RU2241723C1

RU2241723C1 - Binding agent for road coating

Info

Publication number: RU2241723C1
Application number: RU2003120603/04A
Authority: RU
Inventors: А.Ф. Кемалов (RU); А.Ф. Кемалов; Т.Ф. Ганиева (RU); Т.Ф. Ганиева; ров И.Н. Ди (RU); И.Н. Дияров; пин А.Ю. Л (RU); А.Ю. Ляпин; Т.К. Плаксунов (RU); Т.К. Плаксунов; С.Р. Магдеева (RU); С.Р. Магдеева
Original assignee: Кемалов Алим Фейзрахманович; Ляпин Александр Юрьевич; Ганиева Тамилла Фатхиевна; Дияров Ирик Нурмухаметович; Плаксунов Тимур Касимович
Priority date: 2003-07-07
Filing date: 2003-07-07
Publication date: 2004-12-10
Also published as: RU2003120603A

Abstract

FIELD: binding agents, building industry.

SUBSTANCE: invention relates to binding agents for road coating and can be used in road-building and airdrome-building, in building roofing, waterproofing and hermetic seams. Invention provides the development of a binding agent for road coating comprising bitumen, rubber and a solvent-plasticizer and, additionally, elemental sulfur. As a solvent-plasticizer agent comprises rape seed oil or fraction of alpha-olefins-(C₂₀-C₂₆), as rubber agent comprises butadiene or isoprene rubber in the following ratio of components, wt.-%: bitumen, 65.0-97.3; butadiene or isoprene rubber, 0.5-7.0; rape seed oil or fraction of alpha-olefins-(C₂₀-C₂₆), 1.7-21.0, and elemental sulfur, 0.5-7.0. Invention provides preparing the homogenous binding agent, reducing temperature of process in its preparing, elevating values of stretching capacity and elasticity, low values of friability temperatures in all range of the binding composition in simultaneous retaining high values of other indices.

EFFECT: valuable properties of road coating.

1 tbl, 6 ex

Description

Изобретение относится к вяжущим для дорожного покрытия и может быть использовано в дорожном и аэродромном строительстве, а также в строительстве кровель, гидроизоляций и герметичных швов.The invention relates to binders for pavement and can be used in road and airfield construction, as well as in the construction of roofs, waterproofing and seams.

Известно вяжущее для дорожных покрытий, получаемое смешением 85-98 мас.% битума, 15-2 мас.% разветвленного или линейного стирольного блок сополимера при 200-250°С в течение 15-40 минут (ЕР №0458386, кл. С 08 L 95/00, 1972). Вяжущее имеет достаточно высокую прочность, эластичность, однако, его получение требует применения высоких температур и при этом не достигается полная однородность структуры вяжущего.Known astringent for road surfaces, obtained by mixing 85-98 wt.% Bitumen, 15-2 wt.% Branched or linear styrene block copolymer at 200-250 ° C for 15-40 minutes (EP No. 0458386, class C 08 L 95/00, 1972). The binder has a sufficiently high strength, elasticity, however, its preparation requires the use of high temperatures and at the same time complete uniformity of the binder structure is not achieved.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению является вяжущее для дорожного покрытия и способ его получения (патент Российской Федерации №2038360, кл. С 08 L 95/00, 1995), содержащее битум, блок-сополимеры алкадиена и стирола и индустриальное масло при следующем количественном соотношении, маc.%:Closest to the proposed invention is a cementitious pavement and a method for its production (patent of the Russian Federation No. 2038360, class C 08 L 95/00, 1995) containing bitumen, block copolymers of alkadiene and styrene and industrial oil in the following quantitative ratio, wt.%:

Битум 44,4-98,0Bitumen 44.4-98.0

Блок сополимеры алкадиенаBlock copolymers of alkadiene

и стирола 0,1-22,3and styrene 0.1-22.3

Масло индустриальное 1,9-33,3Industrial oil 1.9-33.3

Причем до введения в битум сополимер смешивают при 80-160°С с индустриальным маслом, после чего полученную смесь при перемешивании вводят при 110-160°С в битум.Moreover, before introducing into the bitumen, the copolymer is mixed at 80-160 ° C with industrial oil, after which the resulting mixture is introduced with stirring at 110-160 ° C into bitumen.

Изобретение позволяет получить вяжущее, соответствующее по параметрам требованиям, предъявляемым к вяжущим для дорожного покрытия. Однако полной однородности такого вяжущего достигнуть не удается, поскольку сродство индустриального масла, состоящего в основном из нафтеновых углеводородов, к блок сополимерам алкадиена и стирола невысокое. Вяжущее обладает сравнительно невысокими значениями растяжимости и эластичности. Кроме того, процесс получения вяжущего требует сравнительно высоких температур, что способствует выделению вредных веществ в окружающую среду и интенсифицирует процесс старения битумов.The invention allows to obtain a binder that meets the parameters of the requirements for binders for road surface. However, it is not possible to achieve complete homogeneity of such a binder, since the affinity of industrial oil, consisting mainly of naphthenic hydrocarbons, to the block copolymers of alkadiene and styrene is low. The binder has a relatively low values of elongation and elasticity. In addition, the process of obtaining a binder requires relatively high temperatures, which contributes to the release of harmful substances into the environment and intensifies the aging process of bitumen.

