PL195773B1 - Sposób wytwarzania uszlachetnionych asfaltów, stosowanych zwłaszcza do produkcji betonów i mas asfaltowych - Google Patents

Abstract

Sposób wytwarzania uszlachetnionych asfaltów, stosowanych zwłaszcza do produkcji betonów i mas asfaltowych, znamienny tym, że do stopionego asfaltu naturalnego i/lub syntetycznego wprowadza się, podczas intensywnego mieszania w celu wytworzenia homogenicznej struktury, 0.1 do 30, korzystnie 2 do 15% wag. materiału uszlachetniającego, przy czym materiał uszlachetniający otrzymany z organicznej substancji ropopochodnej i/lub bitumów oraz aktywnego środka wiążącego o zdolności chemicznego wiązania wody i uwalniania ciepła hydratacji, korzystnie wysoko reaktywnego wapna palonego, korzystnie mielonego, w obecności wody, składa się z powstałej w wyniku reakcji hydratacji środka wiążącego z wodą, porowatej struktury krystalicznej hydratu środka wiążącego, korzystnie hydratu wapnia, wypełnionej występującymi w związkach ropopochodnych i/lub bitumach substancjami chemicznymi o niskich temperaturach topnienia, uwolnionymi wydzielonym ciepłem hydratacji, oraz z występujących w związkach ropopochodnych i/lub bitumach stałych substancji chemicznych o wysokich temperaturach topnienia jak również cząstek środka wiążącego, które nie uległy hydratacji.

Description

Przedmiotem wynalazku jest sposób wytwarzania uszlachetnionych asfaltów, stosowanych zwłaszcza do produkcji betonów i mas asfaltowych.

Znane wady betonów i mas asfaltowych stosowanych w drogownictwie, wytwarzanych z asfaltów, kruszyw i wypełniaczy, polegają na skłonności do koleinowania pod wpływem wielokrotnych obciążeń dynamicznych wywoływanych przez przejeżdżające pojazdy mechaniczne. Zjawiska te osłabiają trwałość nawierzchni drogowych powodując olbrzymie koszty napraw, a w niektórych warunkach klimatycznych nawet całkowicie eliminują możliwość stosowania asfaltów do konstrukcji drogowych. Inną wadą betonów i mas asfaltowych są uszkodzenia wywoływane przez zmienne temperatury, zwłaszcza ujemne oraz wilgoć.

Powszechnie stosowane sposoby uszlachetniania betonów i mas asfaltowych polegają na dodawaniu do mieszaniny kruszywa, wypełniacza i asfaltu, do 10% wag. hydratu wapnia, a następnie wymieszaniu składników w temperaturach wyższych od temperatury topnienia stosowanego asfaltu. Wadą stosowania hydratu wapnia jest trudność w uzyskaniu produktu o jednolitej strukturze, zwłaszcza w przypadku stosowania gorszej jakości hydratu wapnia. Inny sposób usuwania wspomnianych wad polega na dodawaniu do mieszaniny kruszywa, wypełniacza i asfaltu niewielkiej ilości amin organicznych, a następnie podgrzaniu i wymieszaniu składników mieszaniny.

Wadą takiego rozwiązania jest ograniczona temperatura rozkładu termicznego stosowanych amin, co powoduje że nie mogą być one stosowane do asfaltów o temperaturze topnienia powyżej 150°C.

Poważną wadą asfaltów drogowych jest również zbyt duża zawartość występujących w nich związków parafinowych. Do dobrych jakościowo zalicza się asfalty zawierające do 2% wag. związków parafinowych, większa zawartość sprzyja zjawiskom koleinowania. Usuwanie nadmiaru związków parafinowych wymaga stosowania kosztownych operacji technologicznych i aparaturowych.

Do produkcji betonów i mas asfaltowych nie nadają się również asfalty bitumiczne o zbyt niskiej temperaturze topnienia, rzędu 3 do 40°C.

