PL90998B1 - - Google Patents

Description

Przedmiotem wynalazku jest masa bitumowo-po¬ limerowa skladajaca sie z bitumu oraz polimeru elastomerowego lub kauczukopodobnego, stosowa¬ na do budowy dróg, w budownictwie mieszkanio¬ wym i przemyslowym.

Wiadomo, ze dodanie do bitumu, smoly i natu¬ ralnego asfaltu polimerów elastomerycznych i kau- czukopodobnych, takich jak kopolimery butadieno- wo-styrenowe, etylenowo-propylenowe, butadieno- wo-nitrylowe, kauczuk naturalny, poliizopren, kauczuk butylowy itd. nadaje tym mieszaninom taka elastycznosc, ze odznaczaja sie one znacznie lepszymi wlasciwosciami odpornosci na zuzycie i wlasciwosciami uzytkowymi, niz mieszaniny wspo¬ mnianych poprzednio polimerów.

W ostatnich latach mieszaniny bitumów z ela¬ stomerami znajduja coraz szersze zastosowanie do budowy dróg i w konstrukcjach budowlanych jak i w wielu galeziach przemyslu. Najpowazniejsza jednak wada jest to, ze gdy ilosc polimeru w takiej mieszaninie przekroczy 5%, jest ona trudna w prze¬ robie ze wzgledu na wysoka lepkosc.

Równiez ukladanie warstw jtówstalego betonu asfaltowego przedstawia wiele trudnosci. Na sku¬ tek nadmiernej lepkosci tego produktu, urzadzenia sluzace dio wytwarzania i ukladania warstw betonu asfaltowego sa poddawane znacznym naprezeniom, które wplywaja ujemnie na ich zywotnosc. Oczy¬ wiscie wlasciwosci elastyczne produktu zaleza w 80 glównej mierze od ilosci polimeru, zawartego w mieszaninie bitumiczno-polimerowej i rzeczywiscie odpowiedniejsze pod wzgledem elastycznosci sa mieszaniny o wiekszej zawartosci polimeru, w prze*- ciwienstwie do mieszanin o nizszej procentowej za¬ wartosci polimerów elastomerycznych lub kauczuk kopodobnych.'"• ,? Dlatego ze wzgledu na wspomniana poprzednio wade, która stanowi górna granica 5% dodawanego polimeru, wlasciwosci elastyczne polimerów sa wy¬ korzystywane w sposób bardzo ograniczony.

Obecnie stwierdzono, ze wady te mozna przezwy¬ ciezyc, stosujac w mieszaninie bitumowo-polimero- wej jako polimer kopolimer styrenu i butadienu kopolimeryzowany z karboksyluj.acym monomerem, takim jak nienasycone etylenowo pierwszorzedowe amidy, nienasycone etylenowo kwasy jednokarbo- ksylowe oraz nienasycone etylenowo kwasy dwu- karboksylowe, przy czym zawartosc karboksylu- jacego monomeru wynosi 1—20°/o wagowych, a ilosc polimeru wynosi 1—30%> wagowych w stosunku do ogólnej wagi masy. Masa wedlug wynalazku za¬ wiera korzystnie bitum o penetracji w temperatu¬ rze 25°C wynoszacej 20—200.

Kairboksylowanie prowadzi sie, uzywajac jako komonomeru kwasu co najmniej jednokarboksylo- wego, nienasyconego etylenowo, korzystnie takiego jak kwas akrylowy, metakrylowy, etyloakrylowy i krotonowy lub kwasu co najmniej dwukarboksy- lowego, nienasyconego etylenowo, takiego jak kwas 90 99890 998 3 4 itakonowy, maleinowy, fumarowy, mezakonowy i cytrakonowy lub co najmniej pierwszorzedowego etylenowo nienasyconego amidu, korzystnie takiego jak amid kwasu akrylowego, metakrylowego, etylo- .akrylowego, krotonowego, itakonowego i metylo- itakonowego.

Jako srodek karboksylujacy korzystnie stosuje sie takze mieszanine dwóch lub trzech zwiazków jak opisano poprzednio.

Ilosc momomeru karboksylujacego lub mieszaniny monomerów karboksylujacych wynosi 1—20%.