Задачей изобретения является достижение однородности вяжущего, снижение температуры процесса его получения, увеличение значений растяжимости и эластичности, достижение низких значений температур хрупкости во всем интервале состава вяжущего при одновременном сохранении высоких значений остальных показателей.The objective of the invention is to achieve uniformity of the binder, lowering the temperature of the process of obtaining it, increasing the values of extensibility and elasticity, achieving low temperatures of brittleness in the entire range of the composition of the binder while maintaining high values of other indicators.

Задача решается разработкой вяжущего для дорожного покрытия содержащего битум, каучук и растворитель-пластификатор, отличающегося тем, что оно дополнительно содержит элементную серу, а в качестве растворителя - пластификатора - рапсовое масло или фракцию альфа-олефинов С₂₀-С₂₆, а в качестве каучука - бутадиеновый или изопреновый каучук при следующем соотношении компонентов, мас. %:The problem is solved by the development of a binder for road surfaces containing bitumen, rubber and a plasticizer solvent, characterized in that it additionally contains elemental sulfur, and rapeseed oil or a fraction of alpha-olefins C ₂₀ -C ₂₆ as a plasticizer solvent, and as rubber - butadiene or isoprene rubber in the following ratio of components, wt. %:

Битум 65,0-97,3Bitumen 65.0-97.3

Бутадиеновый или изопреновый каучук 0,5-7,0Butadiene or isoprene rubber 0.5-7.0

Рапсовое масло или фракцияRapeseed oil or fraction

альфа-олефинов С₂₀-С₂₆1,7-21,0alpha-olefins C ₂₀ -C ₂₆ 1.7-21.0

Элементная сера 0,5-7,0Elemental Sulfur 0.5-7.0

Бутадиеновый синтетический каучук марки СКБ получают анионной полимеризацией бутадиена, инициированной металлическим натрием. Указанный каучук (продукт Казанского завода синтетического каучука) имеет нерегулярное строение. Содержание 1,4-звеньев в среднем составляет 34%, 1,2-звеньев - 66%. Молекулярный вес достигает 200 тыс. а. е. Температура стеклования составляет (50°С).SKB grade synthetic butadiene rubber is produced by anionic polymerization of butadiene initiated by metallic sodium. The specified rubber (product of the Kazan plant of synthetic rubber) has an irregular structure. The content of 1,4-links averages 34%, 1,2-links - 66%. The molecular weight reaches 200 thousand a. e. The glass transition temperature is (50 ° C).

Изопреновый синтетический каучук (СКИ-3) - продукт АО "Нижне-камскнефтехим" получают полимеризацией изопрена на катализаторах Циглера-Натта. Каучук характеризуется высокой степенью стереоспецифичности. Содержание цис-1,4-звеньев в нем достигает 92-98%. Температура стеклования находится в районе -70°С.Isoprene Synthetic Rubber (SKI-3) - a product of Nizhne-Kamskneftekhim, JSC is obtained by polymerization of isoprene on Ziegler-Natta catalysts. Rubber is characterized by a high degree of stereospecificity. The content of cis-1,4-units in it reaches 92-98%. The glass transition temperature is in the region of -70 ° C.

Масло рапсовое по ГОСТ 8988-77 вырабатывается путем прессования и экстракции семян рапса.Rapeseed oil according to GOST 8988-77 is produced by pressing and extraction of rapeseed.

Фракция альфа-олефинов С₂₀-С₂₆ выделяется из продуктов термокаталитической олигомеризации этилена, соответствует ТУ 2411-068-05766801-97.The fraction of alpha-olefins C ₂₀ -C ₂₆ is isolated from the products of thermocatalytic oligomerization of ethylene, corresponds to TU 2411-068-05766801-97.

В качестве серы применяют элементную товарную серу по ГОСТ 126-76.As sulfur, elemental commercial sulfur is used according to GOST 126-76.

Вяжущее готовят следующим образом: В смеситель подают расчетные количества растворителя (рапсовое масло или фракцию альфа-олефинов С₂₀-С₂₆) и каучука (бутадиенового или изопренового), оставляют на сутки для набухания каучука, затем смесь перемешивают при температуре 80-90°С в течение 20-30 мин. Затем в полученную смесь вводят при температуре 90-100°С и при перемешивании расчетное количество битума в течение 15-20 мин. Затем вводят серу в заданном количестве и перемешивают при 90-100°С до получения однородной массы (15-20 мин).The binder is prepared as follows: the calculated amount of solvent (rapeseed oil or a fraction of alpha-olefins C ₂₀ -C ₂₆ ) and rubber (butadiene or isoprene) is fed into the mixer, left for a day to swell the rubber, then the mixture is stirred at a temperature of 80-90 ° C within 20-30 minutes Then, the calculated amount of bitumen for 15-20 minutes is introduced into the mixture at a temperature of 90-100 ° C and with stirring. Then sulfur is introduced in a predetermined amount and stirred at 90-100 ° C until a homogeneous mass is obtained (15-20 minutes).

