PL168641B1 - Mieszanka mineralno-organiczna - Google Patents

Abstract

1 · Mieszanka mineralno-organiczna składająca się z kruszywa mineralnego, wypełnia cza i lepiszcza organicznego, znamienna tym, że lepiszcze składa się z żywicy węglowodorowej korzystnie kumaronowo-indenowej w ilości od 10 do 80% wagowych, korzystnie od 30 do 60% wagowych, ciężkiego oleju pochodzącego z ekstrakcji olejów produktów destylacji ropy naftowej w ilości od 10 do 80% wagowych, polistyrenu w ilości od 0,5 do 10% wagowych, rozpuszczalnika aromatycznego w ilości od 5 do 30% wagowych i środka adhezyjnego w ilości od 0,05 do 2% wagowych.

Description

Przedmiotem wynalazku jest mieszanka mineralno-organiczna przeznaczona, zwłaszcza do wykonywania napraw nawierzchni bitumicznych i betonowych dla ruchu kołowego i pieszego, sposobem na zimno.

Do naprawy uszkodzeń nawierzchni takich jak: wyboje, wyluszczenia,ubytki na krawędziach, przy studzienkach, deformacje poprzeczne i podłużne, naprawy po przekopach stosowanych jest kilka rodzajów mieszanek mineralno-bitumicznych zarówno sposobem na gorąco jak i na zimno.

Naprawy na gorąco są wykonywane z zastosowaniem asfaltu lanego lub recyklowanego betonu asfaltowego. Sposoby te są technicznie niedogodne i wymagają posiadania kosztownego i uciążliwego dla środowiska i obsługi sprzętu, takiego jak: kotły przewoźne do asfaltu lanego i remontery do betonu asfaltowego.

Wykonywanie napraw sposobem na gorąco wymaga przygotowania takiej kubatury uszkodzeń, aby jednorazowo można było zużyć całość wyprodukowanej mieszanki, wynoszącej w przypadku kotła przewoźnego co najmniej 2 m³, a w przypadku remontera 1-2 m³. Cała ilość mieszanki na gorąco musi być zużyta bezpośrednio po wytworzeniu. Nie jest możliwe pozostawienie mieszanki w kotle lub remonterze do ostygnięcia, a przechowywanie w podwyższonej temperaturze wpływa na pogorszenie jej własności. Urządzenie służące do wytwarzania mieszanek na gorąco są energochłonne i kłopotliwe w obsłudze.

Naprawy na zimno są wykonywane z zastosowaniem gotowych mieszanek mineralno-asfaltowych nie zbrylających się, nadających się do magazynowania lub sporządzanych na miejscu stosowania. Wykonywanie napraw mieszankami sporządzanymi na miejscu stosowania polega na wypełnianiu ubytków nawierzchni kruszywem o uziarnieniu zależnym od grubości warstwy i mieszaniu na miejscu z emulsją asfaltową. Niedogodnościami tego trybu postępowania jest konieczność dostarczania kilku frakcji kruszywa i oddzielnie emulsji najczęściej w skrapiarce o pojemność 5 m . Mieszanie wykonuje się ręcznie, po czym zagęszcza ułożoną warstwę. Naprawy takie można wykonywać jedynie w temperaturze powyżej 5°C.

Mieszanki nie zbrylające się są wytwarzane przez zmieszanie mieszanki mineralnej z lepiszczem bitumicznym tj. zawierającym asfalt, smołę lub ich mieszaniny. Lepiszczem tym

168 641 może być emulsja asfaltowa lub asfalt upłynniony. W przypadku stosowania emulsji asfaltowej jako lepiszcza, otrzymane po otoczeniu kruszywa mieszanki mogą być magazynowane i stosowane w temperaturach dodatnich. .Mieszanki takie zazwyczaj charakteryzują się dużą objętością wolnej przestrzeni wynoszącej powyżej 15%, co sprawia, ze naprawione fragmenty nawierzchni są przepuszczalne dla wody. W przypadku stosowania asfaltów upłynnionych do otaczania mieszanki mineralnej, uzyskany produkt może być magazynowany i stosowany w temperaturach dodatnich i ujemnych. Naprawy wykonane tym rodzajem mieszanek najczęściej wykazują znaczne przebitumowanie, które obserwuje się po krótkim okresie eksploatacji, szczególnie latem, w postaci wyciskania asfaltu na powierzchnię drogi zmniejszające szorstkość i zwiększające ryzyko poślizgu.

Celem wynalazku było uzyskanie mieszanki do wykonywania nawierzchni, a zwłaszcza jej napraw sposobem na zimno, nadającej się do stosowania w temperaturach dodatnich i ujemnych.

