CS218184B1 - Asfaltové zmesi so zníženou teplotriou a deformačnou citlivosťou - Google Patents

Abstract

Vynález sa týká ďalšieho zlepšenia asfaltových spojiv pre využitie v stavebníctve. Vynález rieši skvalitnenie asfaltových zmesí znížením teplotnej a deformačnej citlivosti súčasným použitím plastomerov a elastomerov. Využívá sa kombinácia vlastností elastomerov (zlepšujú chovanie asfaltových zmesi pri záporných teplotách — obmedzenie trhlin) a plastomerov (zlepšujú vlastnosti asfaltových zmesi pri kladných vyšších teplotách — zamedzenie tvorby kol’ají a zabezpečenie rovinatosti). Takouto úpravou je možné vyrábať asfaltové zmesi, zabudované do stavebného diela, odolné proti velkým premávkovým zaťaženiam za extrémnych zimných a letných teplot. Túto úpravu je možné dosiahnuť niekolkými róznymi postupmi podlá účelu použitia. Zároveň je mož­ né podl’a účelu použitia měnit obsah a druhy použitých polymerných přísad. Predmet vynálezu móže byť využívaný v róznych odboroch stavebnej výroby (čestné, mostné, vodné, polnohospodárske stavitel’- stvo a pod.).

Description

2

Vynález sa týká asfaltových zmesí so zni-čenou teplotnou a deformačnou citlivosťoudo čestného krytu alebo horných podklado-vých vrstiev vozovky ciest a diafnic a asfal-tom stmelených vrstiev vozovky na most-ných objektoch. V ČSSR a krajinách RVHP sa doterazvyužívali buď polyolefinické plastomery(polyetylén, polypropylén, polyvinylacetáta iné) alebo elastomery (polymery na bázeizoprénu, butadiénu, styrénu a ich kopoly-mery alebo termoplastické kaučuky a iné)do asfaltových spojiv alebo do ich zmesís kamenivom v róznej konzistencii (tuhej,latexovej alebo rozpúšťadlovej) na skvalit-nenie ich technicko-mechanických paramet-rov. V případe použitia plastomeru do asfal-tových zmesí možno dosiahnuť poměrně vy-soké pevnosti bitúmenových zmesí a to aj zamaximálnych letných teplot, avšak na úkorzníženia zimných pružností, kedy takétokompaudáty praskajú pri opakovaných za-ťaženiach od dopravy alebo opakovanýchzmien teplot kladných a záporných. Ak saasfaltové zmesí upnavujú len elastomermizískajú sa poměrně pružné hmoty pri zníže-ných klimatických teplotách avšak pri ex-trémnych letných teplotách nemávajú vždyuspokojivé pevnostně charakteristiky.

Doterajší světový stav techniky pozná po-dobné kombinovanie hmot, avšak tieto sapoužívajú okrem róznych oborov plasťikár-skej technologie (kaučukárska) len na přípra-vu stavebnoizolačných asfaltov, ktoré sapoužívajú na výrobu pružných izolačnýchpásov (pozři napr. firemná literatúra AnicS.p.A. Miláno, Deztche offenbarugs schrift295 3602, Int. Cl.: C 08L-95/00 Holi undBender, Karsruhe a iné).

