FI74719B - Foerfarande foer framstaellning av en organosilanhaltig asfaltmassa. - Google Patents

Description

Menetelmä organosilaanipitoisen asfalttimassan valmistami seksi 7471 9

Keksintö kohdistuu menetelmään organosilaanipitois-5 ten asfalttimassojen valmistamiseksi, jotka soveltuvat levitettäviksi esimerkiksi tiepäällysteiksi.

Organosilaanipitoiset asfalttimassat ovat tunnettuja eri julkaisujen perusteella.

DE-OS 30 28 365 kohdistuu bitumisideaineisiin, 10 jotka sisältävät vähintään yhtä organosilaania. Niitä valmistetaan sekoittamalla organosilaania 120~230°C:n lämpötilaan kuumennettuihin ja tällöin sulaneisiin bitumei-hin.

US-patentissa 4 036 661 on esitetty organosilaani-15 pitoisia asfalttimassoja. Myös tässä tapauksessa tapahtuu ensin silaanin lisääminen sulatettuihin bitumeihin, jotka sitten sekoitetaan mineraaliaineosien kanssa tie-päällysteiksi soveltuviksi asfalteiksi.

US-patentissa 4 036 661 on mainittu myös ohje, 20 että mineraaliaineosat voidaan ennen niiden sekoittamista bitumien kanssa käsitellä organosilaanin liuoksella. Ympäristön suojaussyistä ja kohonneen palovaaran vuoksi, jonka liuotinaine aiheuttaa, jää tämä menetelmämuunnos : teoreettiseksi laajennukseksi.

25 Organosilaanin lisäys perustuu kaikissa tapauksis sa bitumin ja asfaltin mineraaliaineosien välisen kiinni-tarttumisen parantamiseen.

Tunnetuissa menetelmissä esiintyy kuitenkin se epäkohta, että organosilaani täytyy lisätä kuumaan bitu-30 miin. Tämä aiheuttaa silaanin pitkäaikaisen termisen kuormitukseen, mikä kulloinkin aineen ominaisuuksien mukaan voi aiheuttaa ainehäviöitä ja ympäristön kuormittamista silaanin haihtumisen tai hajaantumisen vuoksi.

Keksinnön tehtävänä on löytää menetelmä organosi--· 35 laanipitoisten asfalttimassojen valmistamiseksi, missä menetelmässä ei esiinny näitä epäkohtia.

2 7471 9

Keksinnön kohteena on menetelmä organosilaanipitois-ten asfalttimassojen valmistamiseksi, jolle menetelmälle on tunnusomaista, että lisätään vähintään yhtä organosilaania hienojakoisena jauhemaisena seoksena, joka sisältää 30 - 60 5 painoprosenttia vähintään yhtä organosilaania ja 70 - 40 painoprosenttia nokea, raineraaliaineosiin ja tämä seos sekoitetaan sitten nestemäisen bitumin kanssa.

Mineraaliaineosat ovat materiaaleja, joita, jaettuina raekoon mukaan soraksi (raekoko 2-32 mm), murskehie-10 kaksi (0,09 - 2 mm) ja täyteaineeksi (= 0,09 mm), rakennusviranomaisten antamien teknillisten ohjeiden mukaan sekoitetaan bitumiin asfalttipäällysteen valmistamiseksi.

Sopivassa toteutusmuodossa voidaan täyteaineena käyttää hienojakoista epäorgaanista kiinteää ainetta, jolle or-15 ganosilaanipitoisen seoksen valmistamiseksi ruiskutetaan vähintään yhtä organosilaania tai joka muulla sopivalla tavalla kostutetaan.

Tällöin voidaan käsitellä asfalttipäällysteen valmistamiseen tarvittava täyteaine kokonaisuudessaan tai vain 20 osa siitä.

Jauhemaisen organosilaani/noki-seoksen, joka sisältää 30 - 60 painoprosenttia vähintään yhtä organosilaania kokonaismäärästä laskettuna, lisääminen soveltuu erikoisen hyvin asfalttimassojen valmistamiseen. Tämäntapaisen seok-25 sen valmistaminen voidaan suorittaa DE-patentissa 274 7277 esitetyn menetelmän mukaan. Organosilaani/noki-seos voidaan valinnan mukaan lisätä ensin yhteen aineosaan, edullisesti täyteaineeseen tai myös yhtä hyvin koko mineraaliainemää-rään.

30 Tällöin mitoitetaan organosilaani/noki-seoksen mää rä aina siten, että organosilaanin pitoisuus asfalttimas-sasta laskettuna on välillä 0,005 - 0,09 painoprosenttia.

