PL196494B1 - Modyfikator do asfaltu upłynnionego - Google Patents

Abstract

Modyfikator do asfaltu upłynnionego zawierający rozpuszczalniki węglowodorowe, polimer termoplastyczny i poliaminę, znamienny tym, że składa się z 20-40% wagowych oleju talowego o liczbie kwasowej wyższej niż 150 mg KOH/g, 2-10% wagowych trietylenotetraaminy, 2-8% wagowych kopolimeru styren-butadien-styren, zawierającego 29-30% wagowych związanego styrenu oraz do 100% wagowych rozpuszczalników w postaci mieszaniny alkilowych pochodnych benzenu i/lub dekaliny, przy czym suma atomów węglaw grupach alkilowych wynosi nie więcej niż 8.

Description

RZECZPOSPOLITA

POLSKA

(12) OPIS PATENTOWY (19) PL (11) 196494 (13) B1 ^{(21) Numer zgłoszenia: 355047} _{(51) Int.Cl.}

C10C 3/02 (2006.01) (22) Data zgłoszenia: 15.07.2002

Urząd Patentowy Rzeczypospolitej Polskiej (54)

Modyfikator do asfaltu upłynnionego

	(73) Uprawniony z patentu: ICSO CHEMICAL PRODUCTION Spółka z o.o., Kędzierzyn-Koźle,PL Instytut Badawczy Dróg i Mostów, Warszawa,PL
(43) Zgłoszenie ogłoszono:
26.01.2004 BUP 02/04	(72) Twórca(y) wynalazku: Zenon Szczepaniak,Warszawa,PL Zbigniew Niedzielski,Podkowa Leśna,PL Janusz Hariasz,Kędzierzyn-Koźle,PL
(45) O udzieleniu patentu ogłoszono:	Marek Marciński,Kędzierzyn-Koźle,PL
31.01.2008 WUP 01/08	Antoni Żółtański,Kędzierzyn-Koźle,PL Krzysztof Waszczyk,Kędzierzyn-Koźle,PL Kazimierz Zawieruszyński,Kędzierzyn-Koźle,PL (74) Pełnomocnik: Kunicka Krystyna

⁽⁵⁷⁾ Modyfikator do asfaltu upłynnionego zawierający rozpuszczalniki węglowodorowe, polimer termoplastyczny i poliaminę, znamienny tym, że składa się z 20-40% wagowych oleju talowego o liczbie kwasowej wyższej niż 150 mg KOH/g, 2-10% wagowych trietylenotetraaminy, 2-8% wagowych kopolimeru styren-butadien-styren, zawierającego 29-30% wagowych związanego styrenu oraz do 100% wagowych rozpuszczalników w postaci mieszaniny alkilowych pochodnych benzenu i/lub dekaliny, przy czym suma atomów węgla w grupach alkilowych wynosi nie więcej niż 8.

PL 196 494 B1

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest modyfikator do asfaltu upłynnionego stosowanego do otaczania kruszyw mineralnych i syntetycznych, przeznaczonych zwłaszcza do wykonywania napraw nawierzchni drogowych.

Asfalt upłynniony jest stosowany w charakterze lepiszcza, między innymi do wytwarzania mieszanek mineralno-asfaltowych o uziarnieniu od 0,2 mm do 0,16 mm wbudowywanych na zimno, tj. w temperaturze otoczenia, w ubytki, wyboje, przekopy nawierzchni asfaltowych i betonowych.

Upłynnienie asfaltu, przez jego rozpuszczenie w mieszaninie węglowodorów aromatycznych i alifatycznych, pozwala na otrzymanie produktu, który charakteryzuje się sł abą adhezją bierną i sł abą kohezją oraz brakiem adhezji czynnej. Do napraw wybojów może być stosowany jedynie tymczasowo, interwencyjnie. Zastosowanie kationowej emulsji asfaltowej wytworzonej z silnie zfluksowanego asfaltu, opisanej w patencie polskim nr 167217, jako lepiszcza do mieszanek mineralno-asfaltowych na zimno, pozwala na otrzymanie produktu znajdującego zastosowanie tylko w okresie letnim ze względu na obecność wody pochodzącej z emulsji. Ponadto mieszanka w niskiej temperaturze staje się nie urabialna, a także ulega zbryleniu.

