Полимерно-битумное вяжущее. Круглый стол: полимерно - битумные вяжущие Пбв полимерно битумное вяжущее кто делает

В данной работе произведена оценка влияния различных пластификаторов на показатели свойств битума, определено необходимое количество для разжижения вяжущего.

Проведен анализ качественных характеристик образцов полимерно-битумных вяжущих (ПБВ), приготовленных с использованием различных пластификаторов и полимеров. Установлено влияние пластификатора на склонность к старению и расслаиванию ПБВ.

Введение. Времена, когда дорожная отрасль была отстающим звеном в экономической цепочке страны остались, к счастью, позади. Сегодня - это динамично и интенсивно прогрессирующий производственный сегмент РФ, который с каждым годом набирает обороты и темпы развития. Увеличивается протяженность дорог с твердым покрытием, появляются новые технологии и материалы, ужесточаются требования к качеству и долговечности автомобильных дорог.

В свете этого, все чаще в проектную документацию на строительство и реконструкцию автомобильных дорог включаются полимерно- битумные вяжущие (ПБВ), для устройства покрытий из полимерасфальтобетонных смесей. Это связано с тем, что использование этого вяжущего позволяет уменьшить возникновение пластических деформаций и тем самым продлить срок службы покрытия . Актуальность и востребованность данного вида вяжущего на дорожно-строительном рынке РФ активизировали многочисленные исследования в этом направлении .

Безусловно, что наиболее целесообразно и эффективно для приготовления ПБВ применять битумы с пенетрацией 130–200 и 200–300 мм -1 , в этом случае не требуется пластификация, но это, к сожалению, не всегда возможно. И связано это не только с несовершенством битумов, производимых российскими нефтеперерабатывающими заводами (НПЗ). Есть золотое правило торговли, в соответствии с которым, «клиент – всегда прав!». А вот выполнить пожелания заказчика, варьируя исключительно соотношением битум/полимер, бывает невозможно. И, в этом случае, для достижения качественных показателей модифицированного вяжущего необходимым условием становится использование пластификатора.

При этом, любой дополнительный компонент в составе ПБВ это не только удорожание продукции, но и нарушение «хрупкого» равновесия в системе «битум-полимер», поэтому к выбору пластификатора надо подходить здравомысляще и аккуратно.

Основная часть. В работе, для постановки эксперимента был использован битум БНДУ 60 ОАО «Лукойл-Нижегороднефтеоргсинтез», показатели свойств, которого представлены в табл. 1, и полимеры: Кратон D 1101 и отечественный аналог SBS L 30-01 A. Из представленной таблицы видно, что битум полностью соответствует требованиям нормативного стандарта.

Таблица 1 – Физико-химические показатели битума БНДУ60/90

Очевидно, что получить эффективное ПБВ 60 из битума с пенетрацией 64 мм-1 не возможно. Будет наблюдаться недостаток легких фракций для набухания и растворения полимера в вяжущем. В связи с этим встал актуальный вопрос о необходимости использования пластификатора. В качестве пластификаторов рассматривались: мазут М-100, масло индустриальное И- 40, Азол 1101 и Унипласт.

В общем виде, эффективность растворения полимера в битуме зависит от:

• молекулярной массы полимера;
• размера частиц полимера;
• вязкости исходного битума и его группового состава;
• температурного режима приготовления ПБВ;
• продолжительности перемешивания вяжущего.

В работе было принято, что молекулярная масса, температурный режим приготовления и продолжительность перемешивания ПБВ вели- чины неизменные. Варьирование происходило за счет вязкости пластифицированного битума и полимера. Подбор составов ПБВ и исследование их свойств, производили по стандартной методике. Для оценки влияния различных пластификаторов на показатели свойств битума и определения необходимого их количества для разжижения вяжущего пластификатор вводился в количестве от 0 до 5 %, дальнейшее увеличение было не целесообразно с экономической точки зрения. Затем определялась вязкость битума, температура размягчения и потеря массы после прогрева. Полученные данные представлены в табл. 2, 3.

Таблица 2 – Динамика изменения условной вязкости битума от вида и содержания пластификатора

Таблица 3 – динамика изменения массы битума с пластификатором после прогрева

Исследуемые пластификаторы не оказали значительного влияния на температуру размягчения разжиженного битума, однако «лидером» в серии пластификаторов стало масло индустриальное. Для битума, пластифицированного маслом индустриальным характерна максимальная потеря массы после прогрева. Пластификатор не должен быть летучим. Наличие значительного количества летучих компонентов, в составе вяжущего определяет высокую скорость их испарения при прогреве, что является показателем склонности вяжущего к старению и способствует значительному изменению температуры размягчения. Минимальные показатели были получены при использовании мазута М-100 и пластификатора №4. Этот же пластификатор показал наилучший пластифицирующий эффект битума при содержании 3–4 %. Основная цель первого этапа эксперимента, путем разжижения битума выйти на его пенетрацию при температуре 25 °С в интервале 85–90 мм -1 , при которой становится возможным набухание, растворение и гомогени-зация полимера. В процессе интерпретации полученных результатов, за оптимальное содержание пластификатора в битуме принято: Мазут М-100 – 3,5 %; Масло И-40 – 4,5%; Азол – 3,5%; Унипласт 4 – 2,5%. Установленные концентрации пластификатора были использованы для дальнейшего подбора состава ПБВ-60. Оптимальные составы ПБВ, соответствующие соотношению «цена-качество», и показатели их свойств представлены в табл. 4.