Erikoisen sopivia ovat jauhemaiset seokset, jotka sisältävät yhtä tai useampaa kaavan : 35 (I) (Z-alk) -S H,0 .

m n 12-m) 3 74719 mukaista silaania, jossa Z tarkoittaa ryhmää R1 R1 R2 /l /2 /2 -Si-R , -Sl-R tai -Si-R , 5 \2 V \2 jolloin R* on 1 - 4 C-atomia sisältävä alkyyli, 2 R 1-4 C-atomia sisältävä alkoksi, alk on kaksiarvoinen 10 tyydytetty 1-4 C-atomia sisältävä alifaattinen hiilivety, m on 1 tai 2 ja n on välillä 1-6, kun m on 2.

Näistä silaaneista käytetään edullisesti yhdisteitä -sulfaani 15 bis-(3-trietoksisilyylipropyyli)-disulfaani -tetrasulfaani

Erikoisen sopiva keksinnön tarkoituksiin on myös jauhemainen rikaste, joka sisältää yhtä tai useampaa kaavan 20 (II) IINH2)a-R3-H(2.a))a-SiORi.p 25 mukaista silaania, jossa R* tarkoittaa 1-4 C-atomia sisältävää alkyyliä, 3 R tarkoittaa kolmearvoista tyydytettyä 1-4 C-atomia sisältävää alifaattista hiilivetyä, a on 1 tai 2 ja p on 1 tai 2.

30 Keksinnönmukaisia organosilaanipitoisia asfalttimas- soja voidaan mineraaliseoksen laadusta ja määrästä riippuvaisena käyttää valssatun asfaltin valmistukseen tierakennusta varten ja siellä myös erikoispäällysteiden valmistukseen esimerkiksi siltoja varten.

35 Niitä voidaan käyttää myös valuasfaltin valmistami seen tierakennusta tai maanpäällistä rakentamista (esimerkiksi tehtaiden lattioita ja betonilattioita) varten tai 4 74719 kattopäällysteiden, kattolaattojen, maasuojien valmistamiseen ajoneuvoja varten tai kaapelimassoina.

Sekoitettaessa organosilaani tai -silaanit mineraa-liaineosaan, joka sitten sekoitetaan kuuman bitumin kans-5 sa, saavutetaan huomattava ajallinen lyhennys käsiteltävän silaanin lämpörasitukseen tekniikan nykyiseen tasoon verrattuna. Lisäksi on tuskin havaittavissa haihtumishäviöi-tä, koska epäorgaaniseen kiinteään aineeseen adsorboitunut silaani ei haihdu niin helposti kuin nestemäinen silaani, 10 jota sekoitetaan kuumaan bitumiin.

Vähäinen lämpörasitus sallii myös organosilaanien taloudellisen käytön, joita tekniikan nykyisen tason mukaisen tekniikan mukaan voidaan lisätä bitumiin vain suurin ainehäviöin.

15 Yllättävästi ilmenee myös selvä parannus organosilaa- nista ja noesta muodostuvan keksinnönmukaisesti käytetyn seoksen vaikutukseen. On todettavissa, että esimerkiksi lähes saman lohkaisuvetolujuuden saavuttamiseen vaaditaan keksinnön mukaan vain puolet siitä organosilaanimäärästä, joka 20 tekniikan nykyisen tason mukaan täytyy lisätä kuumaan bitumiin.

1 Keksintöä esitellään edelleen seuraavien esimerkkien avulla.

Valmistetaan runsaasti soraa sisältävä asfalttibeto-25 ni 0/11, jonka sideainepitoisuus valitaan siten, että saadaan suuruusluokkaa 7 tilavuusprosenttia oleva ontelotila-vuus Marshall-koekappaleilla. Käyttäen 5,4 painoprosenttia tierakennusbetonia 80 saadaan seuraava annostustapa runsaasti soraa sisältävälle asfalttibetonille 0/11: 30 Murskehiekka ja hienosora 5 mm raekokoon asti muodos tuivat kvartsiittisesta harmaasta hiekkakivestä Osnabrueck'in alueelta saatuna. Erittäin happamena kiviainestyyppinä aiheuttaa se vaikeuksia sideainekalvon kiinnittymiselle kiviaineksen pintaan.

5 7471 9

Annostus Saatu paino-% paino-%

Sideainepitoisuus 5,4 5,4 5 Sideainelaatu B80 B80 Täyteaine kalkkikivijauhe Hehlen 7,0 Täyteaine 7,8 = 0,09 10

Kvartsiittimurskehiekka /0,09/0,25 8,3 < n nq ! c '0,25/0,71 14,0 ~ ϋ'ϋ* 1,5 lp,71/2 20,0 0,09 - 0,25 7,6 /72/5 22,0 0 25 - 0 71 14 0 F8 13'9 U,/l 14,ϋ ^8/11 14,0 0,71 - 2 20,0 15

Kvartsi i tt i sora 2-5 22,0 5-8 13,9 8-11 14,0 20 : Esitetystä koostumuksesta valmistetaan Marshall- koekappaleita, joiden ontelotilavuus vaatimusten mukaan on suuruusluokkaa 7 tilavuusprosenttia. Marshall-koekap-25 pateista määritetään lohkeamisvetolujuus.