Innymi sposobami naprawiania ubytków w nawierzchni, jest stosowanie „na gorąco asfaltu lanego i mieszanki mineralno-asfaltowej zagęszczanej. Metody te są znacznie bardziej kłopotliwe i kosztowne: wymagają specjalistycznego sprzętu, są energochłonne, niebezpieczne dla obsługi ze względu na szkodliwe opary i wysoką temperaturę (170 -240°C) wbudowania.

Asfalty upłynnione są stosowane najczęściej bez środków modyfikujących. W polskim opisie patentowym P317542 ujawniony jest środek modyfikujący złożony z dwóch amin i elastomeru termoplastycznego. Modyfikacja w tym przypadku polegała na wprowadzeniu do upłynnionego asfaltu roztworu złożonego z 3-40% wagowych blokowego elastomeru termoplastycznego styren-butadienstyren (SBS) oraz dwóch środków adhezyjnych: 5-15% diaminy tłuszczowej i 0,8-8,0% wagowych N,N-di(2-hydroksyetylo)alkiloaminy w rozpuszczalnikach aromatycznych. Ciekły i stabilny w czasie, bo nie rozwarstwiający się, środek zapewniał efektywne działanie upłynnionego asfaltu podczas dokonywania napraw drogowych. Adhezja czynna środka nie przekraczała jednak 60%, co uniemożliwiało prace szczególnie w warunkach niskiej temperatury i w obecności wody w wykrotach na naprawianych nawierzchniach asfaltowych. Wbudowywane uzupełnienia nie były złączone na trwałe z podłożem i szczególnie podczas zimy i mrozu, ulegały dalszej erozji.

Celem wynalazku było opracowanie modyfikatora asfaltu upłynnionego, zapewniającego mu wysoką adhezję czynną do kruszyw, co umożliwiałoby stosowanie mieszanki mineralno-bitumicznej w warunkach mokrego podł o ż a a takż e przy temperaturach ujemnych.

Nieoczekiwanie stwierdzono, że możliwe jest otrzymanie środka modyfikującego w postaci jednorodnego roztworu oleju talowego, trietylenotetraaminy i kopolimeru styren-butadien-styren w rozpuszczalnikach węglowodorowych.

Środek według wynalazku składa się z 20-40% wagowych oleju talowego o liczbie kwasowej wyższej niż 150 mg KOH/g, 2-10% wagowych poliaminy, korzystnie trietylenotetraaminy, 2-8% wagowych kopolimeru styren-butadien-styren, zawierającego 29-30% wagowych związanego styrenu oraz do 100% wagowych rozpuszczalników w postaci mieszaniny alkilowych pochodnych benzenu i/lub dekaliny. Suma atomów węgla w grupach alkilowych wynosi nie więcej niż 8.

Otrzymany środek dodany do asfaltu upłynnionego powoduje taką jego modyfikację, iż otoczone nim kruszywo może być stosowane do naprawy ubytków w nawierzchni w obecności stojącej wody. Unikalną zaletą opracowanego środka jest jego właściwość przejawiająca się w możliwości składowania mieszanki kruszywa otoczonego asfaltem na hałdzie przez następne 6 miesięcy, w okresie jesienno-zimowo-wiosennym, bez utraty właściwości wiązania się z naprawianym podłożem asfaltowym.

Otrzymywanie modyfikatora według wynalazku prowadzi się w następujących krokach. W reaktorze, zawierającym rozpuszczalnik lub mieszaninę rozpuszczalników węglowodorowych oraz olej talowy, przy zapewnieniu ciągłego mieszania, prowadzi się rozpuszczanie oleju talowego poprzez ogrzewanie zawartości reaktora do temperatury nie wyższej niż 120-125°C. W tym kroku zużywa się od 70 do 90% wagowych rozpuszczalnika. Po osiągnięciu wymaganej temperatury, otrzymany roztwór odwadnia się pod próżnią i schładza do temperatury 50-60°C. Wówczas wprowadza się resztę rozpuszczalnika i, przy ciągłym mieszaniu zawartości reaktora, ogrzewa go do temperatury 170-175°C, po czym dodaje kopolimer styren-butadien-styren. Proces mieszania prowadzi się do całkowitego rozpuszczenia polimeru. Po uzyskaniu klarownego roztworu mieszaninę schładza się do temperatury

PL 196 494 B1 około 60°C i wówczas dodaje poliaminę. Cały czas należy utrzymywać temperaturę roztworu poniżej 100°C. Po wprowadzeniu całej ilości poliaminy zawartość reaktora wygrzewa się jeszcze przez co najmniej dwie godziny w temperaturze około 100°C.

