PL167217B1

PL167217B1 - Mieszanka mineralno-bitumiczna do napraw nawierzchni sposobem “na zimno" i sposób wytwarzania mieszanki mineralno-bitumicznej do napraw nawierzchni sposobem "na zimno"

Info

Publication number: PL167217B1
Application number: PL29283691A
Authority: PL
Inventors: Kazimierz Alama; Janusz Zawadzki; Zbigniew Niedzielski; Konrad Jablonski; Hanna Walecka; Ryszard Golaszewski; Bozena Andraka; Kazimierz Kowalczyk
Original assignee: Inst Badawczy Drog I Mostow
Priority date: 1991-12-18
Filing date: 1991-12-18
Publication date: 1995-08-31
Also published as: PL292836A1

Abstract

1. Mieszanka mineralno-bitumiczna do napraw nawierzchni sposobem "na zimno", znamienna tym, że składa się z 85-100% m/m, korzystnie 92-98%, kruszywa mineralnego w postaci grysów, otoczonego lepiszczem bitumicznym i 0-15% m/m, korzystnie 2-8%, wypełniacza mineralnego, przy czym lepiszczemjest emulsja kationowa asfaltu drogowego o penetracji w temperaturze 25°C od 30-200x0,1 mm, korzystnie od 60-90x0,1 mm, upłynnionego mieszanką olejów destylującą w temperaturze do 280°C nie mniej niż 20% i w temperaturze powyżej 315°C nie mniej niż 40% do lepkości umownej BTA w temperaturze 25°C 5-100s, korzystnie 15-50s. 4. Sposób wytwarzania mieszanki mineralno-bitumicznej do napraw nawierzchni sposobem "na zimno", znamienny tym, że kruszywo mineralne zestawia się z dwóch lub trzech sąsiednich frakcji grysów, korzystnie pochodzących z tej samej skały, w proporcji zapewniającej wzajemne klinowanie się ziarn i po wymieszaniu w temperaturze otoczenia dodaje się emulsję kationową asfaltu drogowego o penetracji w temperaturze 25°C od 30-200x0,1 mm, upłynnionego mieszanką olejów destylującą w temperaturze do 280°C nie mniej niż 20% i w temperaturze powyżej 315°C nie mniej niż 40% do lepkości umownej BTA w temperaturze 25°C 5-1 OOs, korzystnie 15-50s, którą miesza się z kruszywem a po około 1 /4 przewidzianego czasu mieszania dodaje się wypełniacz mineralny i dalej miesza az do uzyskania całkowitego otoczenia ziarn kruszywa.

Description

Przedmiotem wynalazku jest mieszanka mineralno-bitumiczna do napraw nawierzchni sposobem na zimno i sposób wytwarzania tej mieszanki.

Dotychczas w kraju uszkodzenia nawierzchni w postaci ubytków wypełnia się asfaltem lanym ewentualnie mieszanką mineralno-bitumiczną zagęszczaną sposobem na zimno lub metodą utrwalania.

Sposoby te są technicznie niedogodne z następujących powodów:

- przy stosywaniu asfaltu laneuo, ktgry wytw arzanyrzst w specjalnem kotle mieszająeotransportującym o pojemności około 2 m³ przez okres co najmniej 8 h, cała wyprodukowana

167 217 ilość powinna być wykorzystana w stanie gorącym, to jest w tym samym dniu, bezpośrednio po wytworzeniu.

- przy stosowaniu mieszanek mineralno-bitumicznych, zagęszczanych na gorąco, które są produkowane w specjalnych wytwórniach o wydajności od 25 do 250 ton na godzinę również konieczne jest wykorzystanie każdej wyprodukowanej partii bezpośrednio po wytworzeniu, tj, w tym samym dniu przed ostygnięciem a poza tym uformowanie warstwy z tej mieszanki wymaga natychmiastowego zagęszczenia odpowiednim walcem drogowym.

- przy stosowaniu do napraw metody utrwalania powierzchniowego wymagane jest dostarczenie na miejsce wbudowania oddzielnie kruszywa i oddzielnie lepiszcza w specjalnej skrapiarce.