Vyššie uvedené nedostatky odstraňuje rie-šenie podl’a vynálezu, ktorého podstatou jeasfaltová zmes so zníženou teplotnou a defor-mačnou citlivosťou vyznačujúca sa tým, žeobsahuje od 70,0 do 99,0 hmotnostných %kameniva, od 1,0 do 30,0 hmotnostných %asfaltu od 0,01 do 6,0 hmotnostných % plasto-meru a od 0,01 do 6,0 hmotnostných % elas-tomeru. Používá sa asfalt čestný destilačhýal.ebo oxidačný s penetráciou pri -(-25 °C od20 do 210. Ako plastomer sa použije poly-vinylacetát, polyvinylbutyral a ich kopoly-mery, polypropylén, polyetylén a ich kopo-lymery. Ako elastomer sa použije prírodnýalebo syntetický kaučuk napr. izoprénový,butadienstyrenový, butadienový, butylový,etylenpr opy lenový, chlórprenový, polysulfi-dový a chlórsulfonovaný polyetylén, alebotermoplastický kaučuk styren-butadien-sty-renový a styren- oizopren-styrenový. Ako ka-menivo je možné použiť prírodné kamenivodrvené alebo ťažené alebo umělé kamenivoo zrnitosti do maximálneho zrna 63 mm.Je možné použiť kamenivo získané zo sta-rých asfaltových alebo dechtových zmesíkrytov vozoviek frézováním alebo predrve-ním, ako aj minerálně vlákna ako náhraduza kamennú múčku. Kamenivo splňa volenú čiaru zrnitosti plynulú alebo prerušovanúpódia účelu použitia výslednej asfaltovejzrnesi, pričom je možné s výhodou využívataj rozsah užších frakcií kameniva (napr. 0—4,0—16, 16—22, 32—63 a pod.).

Uvedeným postupom kombinovanej kom-paudácie asfaltových zmesí plastomerom aelastomerom je možné zabrániť rozhomogeni-zovaniu jednotlivých aditív od asfaltu a týmzabezpečit ich plné využitie. Aditíva sa móžudávkovat počas výrobného procesu asfalto-vej zmesi nástrekovou technológiou alebo akotuhé látky bežne známými postupmi dávko-vania práškových hmot.

Kombinovanou aditiváciou čestných asfal-tov destilačných alebo oxidačných plasto-mermi a elastomermi sa dosiahnu vyššie pev-nostně parametre, vhodnejšie materiálovécharakteristiky (modul pružnosti a deformá-cie) a predovšetkým požadovaná odolnostproti prvalým deformáciám asfaltom stmele-ných zmesí za extrémnych letných teplot prisúčasnom zvýšéní odolnosti proti tvorbě trh-lin, křehkého lomu a rozrušovaniu celistvostipovrchu a tým znížením pevnosti celej kon-štrukčnej vrstvy pri záporných teplotách.Příklad prevedenia. V nižšie uvedených tabulkách je v příkla-de vysvětlený skvalitňujúci efekt kombino-vanej kompaudácie asfaltov plastomermi aelastomermi, podlá přihlášky vynálezu, takna hlavných ukazovateloch spojiva ako ajna hlavných ukazovateloch zmesi s kameni- *vom (použitie v zmesi LA, mastixu alebo>AB). Z tabulky 1. pre kvalitativně ukazovateleasfaltového spojiva je vidieť, že rozsah plas-ticity sa zváčšuje už pri dávkovaní plasto-meru, tento rozsah sa však ďalej rozšiřujepo dávkovaní elastomeru. Bod maknutia sav oboch prípadoch zvyšuje, avšak bod láma-vosti sa čiastočne zlepšuje po přidaní elasto-meru do zmesi asfaltu s plastomerom. Vysokáduktílita póvodného asfaltu po dávkovaníplastomeru nepriaznivo klesá avšak po ďal-šom přidaní elastomeru sa vhodné zlepšujena požadované hodnoty. Penetnačné hodnotysa taktiež po dávkovaní polymerov postupnézlepšujú podl’a požiadaviek a zámerov apli-kácie pre to-ktoré stavebné dielo. Z příkladu podlá tabulky 2. vyplývá, žepoužitím kombinovanej kompaudácie základ-ného asfaltu AP — 45 polyetylénom (PE) 4,0 váhových dielov a elastomerom v latexo-vej formě — prírodný kaučuk (NR) v množ-stve 2,0 váhových dielov na 100 váhovýchdielov základného asfaltu v zmesi liatehoasfaltu sa zvyšuje jednak jeho odolnost protivyjazďovaniu kol’aje o 38 %, jednak odolnosťproti dynamickému zaboreniu trna o 17%,ako aj pevnosť v priečnom ťahu pri -j-5 °Co 10% v porovnaní s asfaltom Bx — 15,tento asfalt je u nás považovaný za najkva-litnejší z domácej výroby pre výrobu zmesítypu LA. Obdobné výsledky bolí dosiahnutépri kombinácii polyvinylacetátu (PVAC) abutylového kaučuku v latexovej formě (UR). 3 Tíab. 1. Príklad kombinovanej kompiaudácie tvrdšieho asfaltu eliaistomermi a plastomermi spojivoi v hmoit dleloch ' čisto vzorky 1 2i 3 4 5 — asfalt griad. A 200 100 100 . 100 '100 100 — polyetylén TI 200 — 6 6 — — polyvinylacetát PVAC — — —! 4 ,4 — koncentrovaný latex NR 65 % — — 4 — — — koncentrovaný latex IIR — — — — 4 penetrácia pri +25°C 42 30- 26 34 29 duktilita pri +25, °C nad 100 17 45 30 60 bod makinutia KG °C 52 65, 73 61 75 bol lámavosti — 13 — 9 — 11 — 10 — 12 rozsah plasticity °C 65 74 84 71 87

