PL182771B1

PL182771B1 - Emulsja wodna do wytwarzania osłon bitumicznych

Info

Publication number: PL182771B1
Application number: PL94310049A
Authority: PL
Inventors: André Joly; Thierry Frinault
Original assignee: Screg Routes & Travaux; Screg Routes Et Travaux Publics
Priority date: 1993-01-29
Filing date: 1994-01-24
Publication date: 2002-02-28
Also published as: RO115647B1; WO1994017139A1; PL310049A1; DE69430948D1; NO310301B1; ES2179840T3; NO952972L; ATE220417T1; FR2701021A1; DE69430948T2; FR2701021B1; EP0681597A1; DK0681597T3; NO952972D0; MA23099A1; EP0681597B1

Abstract

1. Emulsja wodna do wytwarzania oslon bitumicznych, znamienna tym, ze zawiera spoiwo bitumiczne majace co najmniej 80% osnowy bitumicznej dobranej sposród asfaltów podestylacyjnych, bitumów odasfaltowanych lub utlenionych, w stanie czystym, asfaltów uplynnionych lub fluksowanych i spoiw regenerujacych, przy czym wymienione spoiwo za- wiera co najmniej jeden olej szybko schnacy lub o przyspieszonym wysychaniu, naturalny lub syntetyczny, albo co najmniej jeden olej zageszczony. PL

Description

Przedmiotem wynalazku jest emulsja wodna do wytwarzania osłon bitumicznych, zwanych także „osłonami bitumicznymi zimnymi”, ponieważ wytwarzanie ich wymaga temperatury umiarkowanej, zwykle niższej lub równej 80°C, w przeciwieństwie do osłon gorących przy otrzymywaniu których konieczne są temperatury dużo wyższe, rzędu 150°C.

Zwykle, spoiwa bitumiczne, które wraz z kruszywem tworzą osłony bitumiczne, są spoiwami na bazie asfaltu lub smoły, asfalty mogą być fluksowane lub upłynnione według norm T-65002 i T-65003.

Osłony bitumiczne zimne są stosowane w różnych formach, których nazwy zwyczajowe są następujące: emulsje ciężkie, emulsje gęste (zwane także „betonami bitumicznymi”), osłony otwarte, recyklizacja, osłony lane zimne, zaprawy bitumiczne.

Zaletą tych osłon jest to, że nie wymagają one ogrzewania kruszywa - akceptują wilgotne kruszywa i że są bardziej ekonomiczne i mniej zanieczyszczają środowisko niż osłony gorące.

Wiadomojest, że charakterystyki mechaniczne osłon wiążą się z konsystencją spoiwa bitumicznego, które spaja kruszywo, a w niektórych wypadkach, z właściwością zagęszczania.

W przypadku osłon w emulsj i, stosowanie spoiw twardych, takichjak asfalty 60/70,40/50 i innych stosowanych w technikach na gorąco, zmierzających do wzrostu właściwości mechanicznych, nie jest możliwe, z powodu trudności zagęszczania osłon i złej koalescencji globulek kruszywa. To stanowi ograniczenie dla rozwoju tych osłon.

Wynalazek ma na celu opracowanie emulsji, do wytwarzania osłon bitumicznych, spoiw o dobrej urabialności a zarazem o łatwym zagęszczaniu osłon, oraz po dojrzewaniu, o parametrach mechanicznych wyższych od tych uzyskanych ze spoiwami twardszymi.

Przedmiotem wynalazku jest emulsja wodna do wytwarzania osłon bitumicznych zawierająca spoiwo bitumiczne mające co najmniej 80% osnowy bitumicznej, dobranej spośród asfaltów podestylacyjnych, bitumów odasfaltowanych lub utlenionych, w stanie czystym, asfaltów

182 771 upłynnionych lub Buksowanych i spoiw regenerujących, przy czym wymienione spoiwo zawiera co najmniej jeden olej szybko schnący lub o przyspieszonym wysychaniu, naturalny lub syntetyczny albo co najmniej jeden olej zagęszczony.

Jak wiadomo, oleje zagęszczone sąpolimerami wstępnymi olei, uzyskanymi przez wypalanie.