Trudnością w stosowaniu tych znanych metod napraw jest wymaganie aby temperatura otoczenia była dodatnia, a miejsca naprawiane były suche i dodatkowo dla utrwaleń powierzchniowych w przypadku stosowaniu lepiszczy innych niż emulsje, konieczne jest wykonywanie napraw w temperaturach otoczenia odpowiednio wysokich, zależnie od lepkości stosowanego lepiszcza.

Do wykonywania napraw doraźnych nawierzchni drogowych nawet w porze zimowej, tj. w okresie gdy nie produkuje się standardowych mieszanek mineralno-bitumicznych ani też standardowych lepiszczy bitumicznych jak również nie wykonuje się powierzchniowych utrwaleń, najbardziej przydatna jest mieszanka mineralno-bitumiczna o właściwościach eksploatacyjnych nie gorszych od mieszanek uzyskiwanych wyżej opisanymi metodami ale nadająca się do magazynowania, co najmniej przez kilka tygodni, w pryzmach lub w szczelnych pojemnikach po kilkadziesiąt kilogramów i nadająca się do wbudowania w miejscach uszkodzeń i ubytków nawierzchni bez podgrzewania. Mieszanka ta powinna nadawać się do zagęszczania lekkim sprzętem ręcznym lub mechanicznym.

W innych krajach europejskich stosowane są do tego celu mieszanki mineralno-bitumiczne nie skawalające się podczas magazynowania. Mieszanki te wytwarza się w ten sposób, że kruszywo mineralne bez wypełniacza otacza się asfaltem drogowym upłynnionym olejem pochodzenia naftowego lub asfaltem drogowym fluksowanym olejem pochodzenia węglowego zwykle w temperaturze około 70°C. Mieszanki te mogą być magazynowane w stanie nie skawalonym do kilku tygodni w pryzmie kilkudziesięciu tonowej. Okres magazynowania zależy od intensywności odparowania zastosowanego upłynniacza - oleju. Mieszanki tego rodzaju, wyprodukowane z zastosowaniemjako lepiszcza drogowego asfaltu upłynnionego olejem frakcji naftowej, były w Polsce doświadczalnie stosowane do napraw nawierzchni drogowych w latach sześćdziesiątych jednak nie rozpowszechniono tej metody, głównie z powodu zwiększonych zagrożeń bezpieczeństwa pracy i niezadowalających parametrów jakościowych, zwłaszcza nadmiernego starzenia. W krajach, w których ze względu na łagodny klimat możliwe jest stosowanie do wytwarzania mieszanek nie skawalających się kruszywa jednofrakcyjnego , bez stawiania ograniczenia odnośnie do wielkości wolnej przestrzeni, są również używane zamiast asfaltów upłynnionych lub fluksowanych asfaltowe emulsje wodne, zwłaszcza kationowe. Niedogodnością tej metody jest występowanie przedwczesnego rozpadu emulsji w przypadku zróżnicowanego pod względem chemicznym kruszywa lub większego zróżnicowania uziamienia kruszywa i w następstwie brak otoczenia błonką lepiszcza ziarn grubych oraz utrata urabialności mieszanki.

Przeprowadzone prace laboratoryjno-badawcze wykazały, że można wytworzyć mieszankę mineralno-bitumiczną do napraw nawierzchni sposobem na zimno, spełniającą wymagania eksploatacyjne i nadającą się do magazynowania, z kruszywa, lepiszcza bitumicznego i wypełniacza, pod warunkiem właściwego dobrania składu mieszanki mineralnej i zastosowania do otoczenia jej składników specjalnego lepiszcza zgodnie z wynalazkiem.