Tah. 2. Príkliad vplyvu kombinovanej kompaiudácie asfaltu AP-45 elastomerom a plastomerom v zmesi lia-teho .asfaltu., Porovnáni© je urobené k asfaltu Bx-15, domácej produkcie1 ako k optimálnemu asfaltu-tuzem-skému pre výrobu liateho asfaltu

Druh skúšky Druh používaného asfaltového spojiva Bx—15 AP—45 AP—45 + 4,0 % PE AP—45 + 6,0% PE AP—45+ 4,0% PE2,0% NR AP—45+ 4,0% PVAC4,0% SBR Pevnostněparametrevyjadrujúceodolnost zme-si liateho.asfaltu protipretvoreiniu,zistené podlá,druhu skúšky,vyjádřené v%' ku zmesiso spojivomBxJ15 Odolnost proti vyjazďovaniu kolaje skúškia na si-mulátore defor-mácií teplota +40 °C ,100,0 336,0 125,5 72,0 62,0 59,0 Odolnost protidynamickémuzaboreiniu trnana deformačnompulzátoreteplota +50 °C 100,0 368,8 157,5 89,0 83,0 185,4 Stanoveni©pevnosti vprieňnom tahupri, teplot© + 5°C ίοο,ο 52,7 89,4 100,0 110,0 117,0 Výrazné zvýšenie odolnosti proti vyjaz-ďovániu koTají zmesí liateho asfaltu s použi-tím spojiva AP — 45 upraveného polyetylé-nom a koncentrovaným latexom s róznymobsahom takto upraveného spojiva v porov-naní so spojivom tuzemskej produkcie Bx-15je uvedené na obrázku 1. Obrázok 1 zobra-zuje změnu híbky kol’aje při skúške vyjaz-ďovania kolají na vzorke LAS (liaty asfaltstrednozrnný). pri použití rozneho obsahuasfaltu AP — 15 modifikovaného 1,0 váho-vými dielmi polyetylénu a 2,0 váhovýmidielmi elastomeru NR — plné hrubé čiary;porovnávacia zmes bola vyrobená z asfaltuBitumax Bx-15 — čiarkované hrubé čiary.

Na zvislej osi je znázorněná híbka vyjaz-denej kolajje v mm, na‘vodorovnej počet1 opa*-,kovaných zatažení zaťažovacím kolesom.

