RO118080B1

RO118080B1 - Compoziţie bituminoasă armată cu fibre şi procedeu de obţinere a acesteia

Info

Publication number: RO118080B1
Application number: RO99-00399A
Authority: RO
Inventors: Georgeta Popescu; Georgeta Grisic; Mariana Georgescu; Ileana Stelea; Viorel Pordea
Original assignee: Centrul De Cercetare Pentru Materiale Macromoleculare Şi Membrane S.A.; Cestrin S.A.
Priority date: 1999-04-09
Filing date: 1999-04-09
Publication date: 2003-01-30

Abstract

Invenţia se referă la o compoziţie bituminoasă armată cu fibre şi la un procedeu de obţinere a acesteia, compoziţie care se utilizează pentru pavaje de şosele. Compoziţia conţine agregate naturale, filer, liant şi fire obţinute din fibre naturale, alese dintre bumbac, in, cânepă şi fibre sintetice, alese dintre fibre acrilice, esterice, amidice sau amestec al acestora, în care fibra acrilică este preponderentă, tăiate la lungimi de 4...20 mm şi având o fineţe de 20...200 tex. Procedeul conform invenţiei constă în aceea că se dozează direct în malaxor, înainte sau concomitent cu filerul, la cald sau la rece, o cantitate de 0,1...0,5% fire, raportată la cantitatea totală, iar adaosurile de polielectrolit cationic şi/sau răşină se dozează sub agitare uşoară în rezervorul de bitum, în cantitate de până la 1,5%, respectiv de până la 3% în greutate din masa bitumului.

Description

RO 118080 Β

Invenția se referă la o compoziție bituminoasă armată cu fibre și la un procedeu de preparare a acesteia. Compoziția este de tip mixtură asfaltică armată cu fibre naturale și sintetice și se utilizează pentru pavaje de șosele.

Sunt cunoscute compoziții bituminoase armate care conțin fibre minerale sau fibre sintetice cu lungimi cuprinse, între 1 și 12 mm, cu o finețe de 0,6...1,5 dTex.

S-au folosit îndeosebi fibrele de sticlă și cele celulozice, mai puțin cele sintetice.

Dezavantajele acestor compoziții, în special, a celor care conțin fibre sintetice, constau în aceea că, la dispersarea fibrelor în mixtură apare fenomenul de aglomerare, datorat încărcării electrostatice a fibrelor, ceea ce atrage după sine mărirea duratei de amestecare până la o omogenizare bună.

înlăturarea acestor dezavantaje s-a încercat a se realiza printr-o prelucrare prealabilă a fibrelor înaintea utilizării în compozițiile bituminoase, prin amestecarea lor cu rășini sau bitum urmată de granulare ca în cazul fibrelor celulozice sau ancolarea cu diverse produse antistatice. Acest lucru are ca efect o diminuare a dezavantajelor prezentate mai înainte.

în plus, utilizarea fibrelor în compozițiile bituminoase asfaltice are influență mai mare asupra caracteristicilor liantului. De fapt se realizează un bitum armat, deci un liant cu punct de înmuiere mai mare, fără a se crea și o rețea de armare a agregatelor minerale utilizate în mixtură. De aceea, cel mai adesea, utilizarea fibrelor în astfel de compoziții bituminoase este recomandată a se realiza alături de adaosurile de polimeri cu rol de modificatori, care să păstreze elasticitatea și ductilitatea liantului.

Problema tehnică pe care o rezolvă invenția, constă în armarea compozițiilor bituminoase cu fibre din deșeuri textile sau de tip vigonie, tăiate la dimensiuni de 4...20 mm, cu finețea de 20...200 Tex, care se dispersează ușor în masa mixturii, fără o prelucrare prealabilă, necesitând același timp de omogenizare ca și pentru compoziția nearmată și care prin efectul de rețea creat în interiorul amestecului conduce la creșterea stabilității stratului rutier cu până la 100%, a absorbției apei de 2...3 ori și a rezistenței la compresiune cu 50...70%.