Таблица 4 – Показатели свойств подобранных составов ПБВ 60

Как видно из табл. 4, при использовании полимера SBS L 30-01 A наиболее эффективные составы получены при работе с пластификатором No1. Если рассматривать серию экспериментов с полимером Кратон D 1101, то необходимо отметить, что при использовании индустриального масла был получен наиболее эффективный состав ПБВ 60 с позиции стандартных показателей качества. Очевидно, это связано с его значительным содержанием. Использование мазута в качестве пластификатора не позволило получить кондиционное вяжущее.

Не зависимо от вида полимера, получить вяжущие, отвечающие совокупности полезных свойств, удалось при использовании в качестве пластификатора «Азол» и «Унипласт», что связано с отсутствием в их составе минеральных масел и наличием органической кислоты, позволяющей им эффективно, в совокупности с битумом, растворять полимер.

Известно , что растворение с предварительным набуханием характерно только для веществ с достаточно большой молекулярной массой, при значительной разнице в скоростях диффузии смешиваемых веществ. Набухание отличается от обычного смешивания тем, что этот процесс односторонний. Молекулы растворителя проникают в свободное пространство между звеньями изогнутых цепей макромолекул полимера, раздвигая сначала отдельные участки, а затем макромолекулы. В то время, как полимер поглощает растворитель, макромолекулы СБС не успевают переместиться в жидкую фазу. После того, как цепи макромолекул достаточно отодвинуты друг от друга и ослаблено взаимодействие между ними, начинается диффузия макромолекул в фазе растворителя. Интенсивность и качество протекающих процессов определяют на выходе товарные свойства ПБВ.

Переход на новые требования к качеству используемых в дорожной отрасли материалов, обуславливает необходимость соответствия их не только отечественным стандартам , но и европейским требованиям . В частности, для ПБВ, становятся неотъемлемыми показатели расслоения и старения, табл. 5, особенно если речь идет о системе, в которой дополнительно присутствует пластификатор. При изучении стабильности свойств, приготовленных и исследуемых ПБВ, после нахождения в тубе, максимальное расслаивание наблюдается у образцов, приготовленных с использованием масла индустриального и полимера Кратон D 1101. Дефективность состава прослеживается не только при изучении расслаиваемости в тубе, но и при изучении устойчивости к старению, которая определялась по методу TFOT, старение в тонкой пленке. Наименьшей склонностью к проявлению дефектов характеризуются образцы, приготовленные на Унипласте и Азоле. В этом случае, расслоение и разница в показателях минимальны, не зависимо от полимера. Наивысшую склонность к деструктивным процессам (рас- слоению, старению) показали образцы, приготовленные с использованием масла индустриального, что в полной мере согласуется с данными табл. 2, 3, и является неопровержимым доказательством опасности его использования при приготовлении ПБВ с точки зрения потери качества продукции.

Таблица 5 – Склонность к деструкции подобранных составов ПБВ 60

Выводы. Как видно, наличие пластифицирующих компонентов в вяжущем, в ряде случаев, является необходимым условием на пути по- лучения качественного ПБВ. Однако, стоит от- метить, что именно пластификатор вносит основной вклад в процессы деструкции, проявляющиеся в виде расслоения и старения, оценку которой производили по изменению массы вяжущего и температуры размягчения после прогрева. Поэтому, одним из основополагающих требований к пластификаторам должно выступать свойство – максимально долго сохранять ими показатели, в идеальном исполнении до окончания срока использования композиции.

Таким образом, можно заключить, что при разработке составов ПБВ необходимо тщательно подходить к выбору совокупности системы «битум-полимер – пластификатор» так как существует вероятность их несовместимости, либо использовать специальные приемы, направленные на уменьшение их конкурирующей между собой способности.

Белгородский государственный технологический университет им. В.Г. Шухова.
Адрес: Россия, 308012, Белгород, ул. Костюкова, д. 46.
E-mail: [email protected]

Шеховцова Светлана Юрьевна, аспирант кафедры строительства автомобильных дорог и аэродромов. Белгородский государственный технологический университет им. В.Г. Шухова. Адрес: Россия, 308012, Белгород, ул. Костюкова, д. 46.
E-mail: [email protected]