Celem wynalazku jest wyeliminowanie powyższych niedogodności.

Sposób wytwarzania uszlachetnionych asfaltów, stosowanych zwłaszcza do produkcji betonów i mas asfaltowych według wynalazku polega na tym, że do stopionego asfaltu naturalnego i/lub syntetycznego wprowadza się, podczas intensywnego mieszania w celu wytworzenia homogenicznej struktury, 0.1 do 30, korzystnie 2 do 15% wag. materiału uszlachetniającego, przy czym materiał uszlachetniający, otrzymany z organicznej substancji ropopochodnej i/lub bitumów oraz aktywnego środka wiążącego o zdolności chemicznego wiązania wody i uwalniania ciepła hydratacji, korzystnie wysoko reaktywnego wapna palonego, korzystnie mielonego, w obecności wody, składa się z powstałej w wyniku reakcji hydratacji środka wiążącego z wodą, porowatej struktury krystalicznej hydratu środka wiążącego, korzystnie hydratu wapnia wypełnionej występującymi w związkach ropopochodnych i/lub bitumach substancjami chemicznymi o niskich temperaturach topnienia, uwolnionymi wydzielonym ciepłem hydratacji, oraz z występujących w związkach ropopochodnych i/lub bitumach stałych substancji chemicznych o wysokich temperaturach topnienia jak również cząstek środka wiążącego, które nie uległy hydratacji.

Stosowany materiał uszlachetniający otrzymuje się z 50 do 80, korzystnie 70% wag. organicznej substancji ropopochodnej i/lub bitumu, 10 do 50, korzystnie 20% wag. aktywnego środka wiążącego, korzystnie wysoko reaktywnego wapna palonego mielonego i 5 do 30, korzystnie 10% wag. wody.

Korzystnie jako organiczną substancję ropopochodną stosuje się półpłynne i/lub stałe, korzystnie odpadowe, produkty destylacji ropy naftowej.

Korzystnie jako bitumy stosuje się bitumy naturalne i/lub syntetyczne i/lub ich emulsje wodne.

Otrzymany materiał w kontakcie ze stopionym asfaltem, korzystnie w obecności niewielkiej ilości wilgoci, wchłania bardziej lotne składniki asfaltu, nadając całej masie strukturę usieciowaną, utrudniającą płynięcie. Szczególnie intensywnie wchłaniane są w porowate struktury materiału związki o najniższej temperaturze topnienia i najwyższej płynności, takie jak parafiny.

W betonach asfaltowych produkowanych z tak uszlachetnionych asfaltów występują nadal pewne ilości ziaren nie przereagowanego środka wiążącego, korzystnie wysoko reaktywnego wapna palonego, które podczas eksploatacji nawierzchni drogowych, w przypadku kontaktu z wilgocią wnikającą do struktur betonu asfaltowego lub asfaltu reagują z utworzeniem kryształów hydratu środka wiążącego, korzystnie kryształów hydratu wapnia co powoduje, że podczas mrozów wilgoć ta nie zamienia się w lód, który wskutek wzrostu objętości niszczył strukturę betonu asfaltowego.

PL 195 773 B1

Według odmiany sposobu według wynalazku do bitumu naturalnego i/lub syntetycznego, korzystnie podgrzanego do temperatury 60°C, wprowadza się podczas intensywnego mieszania 0.1 do 30% wag. aktywnego środka wiążącego o zdolności chemicznego wiązania wody i uwalniania ciepła hydratacji, korzystnie wysoko reaktywnego wapna palonego, korzystnie mielonego oraz 5 do 30% wag. wody do całkowitego związania wody z wytworzeniem materiału składającego się z porowatej struktury krystalicznej hydratu środka wiążącego, korzystnie hydratu wapnia, wypełnionej występującymi w bitumie naturalnymi i/lub syntetycznym substancjami chemicznymi o niskich temperaturach topnienia, uwolnionymi z bitumu naturalnego i/lub syntetycznego wydzielonym ciepłem hydratacji, oraz z występujących w bitumie naturalnym i/lub syntetycznym stałych substancji chemicznych o wysokich temperaturach topnienia jak również cząstek środka wiążącego, które nie uległy hydratacji.