Compoziția bituminoasă armată cu fibre, conform invenției, este constituită din 80...86% agregate naturale, 8...12% filer, 5,5...13,5% liant și 0,1...0,5% fibre obținute din fibre naturale alese dintre bumbac, in, cânepă și fibre sintetice alese dintre fibre acrilice, esterice, amidice sau amestec al acestora în care fibra acrilică este preponderentă în cantitate de 60...80%, tăiate la lungimi de 4...20 mm având o finețe de 20...200 Tex.

Mai poate conține până la 0,1% în greutate față de amestec polieiectrolit cationic, de preferință policlorură de Ν,Ν-dimetil-hidroalchil-amoniu sau mai poate conține până la 0,3% în greutate față de amestec polimer de condensare C₅-C₉, de preferință rășină indencumaronică.

Liantul este bitum în cantitate de 5,5...7,5% față de amestec sau este emulsie bituminoasă în cantitate de 7.5...13,5% fată de amestec.

Procedeul de obținere la cald a compoziției bituminoase, conform invenției, constă în aceea că se dozează direct în malaxor, înainte sau concomitent cu filerul, o cantitate de 0,1...0,5% de fire raportată la cantitatea totală, iar adaosurile de polieiectrolit cationic și/sau rășină se dozează sub agitare ușoară în rezervorul de bitum în cantitate de până la 1,5%, respectiv, de până la 3% în greutate din masa bitumului.

Procedeul de obținere la rece a compoziției bituminoase, conform invenției, constă în aceea că se introduc firele în malaxor odată cu agregatele naturale, se preumezesc cu apă sau cu o soluție de 0,5...3,5% în greutate polieiectrolit cationic în proporție de 3,5..,8,5% în greutate față de agregatele naturale.

Compoziția și procedeul, conform invenției, prezintă următoarele avantaje:

- structura armată formată în masa mixturii asfaltice este omogenă, uniform repartizată și stabilă în timp;

RO 118080 Β

- timpul de preparare este același ca în cazul compoziției nearmate; 50

- procedeul poate fi aplicat pe orice tip de instalație de preparare a mixturii asfaltice fără modificări constructive ale acesteia, a regimului termic și a duratei în timp;

- fibrele, rășina și polielectrolitul nu sunt toxice și nu necesită condiții speciale de depozitare;

în funcție de calitatea bitumului utilizat ca liant, se recomandă ca în procesul de 55 preparare al mixturilor asfaltice, armate cu fibre, acesta să fie îmbunătățit prin adaos de 0,5...4,5% în greutate, față de bitum, de polimeri de policondensare, C₅ - C₉, pentru creșterea stabilității și/sau a unui polielectrolit cationic pentru creșterea adezivității și a revenirii elastice.

Utilizarea fibrelor la armarea mixturilor asfaltice, conferă straturilor rutiere realizate 60 o creștere a rezistenței la oboseală și îmbunătățire, a rezistenței în trafic, conferă acestora o mai bună elasticitate și încetinește procesul de apariție a fisurilor.

Procedeul de preparare a compoziției bituminoase armate cu fibre constă în aceea că în cazul preparării la cald, fibrele se dozează în proporție de 0,1...0,5% în greutate față de mixtură direct în malaxor înainte, sau concomitent cu filerul, după care urmează dozarea 65 bitumului conform rețetei stabilite, iar când se utilizează rășina și/sau polielectrolitul cationic, acestea se dozează 0,5...4,5% în greutate față de bitum, direct în rezervorul de bitum. După o ușoară omogenizare, acesta poate fi dozat în malaxorul instalației de preparare a mixturii asfaltice.

Procedeul, conform invenției într-o altă variantă de preparare la rece, constă în aceea 70 că fibrele se dozează 0,1...0,5% în greutate față de mixtură odată cu agregatele naturale și urmează împreună cu acestea toate fazele procesului de preparare a șlamurilor bituminoase, preumezire și amestecare cu emulsia bituminoasă, iar preumezirea se face cu apă sau soluție apoasă de polielectrolit cationic de concentrație 0,5...3,5% în greutate.

Fibrele sunt deșeuri din industria textilă de tip vigonie, obținute din fibre naturale cum 75 ar fi, bumbac, in sau cânepă, sintetice cum ar fi, acrilice, esterice sau amidice sau din amestec în care fibra acrilică este preponderentă adică 60...80% în greutate din amestec, tăiate la lungimi de 4...20mm și având o finețe de 20...200 Tex.