Библиографический список

1. Quintero L.S., L. E. Sanabria, Analysis of Colombian Bitumen Modified With a Nanocomposite // Journal of Testing and Evaluation (JTE). 2012. Volume 40. Issue 7. PP. 93–97.
2. Marina Vysotskaya, Kuznetsov Dmitriy, Rusina Svetlana, Evgenia Chevtaeva Experience and Prospects of Nanomodification Using in Production of Composites Based on Organic Binders // 5 th International Conference NANOCON 2013 – Brno, Chech Repablik, EU. October 16 th -18 th 2013.
3. Полякова В.И., Полякова С.В. Особенности получения и применения полимерно- битумных вяжущих в дорожном строительстве // Дороги и мосты. 2013. № 3. С. 277–298
4. Лукаш Е.А., Кузнецов Д.А., Бабанин М.В. Эффективные асфальтобетонные смеси с использованием модифицированных наполнителей. Вестник Белгородского государственного технологического университета им. В.Г. Шухо- ва. 2013. № 6. С. 57–60.
5. Высоцкая М.А., Фёдоров М.Ю. Разработка наномодифицированного наполнителя для асфальтобетонных смесей. Вестник Белгородского государственного технологического университета им. В.Г. Шухова. 2013. № 6. С. 61–65.
6. Высоцкая М.А., Русина С.Ю. О перспективах использования нанотрубок при приготовлении полимер-битумного вяжущего // Дороги и мосты. 2014. №2. С.171–187.
7. Хозин В. Г., Низамов Р.К. Полимерные нанокомпозиты строительного назначения // Строительные материалы. 2009. №8. С. 32–35.
8. Аюпов, Д.А., Мурафа А.В. Модифицированные битумные вяжущие строительного назначения // Строительные материалы. 2009. №8. С. 50–51.
9. ГОСТ Р 52056-2003. Вяжущие полимерно-битумные дорожные на основе блоксополимеров. Введ. 01.01.2004. М.: Изд-во стандартов, 2003. 23 с.
10. EN 133399 Определение стабильности модифицированных битумов. Введ. 01.01.2015. М.: Изд-во стандартов, 2013. 12 с

ПРЕИМУЩЕСТВА:
ПБВ относительно БНД
1. Увеличение срока службы дорожных покрытий в 2–3 раза, с 6 лет при использование БНД, до 12–18 лет при использовании ПБВ;
1.1. Повышенная деформационная устойчивость. ПБВ относятся к классу эластомеров и поэтому отличаются от БНД: высокой эластичностью (более 70%), широким интервалом пластичности, повышенной прочностью при растяжении, более сильной адгезией с компонентами асфальтобетонной смеси. Эти свойства сохраняются и при низких температурах. В результате, дорожное покрытие построенное с применением ПБВ выдерживает повышенные нагрузки на дорожное полотно и обладает высокой трещиностойкостью при отрицательных температурах и большой цикличности замораживания-размораживания;
1.2. Повышенная коррозионная стойкость дорожных покрытий;
1.3. Снижает вероятность колеобразование на дорогах летом за счет более высокой температуры размягчения.
2. Существенное снижение затрат на эксплуатацию и текущий ремонт дорожных покрытий за счет увеличения срока службы.
3. Дает возможность продлить строительный сезон на 20–30%. Применение разжиженных ПБВ позволяет проводить строительные работы при температурах воздуха до –10°С.

ОПЫТ ПРИМЕНЕНИЯ:
ПБВ в РФ
В 1995г была начата реконструкция Московской кольцевой автодороги (МКАД). Согласно комплексу произведенных наблюдений за отдельными участками дороги, и полученным результатам увеличение срока службы покрытий произошло в 2–3 раза (Гохман, Комплексные органические вяжущие материалы на основе блоксополимеров типа СБС, стр. 231).
Расход ПБВ при строительстве 1 км верхнего слоя дорожного покрытия составляет ориентировочно 42 т, при устройстве поверхностной обработки 7 т. (при принятой ширине дороги 7 м). За период с 1995 по 2000 гг. при строительстве дорожных покрытий и устройстве поверхностных обработок было использовано 80 тыс. т ПБВ и охвачен 3000 км дорог. Каждый рубль дополнительных затрат дает не менее 5,12 рублей экономии, а удорожание стоимости всей дорожной одежды на 1км составляет 0,11%.

Гарантийный срок хранения ПБВ при температуре окружающей среды - один год со дня изготовления.

В результате модификации битумов полимерами с эластическими и пластическими свойствами получается полимерно битумное вяжущее (ПБВ). ПБВ – это качественно новый материал, применение которого позволяет продлить срок службы дорожных покрытий. Если провести сравнение ПБВ с обычными битумами, то можно отметить, что модифицированный продукт обладает целым комплексом новых свойств: трещиностойкостью, эластичностью, повышением прочности при растяжении, широким интервалом пластичности.

Производство полимерно битумных вяжущих

На сегодняшний день способы модификации битумов полимерами изучены и освоены в достаточной степени. Наладить выпуск ПБВ можно как на асфальтобетонных заводах с терминалом, так и на собственных производствах.

Получение качественных полимерно-битумных вяжущих (ПБВ) для последующего производства асфальтобетона не теряет своей актуальности вот уже на протяжении многих лет. В первую очередь это обусловлено тем, что в отличии от той же битумной эмульсии ПБВ до сих пор остаются продуктом, который не может долго сохранять свои свойства, т.е. быстро портиться.

ПБВ имеют тенденцию к расслоению, поэтому требуют эффективного перемешивания. Не стоит также забывать, что ПБВ, полученное с использованием СБС-полимеров, в условиях высоких температур подвергается медленному влиянию деструктивных процессов. Потеря свойств материала будет происходить тем быстрее, чем выше его текущая температура.

Это и является основной трудностью при работе с ПБВ, так как необходимо всегда обеспечивать как можно меньший промежуток времени между изготовлением и использованием вяжущего при получении асфальтобетонной смеси.