Według kolejnej odmiany sposobu według wynalazku do emulsji wodnej bitumu naturalnego i/lub syntetycznego wprowadza się, podczas intensywnego mieszania 0.1do 40, korzystnie 20 do 25% wag. aktywnego środka wiążącego o zdolności chemicznego wiązania wody i uwalniania ciepła hydratacji, korzystnie wysoko reaktywnego wapna palonego, korzystnie mielonego do całkowitego związania wody z wytworzeniem materiału składającego się z porowatej struktury krystalicznej hydratu środka wiążącego, korzystnie hydratu wapnia, wypełnionej występującymi w bitumie naturalnym i/lub syntetycznym substancjami chemicznymi o niskich temperaturach topnienia, uwolnionymi z bitumu naturalnego i/lub syntetycznego wydzielonym ciepłem hydratacji, oraz z występujących w bitumie naturalnym i/lub syntetycznym stałych substancji chemicznych o wysokich temperaturach topnienia jak również cząstek środka wiążącego, które nie uległy hydratacji.

Sposób według wynalazku umożliwia uzyskiwanie nawierzchni drogowych o ponad dwukrotnie większej odporności na uszkodzenia powodowane przez działanie obciążeń mechanicznych, mrozu i wody.

Przedmiot wynalazku jest przedstawiony w przykładach wykonania.

Przykład I. Granulat o granulacji 0do 2 mm, otrzymany przez granulowanie mieszaniny powstałej z substancji ropopochodnych pochodzących z czyszczenia zbiorników ropy naftowej z dodatkiem 45% wag. wysoko reaktywnego wapna palonego mielonego o t60 = 120 sekund i 20% wag. wody, dodaje się do stopionego asfaltu syntetycznego, otrzymanego w procesie destylacji ropy naftowej celem przereagowania podczas intensywnego mieszania z wytworzeniem homogenicznej struktury uszlachetnionego asfaltu, stosowanego do wytwarzania betonu asfaltowego.

Beton asfaltowy otrzymany znanymi metodami z tak modyfikowanego asfaltu charakteryzuje się zwiększoną odpornością na koleinowanie i pękanie pod wpływem mrozów.

Przykład II. Bitum naturalny, podgrzany do temperatury 40°C poddaje się przereagowaniu podczas intensywnego mieszania z 20% wag. wysoko reaktywnego wapna palonego o t60⁼ 40 sekund i20% wag. wody do uzyskania jednorodnej struktury, nadającej się doskonale do stabilizowania podłoża pod nawierzchnię drogową.

Przykład III. Emulsję wodną bitumu znanego pod nazwą Orimulsion, wytworzoną w procesie emulgowania 70% wag. oczyszczonego bitumu naturalnego i 29.8% wag. wody w obecności emulgatora w ilości 0.2% wag. poddaje się przereagowaniu z 25% wag. wysoko reaktywnego wapna palonego mielonego o t60= 90 sekund w warunkach intensywnego mieszania.

Otrzymana masa o jednorodnej strukturze i podwyższonej temperaturze mięknienia stanowi pełnowartościowy asfalt bitumiczny stosowany w drogownictwie.