Riittämätön yhteensopivuus kiviaineksen pinnan ja bitumin välillä ilmenee vesivarastoinnissa selvästi siten, että vesikalvo tunkeutuu sideainekalvon ja kiviaineksen pinnan väliin, mikä heikentää lohkeamisvetolujuut-30 ta ja ilmenee osaksi myös koekappaleiden tilavuuden kasvuna.

Lohkearoisvetokoe suoritettiin testausluokkaa I:n yleispuristimella käyttäen vakiota, 50 mm/min olevaa syöttönopeutta 25°C:n lämpötilassa. Tällöin saadaan lohkea-• 35 misvetolujuus lukuarvoyhtälöstä:

o _ 2P

: rjsz " .d.h 6 74719 jolloin P tarkoittaa suurinta painevoimaa newtoneissa, d on koekappaleen läpimitta millimetreissä ja h koekappaleen korkeus millimetreinä.

Tutkimustulokset on esitetty seuraavassa taulukos-5 sa 1. Taulukkoon sisältyy sideainetyyppi, annostus laskettuna sideainepitoisuudesta painoprosentteina, lisäystapa lisäysten mukaan bitumiin tai mineraaliseokseen.

Silaanina käytetään bis-(3-trietoksisilyylipropyyli)tet-rasulfaania (Si 69) tai kaupallista jauhemaista seosta, 10 joka sisältää kulloinkin 50 painoprosenttia Si 69:ää ja nokea, s.o. 0,5 painoprosenttia X50S vastaa 0,25 painoprosentin Si 69-osuutta.

Koe 1 on vertailukoe ilman silaanilisäystä.

15

Taulukko 1

Koe no 1235

20 Sideaine - Si 69 Si 69 X 50 S

Annostus - 0,25 0,5 0,5 ' lisäysaine - bitumi bitumi mineraali- seos : 25 : Bs z<N/mm2) ilman rasitusta 0,86 0,86 0,86 0,86 30 vesivaras- 48 h 0,45 0,68 0,68 0,81 toinnin 192 h 0,30 0,63 0,64 0,71 jälkeen 768 h 0,18 0,59 0,66 0,65 40°C:ssa 35 7471 9 7 ^z"arvon aleneminen % 48 h -47,7 -20,9 -20,9 -5,8 192 h -66,1 -26,7 -25,6 -17,4 768 h -79,1 -31,4 -23,3 -24,0 5

Osoittautuu, että asfalttimassalla, joka sisältää 0,5 painoprosenttia X50S:ää mineraaliseoksessa, tapahtuu lähes sama lohkeamisvetolujuuden aleneminen kuin sillä, 10 johon on sekoitettu suoraan 0,5 painoprosenttia Si 69 kuumaan bitumiin.

Claims (3)

7471 9

1. Menetelmä organosilaanipitoisen asfalttimassan valmistamiseksi, tunnettu siitä, että lisätään vä-5 hintään yhtä organosilaania hienojakoisena jauhemaisena seoksena, joka sisältää 30 - 60 painoprosenttia vähintään yhtä organosilaania ja 70 - 40 painoprosenttia nokea, mine-raaliaineosiin ja tämä seos sekoitetaan sitten nestemäisen bitumin kanssa.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tun nettu siitä, että käytetään hienojakoista seosta, joka sisältää vähintään yhtä kaavan (I) (Z - alk)S H~ m m n i-m 15 mukaista organosilaania, jolloin Z on R1 R1 R2 /l /2 /2 -Si-R , -Si-R tai -Si-R V V V R^ tarkoittaa 1-4 C-atomia sisältävää alkyyliä, R2 tarkoittaa 1-4 C-atomia sisältävää alkoksia, alk on kaksi-25 arvoinen tyydytetty 1-4 C-atomia sisältävä alifaattinen hiilivety, m on 1 tai 2 ja n on 1 - 6, kun m on 2.

3. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että käytetään hienojakoista seosta, joka sisältää vähintään yhtä kaavan 30 (II) (<SH2)a-R3-H(2.a,>p-Si0Ri-p mukaista organosilaania, jolloin 35 R1 tarkoittaa 1-4 C-atomia sisältävää alkyyliä, R^ tarkoittaa kolmearvoista tyydytettyä alifaattista 1-4 C-ato-mia sisältävää hiilivetyä, a on 1 tai 2 ja p on 1 tai 2. 7471 9