На сегодняшний день наиболее эффективным методом производства ПБВ можно считать процесс с использованием такого устройства, как коллоидная мельница. Она стала правопреемником обычной мешалки, которую ранее устанавливали в расходных емкостях. Сначала в эти емкости помещался битум, а затем засыпался полимер. Далее содержимое перемешивалось до тех пор, пока не происходило полное растворение полимера. В этом случае на время приготовления существенное влияние оказывает температура битума и эффективность мешалки.

Основная суть процесса сохранилась и до наших дней. Полимер растворяется в мальтеновой фракции битума, после чего образует оболочку, под которой находится нерастворенное ядро частицы. Главной задачей коллоидной мельницы является удаление набухшей оболочки и обнажение ядра для создания условия его растворения в битуме. Для полного растворения полимера необходимо обеспечить циркуляцию вещества через диспергатор.

Существуют также технологии, не предусматривающие многократное прохождение. В этом случае полимер попадает в мельницу один раз вместе с потоком битума, который пребывает практически в твердом состоянии. Проходя через зазор между ротором и статором, полимер измельчается до необходимого размера. На этом процесс не заканчивается – полученное вещество нужно перемешать до завершения всех процессов растворения частиц полимера.

Как видим, получение асфальтобетона и ПБВ – два отдельных производства с разной цикличностью. Это значит, что вначале нужно получить необходимое количество и только потом можно приступать к производству асфальта.

Применение полимерно битумных вяжущих

На дорожные покрытия возлагается функция обеспечения максимального сопротивления усталостным нагрузкам, а также устойчивости к изменению температурного режима. Модифицирование битумов – одно из наиболее перспективных направлений, позволяющих справиться с данными задачами.

Модифицированный битум по стоимости превышает битум обычный, но его доля в асфальтобетонном покрытии составляет всего 6%. Практические расчеты подтверждают, что подорожание прокладки километра дорожного полотна составит около 1%. Если учесть тот факт, что использование модифицированных битумов позволяет продлить срок службы дорожных покрытий в 2-3 раза, то экономическая целесообразность применения данного материала не вызывает никаких сомнений.

Немодифицированные битумы обладают определенными недостатками, к которым стоит отнести:

• высокую термическую чувствительность. Битум размягчается при высоких температурах и крошится при низких;
• плохие механические характеристики;
• низкую упругость;
• склонность к старению.

Именно эти недостатки и стимулировали проведение ряда исследований, которые показали, что полимерные материалы являются наилучшими модификаторами для повышения качественных показателей и эксплуатационных характеристик битумов.

Модифицированный битум образуется за счет объединения обычного битума и полимера. Такой материал способен обеспечить более высокий уровень качества, что выражается в улучшенных рабочих характеристиках при изменении температуры, улучшении эластопластических характеристик, улучшении когезии и адгезии с наполнителями, повышении сопротивления усталости материала, замедлении процессов старения.

Степень эффективности каждого из перечисленных преимуществ определяется видом битумной основы и полимера, а также особенностями применяемого технологического процесса.

Битум – это коллоидная субстанция с мицеллами асфальтенов, окруженными смолами и рассеянными в масляных фазах высокой вязкости (мальтенах). Специфические свойства битумов определяются именно наличием асфальтенов. На упругость и пластичность также оказывает влияние содержание смол и мальтенов.

Качественные смеси на основе битума должны сохранять сцепляющие и связующие свойства в текущих условиях на протяжении целого года. Поскольку битум – материал термически чувствительный, то он не может вести себя одинаково как при высоких, так и низких температурах. Именно поэтому битумы требуют модификации.

Полимерно-битумные вяжущие (ПБВ) готовят на основе вязких дорожных битумов введением полимеров - блок-сополимеров типа СБС, пластификаторов и ПАВ и предназначенны для применения при строительстве, реконструкции и ремонте дорог, мостов и аэродромов. в соответствии с требованиями настоящего стандарта по технологическому регламенту, утвержденному в установленном порядке.

Характеристика ПБВ

В зависимости от глубины проникания иглы при 25 °С ПБВ подразделяют на следующие марки: ПБВ 130, ПБВ 90, и ПБВ 60 При отгрузке продукции указывают марку ПБВ и обозначение настоящего стандарта, например ПБВ 90 по ГОСТ Р 52056.

По физико-механическим показателям ПБВ должны соответствовать требованиям и нормам, указанным в таблице. Перед испытанием ПБВ определяют его однородность. Если ПБВ однородно, проводят его дальнейшие испытания.

Транспортирование и хранение

Транспортирование и хранение ПБВ - по ГОСТ 1510 для вязких дорожных нефтяных битумов.

Температура нагрева ПБВ при транспортировании и хранении не должна превышать 160 °С. Время хранения ПБВ без перемешивания при температуре не выше 160 °С не должно превышать 8 ч. При необходимости хранения ПБВ в нагретом состоянии более 8 ч во избежание расслоения необходимо обеспечить его механическое перемешивание или эффективную циркуляцию с периодичностью не более 2 ч, которые следует начинать не позднее чем через 3 ч после начала хранения.

ПБВ транспортируют к месту применения в битумовозах, автогудронаторах или обогреваемых цистернах.