W trakcie badań nieoczekiwanie stwierdzono, ze mieszankę do napraw nawierzchni na zimno można uzyskać przez zmniejszanie w temperaturze od 0 do 80°C kruszywa mineralnego o uziamieniu 0/16 mm z wypełniaczem w łącznej ilości 88-98% i lepiszcza organicznego, które według wynalazku składa się z żywicy węglowodorowej korzystnie kumaronowo-indenowej w ilości od 10 do 80% wagowych, korzystnie od 30 do 60%, ciężkiego oleju pochodzącego z ekstrakcji olejów produktów destylacji ropy naftowej w ilości od 10 do 80% wagowych, polistyrenu lub korzystnie polistyrenu wysokoudarowego w ilości od 0,5 do 10% wagowych, rozpuszczalnika aromatycznego w ilości od 5 do 30% i środka adhezyjnego w ilości od 0,05 do 2% wagowych, przy czym olej ciężki korzystnie charakteryzuje się lepkością BTA 200 - 1000 s mierzoną z zastosowaniem lepkościomierza z otworem wypływowym o średnicy 10 mm w temperaturze 30°C. Jako środek adhezyjny korzystnie stosowane są pochodne amin tłuszczowych, jak chlorek alkilometylo-(polioksyetyleno)-amoniowy. Mieszanka mineralno-organiczna zawiera korzystnie od 2 do 12% wagowych lepiszcza.

Mieszankę mineralną sporządza się z 2-3 frakcji grysowych, piasku łamanego lub naturalnego i wypełniaczy pochodzenia nieorganicznego korzystnie mączki wapiennej, bazaltowej. W zależności od krzywej uziarnienia mieszanki mineralnej można otrzymywać mieszanki mineralno-organiczne o strukturze otwartej (objętość wolnej przestrzeni V >15%), półzamkniętej (10 > V > 15) i zamkniętej (V < 10). Mieszanki półzamknięte i zamknięte najczęściej są wykonywane o następującym uziarmeniu 0/4, 0/6, 3; 0/8; 0/10; 0/12,8; 0/14 i 0/16 mm. Mieszanka mineralna przed otaczaniem nie musi być sucha, ponieważ lepiszcze zawiera środek adhezyjny zapewniający adhezję czynną i bierną.

Podstawowym składnikiem lepiszcza organicznego jest żywica węglowodorowa (kumaronowo-indenowa) otrzymywana z surowca karbochenncznego benzolu ciężkiego jako frakcja wrząca w zakresie temperatur 155 - 205°C, następnie poddawana polimeryzacji, uplastyczniona olejem ciężkim otrzymywanym przez selektywną ekstrakcję np. furfurolem olejów naftowych

Otrzymywanie lepiszcza organicznego można przeprowadzić w zbiorniku z mieszadłem i płaszczem grzejnym umożliwiającym uzyskanie temperatury 130°C. Podczas mieszania zachodzi nie tylko ujednorodmeme mieszaniny, ale także oddziaływania chemiczne składników, co sprawia, ze otrzymane lepiszcze ma nieoczekiwanie korzystne właściwości w zastosowaniu do mieszanki stosowanej do napraw nawierzchni sposobem na zimno.

Mieszankę mineralno-organiczną otrzymuje się przez wymieszanie kruszywa i wypełniacza o temperaturze otoczenia lub ogrzanego do temperatury < 80°C z lepiszczem o temperaturze 60 - 80°C przez około 1 min. Mieszankę bezpośrednio po wytworzeniu pakuje się do worków foliowych, zamykanych przez zespawanie. W takiej postaci mieszanka była magazynowana przez 6 miesięcy bez utraty swych właściwości.

Mieszanka tak wykonana może być wbudowana na zimno (bez podgrzewania) w warstwie grubości do 4 cm w temperaturze > -9°C. Charakteryzuje się ona dobrą urabialnością, łatwością wbudowania, dobrą przyczepnością do podłoża, stabilnością powyżej 1000daN, wolną przestrzenią poniżej 15%, niewrażliwością na wilgoć i możliwością składowania nawet do 1 roku. Bezpośrednio po wykonaniu naprawy, zagęszczeniu i zamiałowaniu powierzchni można oddać ją do ruchu.

168 641

Wynalazek jest przedstawiony w następujących przykładach wykonania:

Przykład I. Przygotowano mieszankę mineralną o następującym składzie:

- grys bazaltowy 6,3/12,8 m 35%

- grys bazaltowy 2/6,3 mm 46%

- piasek 0/2 mm 11%

- wypełniacze-mączka wapienna o uziarnieniu <0,075 mm 8% przez proste wymieszanie składników. Następnie przygotowano lepiszcze organiczne ogrzewając mieszaninę niżej wymienionych składników w temperaturze 115°C przez 1 h przy ciągłym mieszaniu.