Teplota počas skúšok je +40 °C. Obsahasfaltu bol 8,75 a 9,25 a 9,8 % v zmesi. Naj-menšie híbky kolaje boli dosiahnuté pri po-užití 8,75 % asfaltu AP — 45 modifikované-ho plastomerom a elastomerom v zmesi. V dalších tabulkách 3 a 4 je uvedený pří-klad skvalitňovacieho efektu kombinovanejkompaudácie mákšieho asfaltu pre použitieasfaltobetónových zmesí. Z tabulky 3 vidieť, že změny vlastností sú obdobné ako v predchádzajúcom případe. 4

Tab. 3. Příklad kombinovanej kompaudácie makšieho alsfaltu plastomermi a elastomermi spojivo v hmot. dieloch (%): číslo vzorky 1 2 ,3 4 — asfalt gnad. A 200 100 90 85 92 — amorfný polypropylén APP — 10 ilO 10 — termoplast, kaučuk, SBS 1 107 5 — koncentrovaný latex SBR — — — 8 penetrácla pni + 25 °C 176 165 105 107 duktilita pri + 25°C nad 100 34 62 nad 100 bod lámiavosti °C —2 01 —20 —25 —27 bod makmutiiai KG °C 42 45 62 64 noíasah plasticity °C 62 65 .87 91 Z příkladu podl’a tabulky 4 vyplývá, žepoužitím kombinovanej kompaudácie základ-ného asfaltu A 200 sa zlepšuje odolnosť zme-si asfaltobetónu jemnozrnného proti vyjaz-deniu kolaje o 36 % oproti porovnávacejzmesi s asfaltom A 80 pri zvýšení odolnostiproti účinku zmrazovacích cyklov (asfaltA 80 sa u nás bežne používá pri výroběasfaltobetónových zmesí).

Na obrázku 2 sú navzájom porovnávanézmesi asfaltobetónu jemnozrnného s róznymspojivom. Zmes 1 je so spojivom A 80, zmes2 je so spojivom A 200, zmes 3 je so spojivomA 200 aditivovaným 10% APP, zmes 4 jeso spojivom A 200 aditivovaným 10% APPa 5 % termoplastického kaučuku Carixlex1 107 a zmes 5 je vyrobená so spojivomA 200 aditivovaným 10% APP a 8% SBR.Na zvislej osi je vynesená híbka vyjazdenejkol’aje v mm a na vodorovnej počet opako-vaných zatažení zaťažovacím kolesom. Teplo-ta počas skúšok je —(—40 °C.

Obsah asfaltu v zmesi bol vo všetkých prí-padoch 6,0 %. Najmenšej kol’aje bolo do-siahnuté pri zmesi označenej 5.

Pre vlastnú stavebná výrobu je možné ako příklad použitia pri výrobě kompaudovánýchasfaltom tmelených zmesí uviesť nasledov-ný časový režim práce šaržovej miešačky:sekunda nultá .... dávkovanie kamenivasekunda prvá.....začiatok dávkovania as- faltu s obsahom plasto-meru (například PE, PP)— proces prebieha pod-l’a běžného režimu dáv- , kovania klasických as- faltov sekunda štvrtá .... začiatok dávkovaniadruhého polymeru —elastomeru, ktorý móžebyť vo formě tekutej(latexová alebo rozpúš-ťadlová forma) aleboformě tuhej sekunda trinásta . . . začiatok dávkovania fi-leru sekunda štyridsiata až šesťdesiata.....ukončenie obalovania, odoberaniie hotovej cest-nej zmesi skvalitnenejplastomerom a elasto-merom.

Tab. 4. Příklad vplyvu kompaudácie asfaltu A 200 elastomenoím a plastomerom v zmesi asfaltobetónu jem-noznnného inia odolnosť proti, tvorbě trvalých deformácií a zvýšenie odolnosti proti zmnazovacím cyklom

Sledovaný ukiazovatel Druh použitého' asfaltového spojiva A 80 A 200 A 200+/10 %APP A 200 +10 %APP+5 %Oariflex A) ,200+íl»%APP+ 8%íSBR Miaximálna híbka kolaje pri skúške vy-jazdovania koliají na simulátore deformá-cií pri +40i°C (mm) +5 12,0 6,3 3,5 .2;,9 Maximálně dinamické zaboťenie trna nadeformačnom pulzátore pri +50 °C (mm) 5,6 13,1 ,10,1 5,2 3,3 Zníženie mieny tuhosti pódia Marshallapo 50-tioh zmnaziořvacích cykloch (+20 °C,—20 °C) vyjádřené v % póvodnej mierytuhosti (%) (60,0 '70,0 ,53,0 ,72,0 75,0