Транспортирование ПБВ длительностью более 3 ч в нагретом состоянии следует производить в битумовозах, оборудованных элементами нагрева вяжущего и обеспеченных битумными насосами, при этом не позднее чем через 3 ч после начала транспортирования битумовоз следует останавливать через каждые 2 ч и перемешивать ПБВ с помощью битумного насоса циркуляцией на себя.

После длительного хранения или транспортирования ПБВ допускается к применению только после перемешивания при 160 °С до однородного состояния и при соответствии показателей его свойств требованиям настоящего стандарта.

Минимально допустимая температура ПБВ при его разгрузке должна быть не ниже 140 °С.

Гарантии изготовителя

Изготовитель гарантирует соответствие качества ПБВ требованиям настоящего стандарта при соблюдении условий транспортирования и хранения.

Гарантийный срок хранения ПБВ при температуре окружающей среды воздуха - один год со дня изготовления.

По истечении гарантийного срока хранения ПБВ проводится повторный контроль качества, и только при получении положительных результатов принимается решение о применении ПБВ.

Изобретение относится к области химии и нефтехимического производства и может быть использовано для применения при строительстве, реконструкции и ремонте дорог, мостов и аэродромов в качестве полимерно-битумного вяжущего. Полимерно-битумное вяжущее (ПБВ) включает битум и мастичную композицию, содержащую асфальт, 94-97-процентный раствор серной кислоты и смесь диеновых углеводородов производства бутадиена и изопрена. Мастичная композиция дополнительно содержит ароматический экстракт селективной очистки нефтяных дистиллятов, образующий в смеси с асфальтом асфальтовую композицию, компоненты которой взяты в соотношении, мас.%: экстракт - 15-20, асфальт - остальное. Мастичная композиция дополнительно содержит полиметилсилоксановую жидкость при следующем соотношении компонентов, мас.%: раствор кислоты - 7-9, смесь диеновых углеводородов производства бутадиена и изопрена - 3,5-6, полиметилсилоксановая жидкость - 1-2. Вяжущее дополнительно включает асфальтовую композицию. Компоненты ПБВ взяты при следующем соотношении, мас.%: мастичная композиция - 20-30, асфальтовая композиция - 30, битум - остальное. Результат заключается в снижении «старения» дорожного покрытия на основе ПБВ и повышении долговечности. 2 з.п. ф-лы, 6 табл.

Изобретение относится к области химии и нефтехимического производства и может быть использовано для применения при строительстве, реконструкции и ремонте дорог, мостов и аэродромов в качестве полимерно-битумного вяжущего.

Полимерно-битумное вяжущее - композиционный материал, получаемый путем компаундирования (смешения) и гомогенизации вязких дорожных нефтяных битумов с блок-сополимерами, пластификаторами и поверхностно-активными веществами (ПАВ), выполняющий функцию вяжущего, замещая традиционные битумы при производстве асфальтобетонных смесей, применяемых при строительстве, реконструкции, ремонте дорог, мостов и аэродромов (ГОСТ Р 52056-2003 «Вяжущие полимерно-битумные дорожные на основе блок-сополимеров типа стирол-бутадиен-стирол. Технические условия»).

Известно полимерно-битумное вяжущее (ПБВ), включающее смесь вязкого дорожного битума с полимерами - блок-сополимерами типа стирол-бутадиен-стирол (СБС) в соответствии с ГОСТ Р 52056-2003. Полимерно-битумное вяжущее содержит блок-сополимер в количестве 2-4 мас. % и битум - остальное (Автомобильные дороги: СНиП 2.05 02-85. Приготовление и применение полимерно-битумного вяжущего. Утв. Госстроем СССР: Введ. 01.01.87. - Издание официальное). ПБВ может содержать дополнительные компоненты, например масло индустриальное (патент RU 2038360 С1. Лейтланд В.Г., Юмашев В.М., Гохман Л.М., Лапшин В.А., Броницкий Е.И. Битумное вяжущее для дорожного покрытия и способ его получения. 27.06.1995 г.). При изготовлении ПБВ на основе вязких битумов блок-сополимер добавляют в виде раствора в углеводородных растворителях (ксилол, сольвент, керосин, жидкий битум, гудрон). Для этого блок-сополимер предварительно растворяют в углеводородных растворителях без подогрева (при использовании керосина, ксилола, сольвента) или с незначительным нагревом (при использовании дизтоплива, битума или гудронов) в течение нескольких часов, затем перемешивают с битумом при температуре 90-160°C до получения однородной массы. При изготовлении ПБВ на основе маловязких и жидких битумов блок-сополимер добавляют в виде крошки. При этом крошку блок-сополимера подают непосредственно в котлы с битумом и перемешивают до однородного состояния при максимальной рабочей температуре исходного битума. Процесс приготовления полимерно-битумного вяжущего занимает 8-20 часов. По техническим показателям ПБВ на основе СБС соответствуют требованиям и нормам, указанным в таблице 1. Как видно из таблицы 1, в зависимости от значения пенетрации и других характеристик получаемого ПБВ вяжущие могут быть различных марок. Они получаются различными в зависимости от способа введения и количества введенного блок-сополимера СБС в битумы.