Skład lepiszcza organicznego:

- olej ciężki o lepkości BTA 385 s 40%

- żywica kumaronowo-indenowa 41% mieszaninę tych dwóch składników schłodzono do temperatury 90°C, po czym dodano pozostałe

-ksylen 15%

- polistyren 3,5%

- chlorek alkilometylo (polioksyetyleno)-amoniowy 0,5%

Wszystkie składniki mieszano jeszcze przez 0,5 h.

Mieszankę mineralno-organiczną otrzymano przez otoczenie mieszanki mineralnej w temperaturze pokojowej lepiszczem organicznym o temperaturze 80°C, mieszając 1 min, w proporcji:

- mieszanka mineralna 95%

- lepiszcze olejowo-polimerowe 5%

Otrzymana mieszanka miała następujące właściwości:

- pokrycie lepiszczem ziarn kruszywa 100%

- urabialność mieszanki po wytworzeniu b. dobra

- urabialność mieszanki po 3 miesiącach magazynowania b. dobra

- stabilność mieszanki oznaczona zmodyfikowaną metodą Marshalla w 20°C 1250 daN

- wolna przestrzeń wg Marshalla 8,5%

Przykład II. Przygotowano mieszankę mineralną o następującym składzie:

- grys z kamienia polodowcowego 6,3/10 mm 38%

- grys z kamienia polodowcowego 2/6,3 mm 47%

- piasek naturalny 0/2 mm 9%

- wypełniacze-mączka bazaltowa o uziarnieniu <0,075 mm 6% przez proste wymieszanie składników. Następnie przygotowano lepiszzze grganiczne ogrzewając mieszaninę niżej wymienionych składników w temperaturze 115°C pzzzz 1 h przy ciągłym mieszaniu.

Skład lepiszcza organicznego:

- olej ciężki o lepkości BTA 850 s 37%

- żywica kumaronowo-idegowa 48% mieszaninę tych dwóch składników schłodzono do temperatury 90°C, po czym dodnno pozostałe • -toluen 12%

- polistyren wysokoudarowy 1,5%

- chlorek alkilometylo-(polioksyetyleno)-amogiowy 1 ,:5%

Wszystkie składniki mieszano jeszcze przez 0,5 h.

Mieszankę mineralno-organiczną otrzymywano przez otoczenie mieszanki mineralnej w temperaturze pokojowej lepiszczem organicznym o temperaturze 60°C, mieszając 1 min, w proporcji:

- mieszanka mineralna 9-4,7%

- lepiszcze organiczne 5,3%

Otrzymana mieszanka miała następujące właściwości:

- pokrycie lepiszczem ziarn kruszywa 100%

- urabialność mieszanki po wytworzeniu b. dobra

168 641

- urabialność mieszanki po 3 miesiącach magazynowania b. dobra

- stabilność mieszanki oznaczona zmodyfikowaną metodą Marshalla w 20°C 1030 daN

- wolna przestrzeń wg Marshall 9,4%

Mieszanka mineralno-organiczna przeznaczona jest przede wszystkim do naprawy uszkodzeń nawierzchni bitumicznych i betonowych (wyboje, dziury, wykruszenia, otwory po wycinaniu próbek), do wyrównywania większych deformacji nawierzchni, do napraw po przekopach, a także do wykonywania nawierzchni dla pieszych i drogowych obciążonych niewielkim ruchem pojazdów samochodowych oraz posadzek w magazynach itp.

168 641

Departament Wydawnictw UP RP. Nakład 90 egz. Cena 1,50 zł

Claims (5)

1. Zastrzeżenia patentowe

   1. Mieszanka mineralno-organiczna składająca się z kruszywa mineralnego, wypełniacza i lepiszcza organicznego, znamienna tym, że lepiszcze składa się z żywicy węglowodorowej korzystnie kumaronowo-indenowej w ilości od 10 do 80% wagowych, korzystnie od 30 do 60% wagowych, ciężkiego oleju pochodzącego z ekstrakcji olejów produktów destylacji ropy naftowej w ilości od 10 do 80% wagowych, polistyrenu w ilości od 0,5 do 10% wagowych, rozpuszczalnika aromatycznego w ilości od 5 do 30% wagowych i środka adhezyjnego w ilości od 0,05 do 2% wagowych.
2. 2. Mieszanka według zastrz. 1, znamienna tym, ze olej ciężki charakteryzuje się lepkością BTA 200 -1000 s mierzoną w temperaturze 30°C przy zastosowaniu lepkościomierza z otworem wypływowym o średnicy 10 mm.
3. 3. Mieszanka według zastrz. 1 albo 2, znamienna tym, że jako środek adhezyjny zastosowana jest pochodna amin tłuszczowych, jak chlorek alkilometylo-(polioksyetyleno)-amoniowy.
4. 4. Mieszanka według zastrz. 1 albo 2, znamienna tym, że zawiera polistyren wysokoudarowy.
5. 5. Mieszanka według zastrz. 1 albo 2, znamienna tym, że zawiera od 2 do 12% wagowych lepiszcza.