Mieszanka według wynalazku składa się z 85-100% m/m, korzystnie 92-98%, kruszywa mineralnego w postaci grysów, otoczonych lepiszczem bitumicznym i 0-15% m/m, korzystnie 2-8%, wypełniacza mineralnego, przy czym lepiszczem jest emulsja kationowa asfaltu drogowego o penetracji w temperaturze 25°C od 30-200x0,1 mm, korzystnie od 60-90x0,1 mm, upłynnionego mieszanką olejów destylującą w temperaturze do 280°C nie mniej niż 20% i w

167 217 temperaturze powyżej 315°C nie mniej niż 40% do lepkości umownej BTA w temperaturze 25°C 5-100s, korzystnie 15-50s.

Emulsja kationowa zawiera emulgator typu dwuaminy tłuszczowej w ilości 0,2-0,4 cz. wag. ewentualnie poliaminy tłuszczowej w ilości 0,3-0,6 cz, wag. i charakteryzuje się kwasowością pH od 3 do 5, korzystnie od 3,5 do 4,5, zawartością wody w ilości 35-45%, korzystnie 40-45%, lepkością w temperaturze 20°C poniżej 30°E, korzystnie poniżej 12°E.

Korzystne jest, aby mieszanka mineralno-bitumiczna zawierała wypełniacz mineralny aktywizowany, korzystnie emulsją kationową tą, którą jest stosowana do otoczenia kruszywa. Aktywizację wypełniacza wykonuje się mieszając go z wodą do uzyskania konsystencji ciastowatej i następnie z emulsją w ilości od 0,03 do 1,0, korzystnie 0,5 objętości ziarn wypełniacza i miesza się aż do uzyskania jednorodności.

Sposób wytwarzania mieszanki mineralno-bitumicznej polega na tym, że kruszywo mineralne zestawia się z dwóch lub trzech sąsiednich frakcji grysów , korzystnie pochodzących z tej samej skały, w proporcji zapewniającej wzajemne klinowanie się ziarn i po wymieszaniu w temperaturze otoczenia dodaje się emulsję kationową asfaltu drogowego, którą miesza się z kruszywem a po około 1/4 przewidzianego czasu mieszania dodaje się wypełniacz mineralny i dalej miesza się aż do uzyskania całkowitego otoczenia ziarna kruszywa.

Jako wypełniacz stosuje się mączkę ze skał wapiennych ewentualnie popiół lotny.

Mieszanki wykonane według wynalazku magazynowane w okresie nawet dłuższym niż trzy miesiące w pryzmach lub w workach foliowych były urabialne i nadawały się do formowania warstw w miejscach naprawianych ubytków nawierzchni drogowych bez podgrzewania. Wykonane naprawy nie odkształcały się pod wpływem ruchu samochodowego i nie zaobserwowano odmycia lepiszcza z ziarn kruszywa.

Przykłady

Przykładowe składy mieszanek i ich właściwości przedstawia tabela

Lp	--—-—___~Skład i ocena mieszanki Składniki i właściwości mieszanki———	Oznaczenia mieszanki
1	2	3	4	5
1. 1.1.	Skład w cz.wag. suchej masy-bez wody Mieszanka grysów: bazalt. 2/4 mm i 4/6,3 mm suchych lub wilgotnych	94	89
1.2.	Mieszanka sucha z grysów 2/4 mm i 4/6,3 mm uzyskanych z kruszenia żwiru			94	89
1.3.	Mieszanka wilgotna z grysów 2/4 mm i 4/6,3 mm uzyskanych z kruszenia żwiru					94
1.4.	Lepiszcze asfaltowe z emulsji kationowej	6	6	6	6	6
1.5.	Wypełniacz wapienny aktywizowany lepiszczem asfaltowym z emulsji kationowej		5		5
2. 2.1.	Właściwości Otoczenie lepiszczem ziarn kruszywa	całkowite	całkowite	całkowite	całkowite	częściowe
2.2.	Urabialność po wytworzeniu do formowania warstwy sposobem na zimno	b. dobra	dobra	b. dobra	dobra	zła
2.3.	Urabialność po 4 tygodniach magazynowania w pojemniku do formowania warstwy sposobem na zimno	b. dobra	dobra	dobra	dobra	zła
2.4.	Odmycie lepiszcza z ziarn kruszywa po 5 min. gotowania w wodzie mieszanki poddanej 7 cyklom zamrażania	5	0	30	20
2.5.	Stabilność mieszanki po wbudowaniu w nawierzchnię	dobra	dobra	dobra	dobra	-

167 217

Emulsja zastosowana w przykładach składała się z 46 cz. wag. asfaltu D 70, 14 cz. wag. mieszanki olejów destylującej 28% w temp. poniżej 280°C i 56% w temp. powyżej 315°C, 40 cz. wag. wody, 0,3 cz. wag. dwuaminy i 0,2 cz. wag. HC1.