Olej jest dobrany spośród olei lnianego, chińskiego, oleju Carthame, oleju Chenevis, oleju oiticica, oleju Cameline, oleju tungowego, bawełnianego i sezamowego.

Emulsja zawiera poza tym co najmniej jeden środek przyspieszający wysychanie.

Środek przyspieszający wysychaniejest związkiem metaloorganicznym zawierającym kation metalowy podatny na zmianę wartościowości, przede wszystkim mangan, przyłączany do reszt(y), kwasowych(ej) organicznych(ej), przede wszystkim typu oktanian lub naftenian.

Spoiwo bitumiczne emulsyjne zawiera od 1 % do 20% oleju(olei) szybko schnącego(cych), o przyspieszonym wysychaniu lub zagęszczonego(nych) oraz środek przyspieszający w takiej proporcji, aby zawartość metalu wynosiła od 0 do 0,5%.

W sposób nieoczekiwany, stwierdzono, że spoiwa bitumiczne zmiękczane olejami szybko schnącymi lub o przyspieszonym wysychaniu (których właściwość twardnienia w cienką taśmę jest znana) pozwalają wytworzyć osłony o znacznej gęstości i wytrzymałości mechanicznej wzrastającej aż do pewnej granicy, przy której wytrzymałość mechaniczna stabilizuje się nie osiągając wartości odpowiadającej kruszeniu się osłon.

Zwykle asfalty fluksowane są asfaltami, których lepkość zmniejszono przez dodanie rozpuszczalnika organicznego stosunkowo mało lotnego, takiego jak olej pochodzący z węgla kamiennego lub nafty, zdecydowanie lżejszy niż olej szybko schnący lub o przyspieszonym wysychaniu.

Asfalty upłynnione są asfaltami, których lepkość zmniejszono, dodając rozpuszczalnika lotnego pochodzącego od nafty oświetleniowej.

Inne charakteiystyki są następujące:

Olej szybko schnący jest wybrany spośród olejów: lnianego, chińskiego, oleju Carthame, oiticica, Cameline, Chenevis, oleju tungowego, bawełnianego) oleju sezamowego. Emulsja zawiera co najmniej jeden środek przyspieszający wysychanie. Środek przyspieszający wysychanie jest związkiem metaloorganicznym zawierającym kation metalowy podatny na zmianę wartościowości, przede wszystkim mangan przyłączany do reszt(y) kwasowych(ej) organicznych/ej), przede wszystkim typu oktanian lub naftenian, mogąbyć również inne kationy metalowe takie, jak Co, Pb, Fe, Zn, Zr, Ca.

Spoiwo emulsyjne zawiera od 1% do 20% oleju szybko schnącego, olej o przyspieszonym wysychaniu, lub zagęszczonego oraz środek przyspieszający w takiej proporcji aby zawartość metalu wynosiła od 0 do 0,5%.

Są różne sposoby wytwarzania emulsji.

Zgodnie z pierwszym sposobem wykonania, przygotowano oddzielnie emulsję spoiwa bitumicznego i emulsję oleju zagęszczonego, potem oleju, potem zmieszano obie emulsje.

Zgodnie z drugim sposobem wykonania, przygotowano emulsję oleju lub oleju zagęszczonego i użyto tej emulsji do utworzenia emulsji spoiwa bitumicznego.

Zgodnie z trzecim sposobem wykonania, zmieszano olej lub olej zagęszczony ze spoiwem bitumicznym, potem wykonano mieszaninę emulsyjną.

Środek przyspieszający może być wprowadzony do emulsji przez przemieszanie z olejem lub ze spoiwem bitumicznym albo w innej fazie przygotowania emulsji.

Emulsja przygotowana wedługjednego ze sposobów opisanych powyżej może być używana w ten sam sposób i z tymi samymi materiałami stosowanymi zwykle w sposobach znanych okrywania na zimno.

Sposób otrzymywania osłony bitumicznej w której zmieszano kruszywo z emulsjątakąjak opisana wyżej, jest oczywisty. Natomiast emulsje bitumiczne zimne otrzymane tym sposobem, osłony mogą być jednym z następujących typów: emulsja ciężka do natychmiastowego użytku lub składowana, osłona gęsta zimna, składowana lub do natychmiastowego użytku, osłona otwa4

182 771 rta zimna, składowana lub do natychmiastowego użytku, recyklizacja osłon, odnowa nawierzchni, osłona lana zimna, zaprawy bitumiczne.