Z wykresu na fig. 1 mozna wnioskowac, ze po do¬ daniu 5%> karboksylowanego polimeru otrzymuje sie srodek wiazacy, o lepkosci nizszej niz lepkosc mie¬ szaniny,' zawfarijaoej mniejsza ilosc polimeru nie¬ karboksylowanego. Na przyklad 10°/o mieszanina kac^oJ^#Jpwaj^gQ elastomerycznego polimeru bu- tadienowo-styrenowggo ma lepkosc nizsza od le¬ pkosci mieszaniny z tego samego bitumu, zawiera¬ jacej 5% niekarboksylowanego elastomerycznego polimeru butadienowo-styrenowego.

Z tego samego wykresu 1 zaleznosci lepkosci od temperatury wynika, ze daje sie otrzymac dobrze przerabiajace sie mieszaniny, w których dodatek procentowy karboksylowanego kauczuku butadie¬ nowo-styrenowego SBR jest wiekszy niz 10%.

Na rysunku fig. 1 przedstawia wykres zaleznosci lepkosci bitumu od temperatury i zaleznosci lep¬ kosci od temperatury mieszanin tego bitumu z kar- boksylowanym i niekarboksylowanym kauczukiem butadienowo-styrenowym, przy czym: 0 oznacza bitum o penetracji dmm 80/100, badanej w ciagu 5" w temperaturze 25°C pod obciaze¬ niem 100 g. ? oznacza mieszanine, zawierajaca 3% niekarbo¬ ksylowanego kauczuku butadienowo-styrenowe¬ go, uzupelniona do 100% opisanym poprzednio bitumem 80/100 ? oznacza mieszanine zawierajaca 5% niekarbo¬ ksylowanego kauczuku butadienowo-styrenowe- go, uzupelniona do 100% opisanym poprzednio bitumem 80/100 O oznacza mieszanine zawierajaca 10% karboksy¬ lowanego kauczuku butadienowo-styrenowego, uzupelniona do 100% poprzednio opisanym bi¬ tumem 80/100 0 oznacza mieszanine zawierajaca 5% karboksy¬ lowanego kauczuku butadienowo-styrenowego, uzupelniona do 100% opisanym poprzednio bitu¬ mem 80/100.

Przyklady mieszanin wedlug wynalazku przed¬ stawione sa w nastepujacych tablicach.