Emulsja charakteryzowała się kwasowością pH=4,1, lepkością 7°E, przyczepnością do bazaltu 100%, czasem rozpadu na piasku kwarcowym poniżej 5 minut.

167 217

Departament Wydawnictw UP RP. Nakład 90 egz. Cena 150 zł

Claims

Zastrzeżenia patentowe

1. Mieszanka mineralno-bitumiczna do napraw nawierzchni sposobem na zimno, znamienna tym, że składa się z 85-100% m/m, korzystnie 92-98%, kruszywa mineralnego w postaci grysów, otoczonego lepiszczem bitumicznym i 0-15% m/m, korzystnie 2-8%, wypełniacza mineralnego, przy czym lepiszczem jest emulsja kationowa asfaltu drogowego o penetracji w temperaturze 25°C od 30-200x0,1 mm, korzystnie od 60-90x0,1 mm, upłynnionego mieszanką olejów destylującą w temperaturze do 280°C nie mniej niż 20% i w temperaturze powyżej 315°C nie mniej niż 40% do lepkości umownej BTA w temperaturze 25°C 5-100s, korzystnie 15-50s.
2. Mieszanka według zastrz. 1, znamienna tym, że emulsja kationowa zawiera emulgator typu dwuaminy tłuszczowej w ilości 0,2-0,4 cz. wag. ewentualnie poliaminy tłuszczowej w ilości 0,3-0,6 cz. wag. i charakteryzuje się kwasowością pH od 3 do 5, korzystnie od 3,5 do 4,5, zawartością wody w ilości 35-45%, korzystnie 40-45%, lepkością w temperaturze 20°C poniżej 30°E, korzystnie poniżej 12°E.
3. Mieszanka według zastrz. 1, znamienna tym, że zawiera wypełniacz aktywizowany, korzystnie emulsją kationową jaką jest otoczone kruszywo w ilości 0,03-1,0, korzystnie 0,5 objętości ziarn wypełniacza.
4. Sposób wytwarzania mieszanki mineralno-bitumicznej do napraw nawierzchni sposobem na zimno, znamienny tym, że kruszywo mineralne zestawia się z dwóch lub trzech sąsiednich frakcji grysów, korzystnie pochodzących z tej samej skały, w proporcji zapewniającej wzajemne klinowanie się ziarn i po wymieszaniu w temperaturze otoczenia dodaje się emulsję kationową asfaltu drogowego o penetracji w temperaturze 25°C od 30-200x0,1 mm, upłynnionego mieszanką olejów destylującą w temperaturze do 280°C nie mniej niż 20% i w temperaturze powyżej 315°C nie mniej niż 40% do lepkości umownej BTA w temperaturze 25°C 5-100s, korzystnie 15-50s, którą miesza się z kruszywem a po około 1/4 przewidzianego czasu mieszania dodaje się wypełniacz mineralny i dalej miesza aż do uzyskania całkowitego otoczenia ziarn kruszywa.
5. Sposób według zastrz.4, znamienny tym, że wypełniacz aktywizuje się emisją kationową mieszając go z wodą do uzyskania konsystencji ciastowatej i następnie z emisją w ilości od 0,03 do 1,0, korzystnie 0,5 objętości ziarn wypełniacza i miesza się aż do uzyskania jednorodności.
6. Sposób według zastrz.4 albo 5, znamienny tym, że jako wypełniacz stosuje się mączkę ze skał wapiennych ewentualnie popiół lotny.