Claims (5)

5 Dávkovanie elastomeru v tekutej forměsa uskutečňuje cez speciálně upravenu dáv-kovaciu dýzu, dávkovači okruh je pod stá-lým tlakom a dýza sa otvára na zvolená dobupódia potřebného množstva, pričom je po-třebné zabezpečiť, aby jeho dynamická vis-kozita bola 10—20 P. Dávkovanie elasto-meru v tuhej formě do miešača je možnézabezpečiť například pomocou šnekovéhopodávacieho zariadenia, pričom je potřebnézabezpečiť aby maximálně zrno nebolo váč-šie ako 1,5 mm. Oba typy dávkovacieho za-riadenia sa napoja na elektrická regulačnúa ovládaciu sústavu tak, aby bolí závislé odλ ostatných operácií na obafovni. Takýto po- stup je vhodný vtedy ak je plastomer dávko-vaný do asfaltu na konci výrobného procesuasfaltu alebo je dávkovaný do asfaltu, ktorýje uskladněný v zásobníkoch obalovně v te-kutom stave. Je potřebné zabezpečiť homo-genitu takejto zmesi například pomocou tr- valého prečerpávania medzi dvorná zásobník-mi. V tomto případe je možno použiť poly-mery v tuhej, latexovej alebo rozpúšťadlo-vej formě. Je možné voliť aj taký postup, že sa plas-tomer aj elastomer dávkuje do miešača sú-časne, přitom je ale potřebné zabezpečiťdvojité dávkovače (dýzy, šnek) a dva oddě-lené okruhy dávkovania týchto polymerov. Vynález možno využiť v cestnom, most-nom a vodnom stavitefstve ako aj v staveb-noizolačnej technologii najma na asfaltovýchkrytech, ktoré sú namáhané velkým doprav-ným zatažením pri súoasnom pósobení ex-trémnych teplot, t. j. v tých prípadoch, kedysa požadujú pružnejšie asfaltové kryty v zi-mě a súčasne odolnejšie proti trvalým de-formáciám v lete. V stavebnoizolačnýchtechnológiách možno vynález využiť na ná-strekové technologie stavebnoizolačné. PREDMET VYNÁLEZU

1. Asfaltová zmes so zníženou teplotnoua deformačnou citlivosťou vyznačujúca satým, že obsahuje od 70,0 do 99,0 hmot-nostných % kameniva, od 1,0 do 30,0hmotnostných % asfaltu, od 0,01 do 6,0hmotnostných % plastomeru a od 0,01 do6,0 hmotnostných % elastomeru.

2. Asfaltová zm.es podlá bodu 1 vyznačujú-ca sa tým, že asfaltom je čestný asfaltdestilačný, alebo oxydačný s penetrácioupri teplote +25 °C 20 až 210.

3. Asfaltová zmes podlá bodu 1 vyznačujúcasa tým, že plastomerom je polyvinylace-tát, polyvinylbutyral a ich kopolymery,polypropylén, polyetylén a ich kopolyme-ry·

4. Asfaltová zmes podfa bodu 1 vyznačujúcasa tým že elastomerom je prírodný alebosyntetický kaučuk napr. izoprénový, buta-dienstyrénový, butadienový, butylový,etylénpropylénový, chlórprénový, poly-sulfidový a ehlorsulfonovaný polyetylén,alebo termoplastický kaučuk styren- buta-dien-styrenový a styrenisopren-styreno-vý.

5. Asfaltová zmes podl’a bodu 1 vyznačujúcasa tým, že kamenivom je prírodné kame-nivo drvené a/alebo ťažené a/alebo umělékamenivo o zrnitosti od 10'6 do 63 mmalebo vhodné volených fnakcií z tohtointervalu zrnitosti. 1 výkres i