Tablica 1 Sklad mieszaniny Czas mieszania Temperatura mieszania Nr mieszaniny 1) Penetracja w temperaturze 25°C (pod obciazeniem 100 g w ciagu 5") dmm 2) Temperatura mieknienia oznaczona me¬ toda pierscienia i kuli °C 3) Temperatura kruchosci FRAASS °C 4) Ciagliwosc w temperaturze 10°C cm ) Lepkosc w Poise w temperaturze 50°C 70°C 90°C 110°C 130°C 150°C P.J. (wskaznik penetracji wedlug Pfeiffera) Bitum + 1% wTagowy su¬ chego karbo¬ ksylowanego lateksu ' 140°C 12 72 51,5 —13 7,5 8,51X103 6,62X10" 98,31 27,07 8,21 2,1 +0,89 Bitum + 5% wagowych su¬ chego karbo¬ ksylowanego lateksu ' 140°C 13 68 55,5 —13 7,5 2,26Xl04 1,16X103 1,70X10'2 38,0 12,7 ,7 +0,89 Bitum + 10% wagowych su¬ chego karbo¬ ksylowanego lateksu 3C 140°C 14 54 60,3 —13 7,5 4,59X104 2,57X103 3,56XlO?' S9,4 43,9 14,9 +1,29 Bitum + 20% wagowych su¬ chego karbo¬ ksylowanego lateksu ' 140°C 44 • 70,7 —15 7 2,4 Xl05 8,3 Xl08 9,42X]02 3,37Xl02 98,45 32,12 | +2,78 Tablica 2 Mieszanina 1 Sklad: Bitum 80/100 Bitum 80/100 poddany obróbce termicznej Bitum 2 100 Bitum pod¬ dany obrób¬ ce termicz¬ nej 3 100 Bitum + suchy lateks kauczu¬ ku SBR. Czes¬ ci wagowe 4 100 Bitum + suchy lateks karboksylowanego kau¬ czuku SBR. Czesci wa¬ gowe 100 190 998 c.d. tab. 2 1 x SBR Karboksylowany SBR Wlasciwosci: Penetracja (w temperaturze 25°C ciazeniu 100 g w ciagu 5") przy ob- dmm Temperatura mieknienia oznaczona metoda pierscienia i kuli Wskaznik penetracji Temperatura kruchosci FRAASS Ciagliwosc w temperaturze 4°C Lepkosc w Poise w temperaturze w temperaturze °C °c cm 50°C 70°C 90°C 110°C 130°C 150°C 2 — — 93 48,6 +0,13 —18 19 7,36Xl03 ,22X102 65,4 ,6 4,91 2,10 3 — — 79 51,8 +0,17 —14 11 1,24X104 7,58X102 92,1 19,3 ,8 2,3 [ 4 - 62 63,7 +2,32 —12 100 6,2X105 ,lXl04 7,0X103 ],8Xl02 60 ¦' ' 5 . -: .... - ¦;.' • ,¦¦¦ ' 1 68'-""' 55,5 +0,89 -'] —13 '"H 7,5 • 2,26X104 1,16X10* l,70Xl<>2 1 38 ¦' 13 ,7 Próba Marshalla stabilnosci Suchy karboksylowany lateks kau- | czuku SBR (czesci wagowe) 1 Zawartosc bitumu w betonie asfal¬ towym Ciezar/objetosc Objetosc bitumu Objetosc kruszywa Pory Objetosc bitumu 100-objetosci kruszywa wysokosc próbki Stabilnosc skorygowana Stabilnosc srednia Plyniecie Plyniecie srednie Wskaznik sztywnosci Tablica 3 na zuzycie betonu asfaltowego wedlug ASTM 1559-71 o/ /o wagowy g/cm3 % % % % mm kg kg mm mm — ,5 2,453 13,20 83,38 3,42 79,4 62,5 1703 2,5 — ,5 2,457 13,22 83,52 3,26 79,4 63,0 1803 1722 2,8 2,53 68U — ,5 2,446 13,16 83,15 3,69 78,1 63,8 1654 2,3 ,5 x 2,439 13,13 82,91 3,96 76,8 63,5 1691 1,7 ,5 2,431 13r08 82,64 4,28 75,3 63,0 1863 1754 1,7 1,6 1096 ,5 2,422 13,04 82,33 4,63 73,8 64,0 1710 1,4 Tablica 4 Bitum 80/100 Karboksylowany lateks kauczuku SBR ANIC — suchy lateks 5584 typu Europrenu (czesci wago¬ we) Temperatura mieknienia (oznaczona metoda pier¬ scienia i kuli wedlug Con- siglio Nazionale Ricerche) Penetracja w temperatu¬ rze 25 °C (pod obciaze¬ niem 100 g w ciagu 5") (ASTM D-565) Temperatura kruchosci FRAASS Wskaznik penetracji (x) % wagowy % wagowy °C dmm °C 75 94 34 — 18 + 5 (x) Wskaznik penetracji przedstawiono w publikacji „The properties of Asphaltic Bitumen", strona 167 i nastepne, i wyraza wrazliwosc termiczna produktu log 800 logarytmów wartosci penetracji (w tem- ip_ peraturze 25°C) temperatura mieknienia oznaczona metoda 45 pierscienia i kuli Tablice 1 i 2 potwierdzaja, ze lepkosc mieszani¬ ny sporzadzonej z karboksylowanego SBR i bitumu, zawierajacej kauczuk w ilosci 20%> jest w tempe¬ raturze 150°C niemal równa lepkosci mieszaniny 50 o zawartosci 5% niekarboksylowanego SBR, ozna¬ czonej w tej samej temperaturze.

Dzieki temu masa wedlug wynalazku, zawieraja¬ ca powyzej 5°/o karboksylowanego polimeru nadaje sie do zastosowania. Poprawienie wlasciwosci ela¬ stycznych takich mas jest proporcjonalne do ilosci uzytego w nich elastomeru. Wynika to jasno z ta¬ blic 1 i 2.

Mieszanina wiazaca wedlug wynalazku, chociaz wykazuje tylko niewielkie ulepszenie temperatu:y kruchosci FRAASS, w przypadku otrzymanych be¬ tonów asfaltowych poddanych próbie Marschalla daje wskaznik sztywnosci wyrazony stosunkiem stabilnosci w kg i plynieciem w mm dwukrotnie 65 wyzszy niz w przypadku betonów asfaltowych nie 55 6090 998 7 8 zawierajacych mieszaniny betonu z kauczukiem.