Недостатками данного ПБВ и способа его получения являются длительность изготовления ПБВ, расслоение продукта при длительном хранении и транспортировке, в связи с чем необходимо постоянное перемешивание через каждые 3 часа, большие энергозатраты для поддержание гомогенной среды продукта при Т=160°C. Кроме того, необходимость использования легких растворителей (ксилола, сольвента, керосина) при приготовлении полимерно-битумных вяжущих обуславливает взрыво- и пожароопасность процесса, так как температура вспышки используемых растворителей и полученных вяжущих существенно ниже значения температуры процесса приготовления вяжущего и температуры применения последнего. При подаче блоксополимера в виде крошки не наблюдается хорошего совмещения полимера с битумом, то есть структура вяжущего негомогенна несмотря на температуру его получения - 200-250°C. Негомогенная структура вяжущего приводит в конечном счете к образованию трещин в дорожном покрытии при температуре ниже минус 10°C.

Наиболее близким к заявляемому полимерно-битумному вяжущему является ПБВ «Битад» (ТУ 5623-005-16802026-96 Битумно-асмольное вяжущее для дорожного строительства «Битад». Технические условия), представляющее собой смесь мастики «Асмол» марки В с битумом марки БН 90/130. Оптимальное содержание «Асмола» в битуме БН 90/130 составляет 20±2 мас. % (ТУ 0258-037-16802026-2009 Мастичная композиция для антикоррозионных покрытий «АСМОЛ». Технические условия.). Продукт «Асмол» содержит поликонденсированный битум нефтяной (по ГОСТ 22245-90) или асфальт деасфальтизации гудрона пропаном (АПД) со смесью диеновых углеводородов производства бутадиена и изопрена (Абсорбент А-2) в присутствии серной кислоты, являющейся одновременно и окислителем, и катализатором. Основные характеристики продукта «Асмол» представлены в таблице 2. Технические характеристики ПБВ «Битад», получаемого на основе мастики «Асмол», указаны в таблице 3.

Недостатками данного ПБВ, принятого за прототип, являются длительность изготовления и высокие энергозатраты при производстве продукта. Кроме того, смесь подвержена вскипанию при изготовлении мастичной композиции, что приводит к частому выбраковыванию целевого продукта.

Задачей изобретения является совершенствование состава ПБВ, улучшение технологических параметров, приводящих к повышению выхода продукта, снижению времени протекания и энергозатратности процесса изготовления, повышение конкурентоспособности продукта за счет снижения его себестоимости.

Технический результат заключается в снижении «старения» дорожного покрытия на основе ПБВ, возникающего в результате до окисления ПБВ, и, как следствие, повышении долговечности за счет повышения гомогенизации и отсутствия вскипания в процессе приготовления ПБВ при использовании полиметилсилоксановой жидкости.

Указанный технический результат достигается тем, что полимерно-битумное вяжущее, включающее битум и мастичную композицию, содержащую асфальт, 94-97 процентный раствор серной кислоты H 2 SO 4 и смесь диеновых углеводородов производства бутадиена и изопрена (называемую Абсорбент А-2), согласно решению дополнительно содержит ароматический экстракт селективной очистки нефтяных дистиллятов, образующий в смеси с асфальтом асфальтовую композицию, компоненты которой взяты в соотношении, масс. %:

экстракт - 15-20,

асфальт - остальное;

мастичная композиция дополнительно содержит полиметилсилоксановую жидкость при следующем соотношении компонентов, масс. %;

асфальтовая композиция - 84-88,

раствор серной кислоты - 7-9,

смесь диеновых углеводородов производства бутадиена и изопрена - 3.5-6,

полимерно-битумное вяжущее дополнительно включает асфальтовую композицию, при этом компоненты полимерно-битумного вяжущего взяты при следующем соотношении, масс. %:

мастичная композиция - 20-30,

асфальтовая композиция -30,

битум - остальное.

Использован битум нефтяной дорожный марки БНД 60/90 и полиметилсилоксановая жидкость марки ПМС-100.

Таким образом, для приготовления мастичной композиции, входящей в состав ПБВ, вместо битума или асфальта деасфальтизации гудрона пропаном (АПД) используется асфальт в смеси с ароматическим экстрактом селективной очистки нефтяных дистиллятов, образующий асфальтовую композицию, в которой 15-20 мас. % экстракта, асфальт - остальное. Заявляемый продукт имеет характеристики, приведенные в таблице 4.

В составе мастичной композиции на основе асфальтосмолистых олигомеров использована полиметилсилоксановая жидкость, которая значительно снижает вскипание продукта, тем самым увеличивая объем загрузки реактора и, соответственно, конечный выход продукта.

Заявляемое полимерно-битумное вяжущее получают в две стадии. На первой стадии асфальт перемешивают с ароматическим экстрактом селективной очистки нефтяных дистиллятов и со смесью диеновых углеводородов производства бутадиена и изопрена (абсорбентом Абсорбент А-2) при температуре 100-115°C в течение 15-25 минут, затем в реакционную смесь добавляют полиметилсилоксановую жидкость и прикапывают серную кислоту в течение 10-30 минут. Полученную смесь перемешивают в течение 30-40 минут при температуре 120°C. Затем температуру постепенно повышают до 130°C и перемешивают смесь в течение 30-40 минут, после чего смесь нагревают до 140-145°C и проводят стабилизацию продукта в течение 30-40 минут. Процесс проводится при постоянном перемешивании.