Claims (6)

1. Sposób wytwarzania uszlachetnionych asfaltów, stosowanych zwłaszcza do produkcji betonów i mas asfaltowych, znamienny tym, że do stopionego asfaltu naturalnego i/lub syntetycznego wprowadza się, podczas intensywnego mieszania w celu wytworzenia homogenicznej struktury, 0.1 do 30, korzystnie 2 do 15% wag. materiału uszlachetniającego, przy czym materiał uszlachetniający otrzymany z organicznej substancji ropopochodnej i/lub bitumów oraz aktywnego środka wiążącego o zdolności chemicznego wiązania wody i uwalniania ciepła hydratacji, korzystnie wysoko reaktywnego wapna palonego, korzystnie mielonego, w obecności wody, składa się z powstałej w wyniku reakcji hydratacji środka wiążącego z wodą, porowatej struktury krystalicznej hydratu środka wiążącego, korzystnie hydratu wapnia, wypełnionej występującymi w związkach ropopochodnych i/lub bitumach substancjami chemicznymi o niskich temperaturach topnienia, uwolnionymi wydzielonym ciepłem

PL 195 773 B1 hydratacji, oraz z występujących w związkach ropopochodnych i/lub bitumach stałych substancji chemicznych o wysokich temperaturach topnienia jak również cząstek środka wiążącego, które nie uległy hydratacji.

2. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że materiał uszlachetniający otrzymuje się z 50 do 80, korzystnie 70% wag. organicznej substancji ropopochodnej i/lub bitumu, 10 do 50, korzystnie 20% wag. aktywnego środka wiążącego, korzystnie wysoko reaktywnego wapna palonego mielonego oraz 5 do 30, korzystnie 10% wag. wody.

3. Sposób według zastrz.1, znamienny tym, że jako organiczną substancję ropopochodną stosuj e się półpłynne i/lub stałe, korzystnie odpadowe, produkty destylacji ropy naftowej.

4. Sposób według zastrz.1, znamienny tym, że jako bitumy stosuje się bitumy naturalne i/lub syntetyczne i/lub ich emulsje wodne.

5. Sposób wytwarzania uszlachetnionych asfaltów, stosowanych zwłaszcza do produkcji betonów i mas asfaltowych, znamienny tym, że do bitumu naturalnego i/lub syntetycznego, korzystnie podgrzanego do temperatury 60°C, wprowadza się podczas intensywnego mieszania 0.1 do 30% wag. aktywnego środka wiążącego o zdolności chemicznego wiązania wody i uwalniania ciepła hydratacji, korzystnie wysoko reaktywnego wapna palonego, korzystnie mielonego oraz 5 do 30% wag. wody do całkowitego związania wody z wytworzeniem materiału składającego się z porowatej struktury krystalicznej hydratu środka wiążącego, korzystnie hydratu wapnia, wypełnionej występującymi w bitumie naturalnym i/lub syntetycznym substancjami chemicznymi o niskich temperaturach topnienia, uwolnionymi z bitumu naturalnego i/lub syntetycznego wydzielonym ciepłem hydratacji, oraz z występujących w bitumie naturalnym i/lub syntetycznym stałych substancji chemicznych o wysokich temperaturach topnienia jak również cząstek środka wiążącego, które nie uległy hydratacji.

6. Sposób wytwarzania uszlachetnionych asfaltów, stosowanych zwłaszcza do produkcji betonów i mas asfaltowych, znamienny tym, że do emulsji wodnej bitumu naturalnego i/lub syntetycznego wprowadza się, podczas intensywnego mieszania 0.1 do 40, korzystnie 20 do 25% wag. aktywnego środka wiążącego o zdolności chemicznego wiązania wody i uwalniania ciepła hydratacji, korzystnie wysoko reaktywnego wapna palonego, korzystnie mielonego do całkowitego związania wody z wytworzeniem materiału składającego się z porowatej struktury krystalicznej hydratu środka wiążącego, korzystnie hydratu wapnia, wypełnionej występującymi w bitumie naturalnym i/lub syntetycznym substancjami chemicznymi o niskich temperaturach topnienia, uwolnionymi z bitumu naturalnego i/lub syntetycznego wydzielonym ciepłem hydratacji, oraz z występujących w bitumie naturalnym i/lub syntetycznym stałych substancji chemicznych o wysokich temperaturach topnienia jak również cząstek środka wiążącego, które nie uległy hydratacji.