Polimerul de condensare C₅ - C_g este de tip rășină inden-cumaronică, iar polielectrolitul catinic este o policlorură de (N,N - dimetil hidroalchil amoniu) cu un grad de polimerizare 80 cuprins, între 300 și 600.

Prepararea acestor compoziții se poate realiza în orice tip de instalație de obținere a mixturilor asflatice clasice la care se realizează amestecarea în malaxorul instalației, timp de 2 - 2,5 min a agregatelor, filerului și bitumului, dozate conform rețetei de mixtură aleasă și capacității utilajului. 85

Fibrele se dozează direct în malaxor în proporție de 0,114 - 0,625 în greutate față de agregatele uscate înainte sau concomitent cu filerul după care urmează dozarea bitumului.

Liantul utilizat este bitumul sau bitumul îmbunătățit prin adaos de rășină C₅ - C₉ și/sau polielectrolit cationic în proporția stabilită,în funcție de calitatea acestuia adică 1...3% în greutate rășină și/sau 0,5...1,5% în greutate plielectrolit cationic. 90 în acest caz, înainte de începerea preparării propriu-zise a compoziției bituminoase, rășina și/sau polielectrolitul cationic se introduc direct, în proporția stabilită de rețetă, timp de 15 -20 min, sub o ușoară agitare, în rezervorul de bitum aflat la 15O...16O’C. Se continuă agitarea încă 10...20 min. la aceeași temperatură, după care bitumul îmbunătățit se poate doza în malaxorul instalației de preparare a mixturii asfaltice la dozajul conform rețetei. 95

Temperatura agregatelor, bitumului și mixturii asfaltice rezultate și timpul de omogenizare în malaxor au aceleași valori ca în cazul preparării mixturilor nearmate.

RO 118080 Β

Prepararea compozițiilor bituminoase la rece se execută în instalații speciale, stații mobile, care și prepară și aștern șlamurile bituminoase.

100 Când se face armarea cu fibre, acestea se introduc în malaxor odată cu agregatele conform rețetei alese. Aici se realizează preumezirea cu apă sau soluție apoasă de polielectrolit cationic de 0,5...3,5% în greutate în proporție de 3,5...8,5% în greutate față de agregatele naturale.

Se dau, în continuare, șase exemple de realizare a compoziției bituminoase 105 procedeul de obținere a acesteia, conform invenției.

Exemplul 1. Se introduc în malaxor 84,6 părți agregate naturale concasate constând din sorturile 0...3, 3...8, 8...16 în raport 1:1:1,5 la o temperatură de 180°C, 9,1 părți filer, 0,3 părți fibre din PNA de 8...12 mm și 6 părți bitum la 160°C. Se malaxează încă 20 s, apoi compoziția bituminoasă se descarcă.

110 încercările fizico-mecanice efectuate pentru acest tip de compoziție bituminoasă au relevat faptul că față de aceeași rețetă, dar care nu conține fibre cu rol de armare, stabilitatea Marshall la 60°C a crescut, de la 7,2 la 10,9 KN, fluajul, de la 2,9 la 4,8 mm, rezistența la compresiune la 20°C, de la 3,4 la 4,1 N/m², iar absorbția apei, de la 0,3 la 1,2%. Exemplul 2. Se introduc, pe rând, în malaxorul instalaței de preparare a mixturii

115 asfaltice, 194,55 părți agregate naturale concasate, 55,80 părți nisip natural uscate și încălzite la 180°C, apoi în același timp 27,9 părți filer și 0,75 părți fibre obținute din amestec PNA, PE și BBC -65,20 și respectiv 15% în greutate tăiate la dimensiuni de 10... 15 mm.

La sfârșit se introduc 21 părți bitum la 160°C și se continuă malaxarea încă 20 s. Amestecul rezultat este omogen cu toate componentele anrobate.

120 Valorile parametrilor fizico-mecanici obținute pentru acest tip de mixtură, față de una similară, dar nearmată cu fibre sunt: 10,5 față de 6,0 KM stabilitate Marshall, la 60°C, 2,7 față de 1,0 mm fluaj, 4,0 față de 3,1 N/m² rezistență la compresiune, la 20°C,2,3 față de 1,2% absorbția de apă.