На второй стадии полученную мастику смешивают со смесью битума БНД 60/90 с асфальтовой композицией (смеси асфальта и экстракта) при температуре 130-140°C в течение 30-50 минут. Благодаря более низкой температуре смешения компонентов на второй стадии по сравнению с приготовлением традиционных ПБВ, указанных в примере 1 (по СНиП 2.05 02-85 температура приготовления вяжущих - до 160°C), а также сокращению времени перемешивания компонентов достигается снижение энергозатратности процесса изготовления.

Составы мастик и полученных на их основе ПБВ с техническими характеристиками приведены в таблицах 5 и 6.

1. Использование нового компонента для приготовления модифицированной мастики и, соответственно, ПБВ - смеси асфальта с экстрактом селективной очистки нефтяных дистиллятов - позволяет снизить температуру протекания реакции и, следовательно, энергозатраты при изготовлении заявляемого вяжущего.

2. Использование полиметилсилоксановой жидкости, в частности марки ПМС-100, предотвращает вскипание реакционной смеси и повышает конечный выход продукта, а также увеличивает твердость и растяжимость продукта.

А-2 - смесь диеновых углеводородов производства бутадиена и изопрена, ПМС-100 - полиметилсилоксановая жидкость

Мастика №1 - мастика №5 - мастичные композиции по таблице 5.

1. Полимерно-битумное вяжущее, включающее битум и мастичную композицию, содержащую асфальт, 94-97 процентный раствор серной кислоты H 2 SO 4 и смесь диеновых углеводородов производства бутадиена и изопрена, отличающееся тем, что мастичная композиция дополнительно содержит ароматический экстракт селективной очистки нефтяных дистиллятов, образующий в смеси с асфальтом асфальтовую композицию, компоненты которой взяты в соотношении, мас.%:
экстракт - 15-20,
асфальт - остальное;
мастичная композиция дополнительно содержит полиметилсилоксановую жидкость при следующем соотношении компонентов, мас.%:
асфальтовая композиция - 84-88,
раствор кислоты - 7-9,
смесь диеновых углеводородов производства бутадиена и изопрена - 3,5-6,
полиметилсилоксановая жидкость - 1-2;
полимерно-битумное вяжущее дополнительно включает асфальтовую композицию, при этом компоненты полимерно-битумного вяжущего взяты при следующем соотношении, мас.%:
мастичная композиция - 20-30,
асфальтовая композиция - 30,
битум - остальное.

2. Полимерно-битумное вяжущее по п.1, отличающееся тем, что использован битум нефтяной дорожный марки БНД 60/90.

3. Полимерно-битумное вяжущее по п.1, отличающееся тем, что использована полиметилсилоксановая жидкость марки ПМС-100.

Похожие патенты:

Изобретение относится к строительным материалам и может быть использовано для дорожных, кровельных, изоляционных, герметизирующих работ. В способе приготовления резинобитумной композиции смесь резиновой крошки и битума активируют ультразвуком при соотношении, мас.%: резиновая крошка - 13-50, битум - остальное.

Изобретение относится к добавкам, которые предназначены для применения в битуме и модифицированном полимером битуме. Добавка получена путем смешивания друг с другом: (a) серы, (b) вулканизированного каучука, например отходов из вулканизированного каучука; (c) жирной кислоты и (d) битума.

Изобретение относится к составу и способу получения мастичной композиции, применяемой для защиты металлических поверхностей, резервуаров, бетонных и кирпичных поверхностей, а также в качестве компонента для производства антикоррозионных мастик, лаков, эмалей.

Изобретение относится к изоляционной композиции, включающей мастику, содержащую тяжелую нефтяную фракцию, абсорбент и окислитель. Причем композиция дополнительно содержит тяжелую нефтяную фракцию и зольные микросферы, взятые в соотношении, масс.%: тяжелая нефтяная фракция 42,5 - 45, мастика 42,5-45, зольные микросферы 10 - 15.

Изобретение относится к битумным эмульсиям и может быть использовано для антикоррозионной защиты стали и в дорожном строительстве. Катионная битумная эмульсия для антикоррозионной защиты стали, включающая битум, эмульгатор КАДЭМ-ВТ, кубовой остаток ректификации бензола, соляную кислоту, пеназолин К, дополнительно содержит синергическую смесь ингибиторов коррозии из 5,6,7,8-тетрахлорхинозолина, диэтил-S-(6-хлорбензоксазолинон-2-ил-3-метил)дитиофосфата, при следующем соотношении компонентов, мас.%: битум 55-60; эмульгатор КАДЭМ-ВТ 2,9-4,5; кубовой остаток ректификации бензола 10-11; соляная кислота 0,6-0,8; (диэтил-S-(6-хлорбензоксазолинон-2-ил-3-метил)дитиофосфат 0,3-0,4; 5,6,7,8-тетрахлорхинозолин 0,4-0,5; пеназолин К 0,4-0,9; вода остальное.

Изобретение относится к стабильным при хранении асфальтовым гранулам для дорожного покрытия, включающим сердцевину и оболочку, покрывающую сердцевину так, что гранула имеет максимальный размер от 1/16 до 2 дюймов, причем оболочка содержит водостойкий полимер или воск, или частицы, выбранные из неорганических частиц, частиц переработанного асфальтового покрытия и их комбинаций.

