PL233569B1 - Sposób wytwarzania dodatku do mieszanek mineralno-asfaltowych oraz dodatek otrzymany tym sposobem - Google Patents

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest sposób wytwarzania dodatku do mieszanek mineralno-asfaltowych z wykorzystaniem kordu tekstylnego, otrzymywanego w procesie recyklingu zużytych opon, impregnowanego emulsją asfaltową oraz z dodatkiem napełniacza nieorganicznego o charakterze kwaśnym, a także dodatek otrzymany tym sposobem.

Polski opis wynalazku P.357612 ujawnia znane włókna, stanowiące dodatek do mieszanek mineralno-asfaltowych oraz omawia efekty ich zastosowania. Omawiane są włókna celulozowe, wełniane, wełna żużlowa, wata szklana oraz ich mieszaniny. Do kluczowych wad włókien mineralnych zaliczono szkodliwość dla otoczenia wynikająca z pylenia i rozprzestrzeniania się w powietrzu co prowadzi do podrażnień u zwierząt i ludzi. Dodatkowo włókna trudno rozprowadzają się w asfalcie, dochodzi to ich zbrylania i często pozostają w warstwach powierzchniowych mieszanek asfaltowych. Powodem takiego zachowania jest brak przyczepności między mieszanką asfaltową a powierzchnią włókien.

W polskim opisie wynalazku PL 209364 ujawniono zastosowanie kordu tekstylnego uzyskiwanego w procesie recyklingu zużytych opon jako dodatku do mieszanek mineralno-asfaltowych. Jednakowoż, praktyka zastosowania kordu tekstylnego jako dodatku wskazuje na niedogodności związane ze zbrylaniem się kordu tekstylnego i wynikające z tego trudności z jednorodnym rozprowadzeniem włókien w mieszance mineralno-asfaltowej. Za powód takiego zachowania włókien uznaje się brak przyczepności włókien i brak zwilżania włókien przez lepiszcze asfaltowe.

Opis DE 4022877 ujawnia metodę modyfikacji lepiszcza asfaltowego przez dodanie włókien organicznych i nieorganicznych uprzednio impregnowanych promotorami adhezji na bazie izocyjanianu i/lub vinylpyridine - resorcinol - formaldehydu i in.

Przedmiotem wynalazku jest sposób wytwarzania dodatku do mieszanek mineralno-asfaltowych, stosowanych zwłaszcza do budowy nawierzchni drogowych, charakteryzujący się tym, że kord tekstylny, uzyskany w wyniku recyklingu zużytych opon, miesza się z emulsją asfaltową oraz napełniaczem mineralnym o charakterze kwaśnym, po czym uzyskaną mieszaninę, po odparowaniu wody, granuluje się.

Korzystnie stosuje się kord tekstylny z zawartością do 50% wagowo frakcji gumowej.

Korzystnie kord tekstylny zawiera pozostałości gumy o frakcjach w zakresie do 8 mm.

Korzystnie mieszanie prowadzi się w temperaturze od 50°C do 80°C, korz ystnie w temperaturze 75°C.

Korzystnie mieszanie prowadzi się aż do całkowitego zwilżenia powierzchni kordu tekstylnego za pomocą emulsji asfaltowej.

Korzystnie emulsję asfaltową dodaje się w proporcji od 1% do 5% wagowo w stosunku do kordu tekstylnego, korzystnie w proporcji 3%.

Korzystnie emulsja asfaltowa zawiera od 20% do 50% wody, korzystnie 35% wody wagowo w stosunku do wagi emulsji.

Korzystnie emulsja asfaltowa ma charakter kationowy.

Korzystnie stosuje się napełniacz mineralny w postaci amorficznej krzemionki.

Korzystnie rozwinięcie powierzchni napełniacza mineralnego wynosi nie mniej niż 300 m²/g (BET).

Korzystnie napełniacz mineralny dodaje się w takiej ilości, aby jego masa stanowiła nie więcej niż 10% wagi kordu tekstylnego, korzystnie 4% wagi kordu tekstylnego.

Korzystnie uzyskaną mieszaninę granuluje się za pomocą granulatora do pelletu.

Korzystnie rozmiar granulek wynosi od 3 mm do 12 mm, korzystnie 6 mm.

Przedmiotem wynalazku jest także dodatek do mieszanek mineralno-asfaltowych, stosowanych zwłaszcza do budowy nawierzchni drogowych, otrzymany sposobem według wynalazku.