Exemplul 3. Se prepară o mixtură asfaltică bituminoasă din 504 părți agregate 125 naturale concasate, 55,2 părți filer, 1,2 părți fibre tip vigonie de 8...10 mm lungime și 39,6 părți bitum.

Proprietățile fizico-mecanice ale compoziției sunt: 8,04 KN stabilitate Marshall,la 60°C, 2,0 mm fluaj, 0,8% absorbție de apă, 82% adezivitate bitum.

Exemplul 4. Se prepară o compoziție bituminoasă armată ca în exemplul 3 cu 130 deosebirea că în bitum se introduc 2,5% în greutate rășină C₅ - C₉.

Proprietățile fizico-mecanice în acest caz au următoarele valori: 8,6 KN stabilitate Marshall, la 60°C, 2,1 mm fluaj, 1,1% absorbție de apă, 96% adezivitate bitum.

Exemplul 5. Se reia rețeta din exemplul 3 numai că în bitum se introduce 3% în greutate rășină inden-cumaronică și 1% în greutate polielectrolit cationic. Proprietățile fizico135 mecanice sunt: 8,9 KN stabilitate Marshall, la 60°C, 2,7 mm fluaj, 1,2% absorbția de apă, 96% adezivitate bitum.

Exemplul 6. Se amestecă 285 părți agregate naturale 3...8 cu 210 părți nisip de concasaj și 1 parte fibre din PNA cu lungimea de 4...8 mm. Se preumezesc cu 30 părți soluție apoasă 1,5% în greutate polielectrolit cationic, apoi se adaugă 4 părți filer și 67,5 părți 140 emulsie bituminoasă cu 65% bitum, cu rupere lentă.

Șlamul rezultat este omogen, are o consistență bună și timp de întărire 20 min.

Claims

RO 118080 B Revendicări

1. Compoziție bituminoasă armată cu fibre, caracterizată prin aceea că este constituită din 80...86% agregate naturale, 8...12% filer, 5,5...13,5% liant și 0,1...0,5% fire 145 obținute din fibre naturale alese dintre bumbac, in, cânepă și fibre sintetice alese dintre fibre acrilice, esterice, amidice sau amestec al acestora în care fibra acrilică este preponderentă în cantitate de 60...80%, tăiate la lungimi de 4...20 mm având o finețe de 20...200 Tex.

2. Compoziție bituminoasă, conform revendicării 1, caracterizată prin aCeea că, mai poate conține până la 0,1% în greutate față de amestec polielectrolit cationic, de preferință 150 poiiciorură de Ν,Ν-dimetil-hidroalchil-amoniu.

3. Compoziție bituminoasă, conform revendicării 1, caracterizată prin aceea că, mai poate conține până la 0,3% în greutate față de amestec polimer de condensare C₅-C_g, de preferință, rășină inden-cumaronică.

4. Compoziție bituminoasă, conform revendicărilor 1...3, caracterizată prin aceea 155 că, liantul este bitum în cantitate de 5,5,..7,5% față de amestec.

5. Compoziție bituminoasă, conform revendicărilor 1 și 2, caracterizată prin aceea că, liantul este emulsie bituminoasă în cantitate de 7,5...13,5% față de amestec.

6. Procedeu de obținere la cald a compoziției, definită în revendicările 1...3, caracterizat prin aceea că se dozează direct în malaxor, înainte sau concomitent cu filerul, 160 o cantitate de 0,1...0,5% de fire raportată la cantitatea totală, iar adaosurile de polielectrolit cationic și/sau rășină se dozează sub agitare ușoară în rezervorul de bitum în cantitate de până la 1,5%, respectiv, de până la 3% în greutate din masa bitumului.

7. Procedeu de obținere la rece a compoziției, definită în revendicările 1 și 2, caracterizat prin aceea că se introduc firele în malaxor odată cu agregatele naturale, se 165 preumezesc cu apă sau cu o soluție de 0,5..,3,5% în greutate polielectrolit cationic în proporție de 3,5...8,5% în greutate față de agregatele naturale.

Președintele comisiei de examinare: ing. Florea Stela

Examinator: ing. Teodorescu Daniela

Editare și tehnoredactare computerizată - 05IM

Tipărit la: Oficiul de Stat pentru Invenții și Mărci