Изобретение относится к битумным эмульсиям, используемым в создании дорожных, кровельных и защитных покрытий. Битумная эмульсия включает битум, катионоактивный эмульгатор и кислоту или анионоактивный эмульгатор и щелочь, воду, отход процесса пиролиза углеводородного сырья - тяжелую пиролизную смолу (ТПС) плотностью 1060-1080 кг/м3, содержанием серы 4,5-5,5 мас.%, содержанием тяжелых ароматических соединений 54-55 мас.%, и дополнительно содержит квантовый активатор топлив при следующих соотношениях компонентов, мас.%: битум - 20,0-70,0, эмульгатор - 0,1-5,0, реагент для нейтрализации эмульгатора - 0,5-3,0, ТПС - 0,4-8,0, вода - остальное.

Группа изобретений относится к строительной технике и может применяться для ремонта кровли путем ее заливки горячей резинобитумной мастикой. Способ включает разогрев битума до температуры 90-120ºС в теплоизолированной емкости (1), добавление резиновой крошки и полиэтилена.

Изобретение относится к промышленному и гражданскому строительству, используется для защиты от коррозии наружных поверхностей магистральных трубопроводов, а также для покрытия гипсоволокнистых, древесно-стружечных плит и деревянных поверхностей от разрушающего воздействия окружающей среды.

Изобретение относится к применению от 2 до 6 масс.% восков Фишера-Тропша в сшитой битумно-полимерной композиции для улучшения устойчивости сшитой битумно-полимерной композиции к агрессивным химическим агентам.

Изобретение относится к дорожному строительству. Технический результат - более глубокое проникновение полимеризованного битума вглубь асфальтобетона с восстановлением утраченной эластичности и гибкости битумной составляющей дорожного покрытия, с эффективной изоляцией асфальтобетона от неблагоприятного атмосферного воздействия.

Изобретение относится к области дорожно-строительных материалов, касающихся составов смесей для изготовления асфальтобетонов, которые могут быть использованы при устройстве покрытий автомобильных дорог, аэродромов, мостового полотна, искусственных сооружений и т.п.

Изобретение относится к битумным композициям и может быть использовано для получения битумных композиций, применяемых в дорожном и аэродромном строительстве. Битумная композиция включает в себя смесь окисленного битума с нефтяным неокисленным нефтепродуктом, причем в качестве нефтяного неокисленного нефтепродукта используют тяжелый газойль каталитического крекинга при соотношении, соответственно, окисленный битум:тяжелый газойль каталитического крекинга 95-99:5-1 мас.%, причем окисленный битум имеет температуру размягчения равную или большую, чем температура размягчения конечного продукта. // 2554192

Изобретение относится к области битумов, в частности к битумно-полимерным композициям, использующимся в промышленности и/или в дорожном строительстве. Для получения композиции битум/полимер используют маточный раствор, не содержащий масла минерального происхождения, содержащий по меньшей мере одно масло растительного и/или животного происхождения, от 20 до 50 мас.% сополимера, основанного на конъюгированных диеновых единицах и ароматических моновиниловых углеводородных единицах, по отношению к массе маточного раствора, содержащий или не содержащий по меньшей мере один сшивающий агент, где указанное масло растительного и/или животного происхождения является кислотой, причем показатель кислотности, измеренный по стандарту NF EN ISO 660, составляет от 50 до 300 мг КОН/г.

Изобретение относится к эластомерному нанокомпозиту на основе C4-C7-изоолефина, обладающего улучшенными рабочими характеристиками и характеристиками смешивания. Нанокомпозит содержит сополимер, образованный из по меньшей мере одного C4-C7-изоолефинового мономера и мультиолефинового мономера, и нанонаполнитель, содержащий смектитовую глину с поверхностно-активным веществом.

Изобретение относится к области химии и нефтехимического производства и может быть использовано для применения при строительстве, реконструкции и ремонте дорог, мостов и аэродромов в качестве полимерно-битумного вяжущего. Полимерно-битумное вяжущее включает битум и мастичную композицию, содержащую асфальт, 94-97-процентный раствор серной кислоты и смесь диеновых углеводородов производства бутадиена и изопрена. Мастичная композиция дополнительно содержит ароматический экстракт селективной очистки нефтяных дистиллятов, образующий в смеси с асфальтом асфальтовую композицию, компоненты которой взяты в соотношении, мас.: экстракт - 15-20, асфальт - остальное. Мастичная композиция дополнительно содержит полиметилсилоксановую жидкость при следующем соотношении компонентов, мас.: асфальтовая композиция - 84-88, раствор кислоты - 7-9, смесь диеновых углеводородов производства бутадиена и изопрена - 3,5-6, полиметилсилоксановая жидкость - 1-2. Вяжущее дополнительно включает асфальтовую композицию. Компоненты ПБВ взяты при следующем соотношении, мас.: мастичная композиция - 20-30, асфальтовая композиция - 30, битум - остальное. Результат заключается в снижении «старения» дорожного покрытия на основе ПБВ и повышении долговечности. 2 з.п. ф-лы, 6 табл.