Sposób wytwarzania dodatku do mieszanek mineralno-asfaltowych, polega na tym, że kord tekstylny uzyskany ze zużytych opon, z typową zawartością do 50% wagowo frakcji gumowej o rozmiarach do 8 mm, miesza się z emulsją asfaltową w temperaturze nie przekraczającej 80°C, dodając od 1% do 5% wagowo emulsji asfaltowej w stosunku do wagi kordu tekstylnego oraz amorficzny ditlenek krzemu (SiO2), korzystnie 4% wagowo w stosunku do wagi kordu tekstylnego. Mieszanie prowadzi się aż do całkowitego zwilżenia powierzchni kordu tekstylnego za pomocą emulsji asfaltowej, po czym po odparowaniu wody, uzyskaną mieszaninę granuluje się za pomocą granulatora do pelletu. Uzyskany granulat chłodzi się do temperatury otoczenia i używa jako dodatku do mieszanek mineralno-asfaltowych. Rozmiar granulek wynosi od 3 mm do 12 mm, korzystnie 6 mm, co sprzyja ich rozpuszczeniu i jednorodnemu rozprowadzaniu, po podgrzaniu w mieszance mineralno-asfaltowej.

PL 233 569 B1

Na kruszywie o charakterze kwaśnym, którego głównym składnikiem są związki krzemu (SiO2, krzemiany), na skutek jonizacji w obecności fazy wodnej kationowej emulsji asfaltowej na powierzchni kruszywa pojawiają się aniony krzemianowe silnie z nią związane. Ponieważ użyta emulsja jest typu kationowego, w wyniku reakcji emulgatora znajdującego się na powierzchni cząstek asfaltu z powierzchnią napełniacza mineralnego o charakterze kwaśnym powstanie nierozpuszczalny krzemian aminy, co prowadzi do wzrostu siły wiązań między ziarnami kruszywa w mieszance asfaltowej i korzystnego zmniejszenia jej spływności.

Wyżej opisany sposób wytwarzania dodatków do mieszanek mineralno-asfaltowych rozwiązuje szereg praktycznych, dotychczas nierozwiązanych problemów techniczno-użytkowych. Powoduje, że włókna kordu tekstylnego nie pylą i nie przedostają się do otoczenia gdyż w postaci zwilżonej przez emulsję asfaltową z dodatkiem napełniacza mineralnego, związane są w postaci granulek z niewielką zawartością asfaltu. Emulsja asfaltowa, a po odparowaniu wody asfalt, pełni rolę promotora adhezji poprawiającego przyczepność włókien do asfaltu i kruszywa w mieszance asfaltowej co zapewnia poprawne mieszanie i rozprowadzanie włókien kordu tekstylnego w mieszance asfaltowej. Jednocześnie włókna nie osadzają się na powierzchni asfaltu co zazwyczaj prowadziło do obniżenia jego spływności i wytrzymałości mechanicznej. Napełniacz mineralny w postaci submikronowej podnosi lepkość i siłę wiązań między ziarnami mieszanki mineralno-asfaltowej. Włókna kordu tekstylnego nie zbrylają się w mieszance asfaltowej i nie pozostawiają wolnych przestrzeni niewypełnionych lepiszczem asfaltowym, co dotychczas obniżało wytrzymałość mechaniczną nawierzchni asfaltowych.

P r z y k ł a d w y k o n a n i a

Kord tekstylny uzyskany z mechanicznego recyklingu zużytych opon, o zawartości 45% wagowo frakcji gumowej o rozmiarach poniżej 8 mm, podano do leja zasypowego rurowego mieszalnika działającego w trybie ciągłym, do którego podano, za pomocą dyszy spryskiwacza, kationową, szybkorozpadową, emulsję asfaltową w temperaturze 80°C, o 35% wagowo zawartości wody, w ilości 3% wagowo w stosunku do kordu tekstylnego, oraz za pomocą dozownika 4% wagowo mikrokrzemionki. Mieszaninę kordu tekstylnego, emulsji i mikrokrzemionki podawano do granulatora umożliwiając jednocześnie odparowanie wody z emulsji asfaltowej. Rolę granulatora pełniła peleciarka z płaską matrycą i rolkami przeciskającymi surowiec przez otwory stożkowo walcowe. Po przeciśnięciu i spaletyzowaniu mieszaniny dokonano jej granulacji za pomocą noża obrotowego na wyjściu głowicy peletującej.