Według szczególnego sposobu wykonania emulsja według wynalazku może być stosowana do otrzymywania osłon bitumicznych, przeznaczonych do wykonania nawierzchni.

Poniżej przedstawiono przykłady wykonania według wynalazku.

Przykład 1

	Spoiwo według wynalazku
A0	B	C	D	E
Asfalt 40/50	92,7	92,4	92
Asfalt 60/70				94,6
Asfalt zmodyfikowany przez dodanie polimeru styreno-butadieno-styTenu (SBS)					92,4
Olej lniany	7	7	7	4,8	7
Naftenian magnezowy (6% Mn) (katalizator)	0,3	0,6	1	0,6	0,6

Tych pięć spoiw od A do E posiada lepkość podobną do lepkości czystego asfaltu 180/220.

Emulsje osłonowe typu emulsja ciężka były utworzone z tymi pięcioma spoiwami, środkiem emulgującym i materiałami zwykle stosowanymi przy tym rodzaju emulsji.

Dwie emulsje R1 i R2 wykonano z asfaltem 80/100 i 180/220, które sąnąjczęściej używane w technice emulsji ciężkiej.

Osłony z mieszanki żwiru z piaskiem de Garonne były wykonane z tymi siedmioma emulsjami w następującym stosunku: 100 części kruszywa, 3 części wody i 6,7 części emulsji zawierającej 60% spoiwa bitumicznego (albo 4 części pozostałego spoiwa na 100 części kruszywa).

Wykonano próbki typu Duriez według normy NF P 98-251-4. Wytrzymałości na ściskanie w różnych okresach dojrzewania przedstawiono w następującej tabeli:

Spoiwo	Wytrzymałość na ściskanie (MPa)
14 dni	28 dni	45 dni
Spoiwo R1/asfalt 180/220	3,5	3,8	4,0
Spoiwo R1/asfalt 80/100	4,7	5,2	5,6
Spoiwo A	3,3	4,9	6,1
Spoiwo B	3,8	6,2	7,5
Spoiwo C	5,6	8,7	8,8
Spoiwo D	4,2	6,0	7,5
Spoiwo E	4,4	6,5	8,0

Stwierdzono, że na początku dojrzewania wytrzymałości prób wytworzonych ze spoiwami A-E według wynalazku są bliskie wytrzymałościom prób z asfaltami 480/220 i 80/100, a różnią się trochę w zależności od zawartości oleju i środka przyspieszającego w tych spoiwach.

W trakcie dojrzewania, wytrzymałości wzrastają szybciej dla spoiw szybko schnących według wynalazku niż dla czystych asfaltów.

Po 45 dniach dojrzewania, wytrzymałości wytworzonych prób ze spoiwami A-E były wyraźnie wyższe od tych z czystym asfaltem 180/220 i 80/100, zachowuj ąc przyj mowalne wartości, to znaczy bez doprowadzenia do kruchości osłon.

182 771

Przykład 2

Wytworzono beton bitumiczny zimny dla warstw nawierzchni górnych według norm AFNOR PR 98-139, stosując emulsje z następującymi spoiwami: asfalt 80/100, spoiwo B2 z przykładu 1, spoiwo E z przykładu 1.

Po 45 dniach dojrzewania, wytrzymałości na ściskanie w próbach Duriez'a były poszczególnie 6,5 MPa dla asfaltu 80/100, 8,6 MPa dla spoiwa B i 9,2 MPa dla spoiwa E.

Takjak w poprzednim przykładzie, odnotowano istotny wzrost parametrów osłon, wytworzonych według wynalazku.

Przykład 3

Emulsje otrzymane według wynalazku mogą być również zastosowane przy obróbce i recyklizacji osłon nawierzchniowych.

Wytworzono spoiwo według wynalazku o następującym składzie: spoiwo regenerujące specjalne o przenikalności 200 83,8, olej lniany 15, naftenian manganowy z 6% Mn 1,2.