Uzyskany roztwór jest środkiem modyfikującym upłynniony asfalt. Liczba kwasowa środka jest zawarta w przedziale 30-55 mg KOH/g. Środek jest lepką cieczą barwy brązowej.

Zastosowanie modyfikatora według wynalazku bada się poprzez modyfikowanie 80 gramów asfaltu D-200 3 gramami środka według wynalazku w obecności 17 gramów rozpuszczalnika organicznego, np. toluenu.

Do oceny aktywności środka modyfikującego, a tym samym oceny właściwości otrzymanego asfaltu upłynnionego, stosuje się metodę oznaczania adhezji czynnej upłynnionego asfaltu do kruszyw mineralnych. Metoda ta ma na celu określenie procentowej ilości ziaren kruszywa pokrytych asfaltem w symulowanej próbie doświadczalnej. Metoda jest głównie przeznaczona do oceny właściwości asfaltów upłynnionych stosowanych do otaczania kruszyw używanych w mieszankach mineralno asfaltowych na zimno (do napraw cząstkowych). Metoda polega na określeniu procentowej ilości ziaren pokrytych asfaltem po wytrząsaniu w wodzie kruszywa z asfaltem upłynnionym.

W celu wykonania oznaczenia do naczynia szklanego o pojemnoś ci 300 ml należ y odważ yć g kruszywa. Do kolby stożkowej odmierzyć 150 cm³ wody, i podgrzać do temperatury 40-50°C. Do przygotowanego kruszywa dodać 150 cm³ wody z kolby stożkowej, a następnie dodać 3 g asfaltu upłynnionego (tj. w ilości 6% w stosunku do kruszywa). Naczynie szklane po zamknięciu nakrętką wstawić na okres 15 min. do łaźni wodnej o temperaturze 40-50°C. Po tym czasie wyjąć naczynie z łaźni i ruchem posuwisto - zwrotnym wykonywać nim energiczne wstrząsy przez okres 60 sekund, obracając naczynie o kąt 90° co 15 sekund w celu zebrania lepiszcza kruszywem ze ścianek naczynia. Następnie wylać ostrożnie wodę z naczynia, a próbkę kruszywa otoczoną lepiszczem przenieść na kartkę białego papieru. Po wyschnięciu ocenić wizualnie procentową ilość ziaren pokrytych lepiszczem asfaltowym.

W Tabeli podano właściwości siedmiu środków modyfikujących upłynniony asfalt. Każdy z przykładów podaje skład modyfikatora.

Adhezję czynną oznaczono dla każdego środka sposobem opisanym powyżej dla wybranych kruszyw.

T a b e l a

Właściwości asfaltu upłynnionego modyfikowanego środkami według wynalazku

Skład / Właściwości	Przykład
I	II	III	IV	V	VI	VII
Olej talowy	300	310	350	400	400	200	310
Mieszanina rozpuszczalników węglowodorowych (g)	550	600	550	500	500	550	600
Trietylenotetraamina (g)	100	50	60	80	20	100	50
Kopolimer blokowy SBS (g)	50	40	40	20	80	50	40
Adhezja czynna asfaltu upłynnionego do:
Kruszywo granitowe (%)	85	95	80	75	68	72	92
Kruszywo bazaltowe (%)	84	95	79	74	65	72	92
Kruszywo dolomitowe (%)	82	93	78	73	67	70	90

Zastrzeżenie patentowe

Claims (1)

1. Modyfikator do asfaltu upłynnionego zawierający rozpuszczalniki węglowodorowe, polimer termoplastyczny i poliaminę, znamienny tym, że składa się z 20-40% wagowych oleju talowego o liczbie kwasowej wyższej niż 150 mg KOH/g, 2-10% wagowych trietylenotetraaminy, 2-8% wagowych kopolimeru styren-butadien-styren, zawierającego 29-30% wagowych związanego styrenu oraz do 100% wagowych rozpuszczalników w postaci mieszaniny alkilowych pochodnych benzenu i/lub dekaliny, przy czym suma atomów węgla w grupach alkilowych wynosi nie więcej niż 8.