Uzyskany materiał schłodzono do temperatury otoczenia i wykorzystano jako dodatek do mieszanki mineralno-asfaltowej z mastyksu grysowego SMA8 w ilości 0,3% wagowo w stosunku do wagi mieszanki. Porównano własności mieszanki SMA8 bez dodatku i z dodatkiem.

Dodatek nie wykazywał pylenia włókien oraz po podgrzaniu jednorodnie rozprowadził się w mieszance SMA8.

Znormalizowaną metodą TSRST (PN-EN 12697-46) zbadano odporność na pękanie mieszanki mineralno-asfaltowej, uzyskując wynik -27°C dla mieszanki bez dodatku i -28,5°C dla mieszanki SMA8 z dodatkiem, co oznacza większą odporność na niskotemperaturowe pękanie.

Przeprowadzone badania zmęczeniowe wykazały, że mieszanka SMA8 z dodatkiem, przy tak im samym odkształceniu przenosi większą liczbę cykli obciążeń. Badanie spływności metodą Schellenberga wykazało możliwość uzyskania oczekiwanej spływności na poziomie 0,3% m/m przy zawartości dodatku na poziomie 0,3% wagowo w stosunku do mieszanki SMA8, podczas gdy mieszanka SMA8 bez dodatku wykazuje spływność na poziomie 1,5% m/m.

Powyższe wyniki oznaczają, że dodatek wg wynalazku posiada własności stabilizujące i wzmacniające co wydłuża trwałość nawierzchni drogowych.

Claims (14)

1. Zastrzeżenia patentowe

   1. Sposób wytwarzania dodatku do mieszanek mineralno-asfaltowych, stosowanych zwłaszcza do budowy nawierzchni drogowych, znamienny tym, że kord tekstylny, uzyskany w wyniku recyklingu zużytych opon, miesza się z emulsją asfaltową oraz napełniaczem mineralnym o charakterze kwaśnym, po czym uzyskaną mieszaninę, po odparowaniu wody, granuluje się.
2. 2. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że stosuje się kord tekstylny z zawartością do 50% wagowo frakcji gumowej.
3. 3. Sposób według zastrz. 1 albo 2, znamienny tym, że kord tekstylny zawiera pozostałości gumy o frakcjach w zakresie do 8 mm.

   PL 233 569 B1
4. 4. Sposób według zastrz. 1 albo 2 albo 3, znamienny tym, że mieszanie prowadzi się w temperaturze od 50°C do 80°C, korzystnie w temperaturze 75°C.
5. 5. Sposób według któregokolwiek z poprzedzających zastrzeżeń, znamienny tym, że mieszanie prowadzi się aż do całkowitego zwilżenia powierzchni kordu tekstylnego za pomocą emulsji asfaltowej.
6. 6. Sposób według któregokolwiek z poprzedzających zastrzeżeń, znamienny tym, że emulsję asfaltową dodaje się w proporcji od 1% do 5% wagowo w stosunku do kordu tekstylnego, korzystnie w proporcji 3%.
7. 7. Sposób według któregokolwiek z poprzedzających zastrzeżeń, znamienny tym, że emulsja asfaltowa zawiera od 20% do 50% wody, korzystnie 35% wody wagowo w stosunku do wagi emulsji.
8. 8. Sposób według któregokolwiek z poprzedzających zastrzeżeń, znamienny tym, że emulsja asfaltowa ma charakter kationowy.
9. 9. Sposób według któregokolwiek z poprzedzających zastrzeżeń, znamienny tym, że stosuje się napełniacz mineralny w postaci amorficznej krzemionki.
10. 10. Sposób według zastrz. 9, znamienny tym, że rozwinięcie powierzchni napełniacza mineralnego wynosi nie mniej niż 300 m²/g (BET).
11. 11. Sposób według któregokolwiek z poprzedzających zastrzeżeń, znamienny tym, że napełniacz mineralny dodaje się w takiej ilości, aby jego masa stanowiła nie więcej niż 10% wagi kordu tekstylnego, korzystnie 4% wagi kordu tekstylnego.
12. 12. Sposób według któregokolwiek z poprzedzających zastrzeżeń, znamienny tym, że uzyskaną mieszaninę granuluje się za pomocą granulatora do pelletu.
13. 13. Sposób według któregokolwiek z poprzedzających zastrzeżeń, znamienny tym, że rozmiar granulek wynosi od 3 mm do 12 mm, korzystnie 6 mm.
14. 14. Dodatek do mieszanek mineralno-asfaltowych, stosowanych zwłaszcza do budowy nawierzchni drogowych, otrzymany sposobem według któregokolwiek z poprzedzających zastrzeżeń.