплексное структурированное битуморезиновое вяжущее для дорожного покрытия, содержащее девулканизированную резиновую крошку и органическое вяжущее - битум нефтяной дорожный, отличающееся тем, что оно дополнительно содержит отходы водоочистки нефтеперерабатывающих предприятий - нефтешлам флотации, содержащий, мас.%: 50-70% - органической составляющей (в том числе по углеводородам: метановые - 75-85%; нафтеновые - 10-20%; ароматические - 3-10%); 50-30% - неорганической составляющей (в том числе по размеру частиц: менее 10 мк - 50-65%; менее 20 мк - 80-85%; менее 100 мк - 95-99%; более 100 мк менее 2%), с удельной поверхностью 880-920 м²/кг; при влажности не более 15-20% (свыше указанных в составе органической и неорганической составляющих), при следующем соотношении компонентов, мас.%:

битум	82,5-92,5
резиновая крошка	2,5-7,5
нефтешлам флотации	5-10