Jak wiadomo, spoiwo regeneracyjne specjalne jest bitumem ubogim w asfalt a wzbogaconym w oleje, zwłaszcza aromatyczne.

Wytworzono emulsję zawierającą 60% wagi tego spoiwa i porównano ją do emulsji zwykłej ze spoiwem regenerującym o przenikalności 400 (spoiwo kontrolne).

Procent emulsji w obu przypadkach wynosił 2% w stosunku do wagi wytwarzanej osłony.

Po dojrzewaniu, wytrzymałości na ściskanie w próbach Durieza zapisano w tabeli:

Dojrzewanie	Spoiwo kontrolne	Spoiwo według wynalazku
14 dni	5,1 MPa	4,7 MPa
60 dni	5,6 MPa	7,1 MPa

Wynalazek może mieć zastosowanie przy różnych typach osłon emulsyjnych, na przykład: emulsje ciężkie warstwowe, usztywniane lub reprofilowane, recyklizacja i odnowa nawierzchni, osłony gęste zimne, osłony otwarte zimne, osłony lane zimne, zaprawy bitumiczne.

Składowanie emulsji ciężkich, osłon gęstych lub otwartych zimnych w ten sposób otrzymanychjest możliwe dzięki dodaniu topnika i/lub oleju szybko schnącego lub o przyspieszonym wysychaniu w zależności od przypadku, w ten sposób jest możliwe wykorzystanie produktów składowanych, tak jak produktów do natychmiastowego użytku.

Z wykonania prób wynika, że wynalazek pozwala na użycie spoiw łatwych do otrzymania pozwalających na lepsze zagęszczania i dających, po dojrzewaniu, parametry mechaniczne spoiw twardszych i bardziej spójnych niż zwykle stosowane.

Wzrost parametrów mechanicznych pozwala na zwiększenie wartości strukturalnej i wzmocnienie osłon lub zmniejszenie grubości osłon, co powoduje oszczędność materiału i energii. Usztywnienie osłon stabilizuje się jednak przy wartościach wykluczających ryzyko kruszenia.

Dzięki wynalazkowi można także regenerować stare osłony dzięki możliwości wzrastania dyfuzji spoiwa w materiał do regeneracji i poprawić charakterystyki mechaniczne.

182 771

Departament Wydawnictw UP RP. Nakład 50 egz. Cena 2,00 zł.

Claims

Zastrzeżenia patentowe

1. Emulsja wodna do wytwarzania osłon bitumicznych, znamienna tym, że zawiera spoiwo bitumiczne mające co najmniej 80% osnowy bitumicznej dobranej spośród asfaltów podestylacyjnych, bitumów odasfaltowanych lub utlenionych, w stanie czystym, asfaltów upłynnionych lub fluksowanych i spoiw regenerujących, przy czym wymienione spoiwo zawiera co najmniej jeden olej szybko schnący lub o przyspieszonym wysychaniu, naturalny lub syntetyczny, albo co najmniej jeden olej zagęszczony.
2. Emulsja według zastrz. 1, znamienna tym, że olej jest dobrany spośród olei lnianego, chińskiego, oleju Carthame, oleju Chenevis, oleju oiticica, oleju Cameline, oleju tungowego, bawełnianego i sezamowego.
3. Emulsja według zastrz. 1 albo 2, znamienna tym, że zawiera poza tym co najmniej jeden środek przyspieszający wysychanie.
4. Emulsja według zastrz. 3, znamienna tym, że środek przyspieszający wysychanie jest związkiem metaloorganicznym zawierającym kation metalowy podatny na zmianę wartościowości, przede wszystkim mangan, przyłączany do reszty(y) kwasowych(ej) organicznych(ej), przede wszystkim typu oktanian lub naftenian.
5. Emulsja według zastrz. 1, znamienna tym, że spoiwo bitumiczne emulsyjne zawiera od 1 % do 20 % oleju(olei) szybkoschnącego(cych), o przyspieszonym wysychaniu lub zagęszczonego(nych) oraz środek przyspieszający w takiej proporcji, aby zawartość metalu wynosiła od 0 do 0,5%.