Wykazano to w tablicy 3, z której wynika, ze od wartosci wskaznika sztywnosci wynoszacego 680 kg/mm dla samych mieszanin bitumicznych mozna dojsc, stosujac mieszanine bitumu z karboksylowa- nym elastomerem do wartosci wskaznika sztywnos¬ ci 1096 kg/mm.

Efektu tego nie daje sie uzyskac z innymi rodza¬ jami elastomerów niekarboksylowanych.

Jak wynika z tablicy 3 i fig. 2, równiez bez¬ wzgledna wartosc kompleksowego modulu (komple¬ ksowego, gdyz uwzglednia zarówno element lepkos¬ ci jak i elastycznosci) wykazuje korzysci z wpro¬ wadzenia kauczuku, które znaczne w przypadku srodka wiazacego, sa istotne takze w otrzymanych betonach asfaltowych.

Fig. 2 przedstawia bezwzgledna wartosc modulu kompleksowego E w Kg/cm2 w temperaturze 0°C, °C, 40°C i przy czestotliwosci w zakresie 0,03— Hz.

Srodki wiazace, stosowane w konwencjonalnych betonach asfaltowych przedstawiaja nastepujace symbole: ? — bitum 80/100+ lOtyo karboksylowanego kau¬ czuku butadienowo-styrenowego A — bitum 80/100+5°/o karboksylowanego kauczu¬ ku butadienowo-styrenowego • — bitum 80/100+5% niekarboksyiowanego kau¬ czuku butadienowo-styrenowego © ¦*- bitum 60/80.

Dla celów przemyslowych i w budownictwie sto¬ suje sie np. mieszanine o charakterystyce podanej w tablicy 4.

Mieszaniny o wlasciwosciach podanych w tablicy 4, stosowane jako wodoodporne materialy uszczel¬ niajace elementy betonowe maja penetracje w tem¬ peraturze 25°C wynoszaca 30/40 i wskaznik pene¬ tracji powyzej 4.

Dane przedstawione na wykresach na fig. 1 i 2 oraz w tablicach 1, 2, 3 i 4 maja tylko wartosc ilu¬ stracyjna i dlatego nie stanowia one zadnego ogra¬ niczenia wynalazku, majac na celu tylko wykazanie plynacych z niego korzysci.

Claims (6)

Zastrzezenia patentowe

1. Masa bitumowo-polimerowa skladajaca sie io z bitumu i polimeru elastomerowego lub kauczuko- podobnego, znamienna tym, ze jako polimer za¬ wiera kopolimer styrenu i butadienu kopolimeryzo- wany z karboksylujacym monomerem, takim jak nienasycone etylenowo pierwszorzedowo amidy, nie- 15 nasycone etylenowo kwasy jednokarboksylowe oraz nasycone etylenowo kwasy dwukarboksylowe, przy czym zawartosc karboksylujacego monomeru wy¬ nosi 1—20«/o wagowych, a ilosc polimeru wynosi 1—30°/o wagowych ogólnej wagi masy. 20

2. Masa wedlug zastrz. 1, znamienna tym, ze zawiera bitum o penetracji w temperaturze 25°C wynoszacej 20—200.

3. Masa wedlug zastrz. 1, znamienna tym, ze zawiera polimer karboksylowany kwasem akrylo- 25 wym, metakrylowym, etyloakarylowym i krotono- wym.

4. Masa wedlug zastrz. 1, znamienna tym, ze zawiera polimer karboksylowany etylenowo niena¬ syconym kwasem dwukarboksylowym, takim jak 50 kwas itakonowy, maleinowy, fumarowy, mezakono- wy i cytrakonowy.

5. Masa wedlug zastrz. 1, znamienna tym, ze zawiera polimer karboksylowany nienasyconym etylenowo pierwszorzedowym amidem, takim jak 85 amid kwasu akrylowego, metakrylowego, etyloakry- lowego, kirotonowego, itakonowego i metylodtakono- wego.

6. Masa wedlug zastrz. 1, znamienna tym, ze zawiera mieszanine karboksylowanych polimerów.90 998 "^ "IG.1 C B 80/ 1C3 t rt h 30 ir to 1K> 190 150 17000 998 Fig. 2 Kg/Cm1 cU Q33 03 OZGraf. Zam. 407 (105+25 egz.) Cena 10 zl