Образец 1. В смеситель подают 14,0 г бутадиенового каучука, 42,0 г рапсового масла и оставляют на сутки, затем смесь перемешивают при 80°С в течение 30 мин. Затем в смеситель при 90°С подают 130,0 г битума, перемешивая смесь в течение 15 мин, и затем вводят 14,0 г серы, продолжая перемешивание при 100°С в течение 15 мин. Состав образца вяжущего, маc.%: битум 65, бутадиеновый каучук 7, рапсовое масло 21, сера 7.Sample 1. 14.0 g of butadiene rubber, 42.0 g of rapeseed oil are fed to the mixer and left for a day, then the mixture is stirred at 80 ° C for 30 minutes. Then, 130.0 g of bitumen is fed into the mixer at 90 ° C, stirring the mixture for 15 minutes, and then 14.0 g of sulfur are added, while stirring is continued at 100 ° C for 15 minutes. The composition of the binder sample, wt.%: Bitumen 65, butadiene rubber 7, rapeseed oil 21, sulfur 7.

Образец 2. В смеситель подают 14,0 г изопренового каучука, 42,0 г фракции альфа-олефинов С₂₀-С₂₆ и оставляют на сутки, затем смесь перемешивают при 90°С в течение 30 мин. Затем в смеситель при 100°С подают 137,0 г битума, перемешивая смесь в течение 15 мин, и затем вводят 7,0 г серы, продолжая перемешивание при 90°С в течение 15 мин. Состав образца вяжущего, маc.%: битум 68,5; изопреновый каучук 7; фракция альфа-олефинов С₂₀-С₂₆ 21; сера 3,5.Sample 2. 14.0 g of isoprene rubber, 42.0 g of a fraction of C ₂₀ -C ₂₆ alpha olefins are fed to the mixer and left for a day, then the mixture is stirred at 90 ° C for 30 minutes. Then 137.0 g of bitumen is fed into the mixer at 100 ° C, stirring the mixture for 15 minutes, and then 7.0 g of sulfur are added while stirring is continued at 90 ° C for 15 minutes. The composition of the binder sample, wt.%: Bitumen 68.5; isoprene rubber 7; fraction of alpha-olefins C ₂₀ -C ₂₆ 21; sulfur 3.5.

Образец 3. В смеситель подают 1,0 г изопренового каучука, 3,4 г рапсового масла и оставляют на сутки, затем смесь перемешивают при 90°С в течение 30 мин. Затем в смесь при 100°С подают 194,6 г битума и перемешивают в течение 15 мин, и затем вводят 1,0 г серы, продолжая перемешивание при 90°С в течение 15 мин. Состав образца вяжущего, мас.%: битум 97,3; изопреновый каучук 0,5; рапсовое масло 1,7; сера 0,5.Sample 3. 1.0 g of isoprene rubber, 3.4 g of rapeseed oil are fed into the mixer and left for a day, then the mixture is stirred at 90 ° C for 30 minutes. Then, 194.6 g of bitumen was fed into the mixture at 100 ° C and stirred for 15 minutes, and then 1.0 g of sulfur was added while stirring was continued at 90 ° C for 15 minutes. The composition of the binder sample, wt.%: Bitumen 97.3; isoprene rubber 0.5; rapeseed oil 1.7; sulfur 0.5.

Образец 4. В смеситель подают 1,0 г бутадиенового каучука, 3,4 г фракции альфа-олефинов С₂₀-С₂₆ и оставляют на сутки, затем смесь перемешивают при 80°С в течение 20 мин. Затем в смеситель при 100°С подают 194,6 г битума, перемешивая смесь в течение 20 мин, и затем вводят 1,0 г серы и перемешивают вяжущее при 100°С в течение 20 мин. Состав образца вяжущего, мас.%: битум 97,3; бутадиеновый каучук 0,5; фракция альфа-олефинов С₂-С₂₆ 1,7; сера 0,5.4. The sample fed to a mixer 1.0 g of butadiene rubber, 3.4 g of a fraction of alpha-olefin C ₂₀ -C ₂₆ and left for a day, then the mixture was stirred at 80 ° C for 20 min. Then, 194.6 g of bitumen is fed into the mixer at 100 ° C, stirring the mixture for 20 minutes, and then 1.0 g of sulfur is introduced and the binder is mixed at 100 ° C for 20 minutes. The composition of the binder sample, wt.%: Bitumen 97.3; butadiene rubber 0.5; alpha-olefin fraction C ₂ -C ₂₆ 1.7; sulfur 0.5.

Образец 5. В смеситель подают 7,0 г изопренового каучука, 20,0 г фракции альфа-олефинов С₂₀-С₂₆ и оставляют на сутки, затем смесь перемешивают при 90°С в течение 30 мин. Затем в смеситель при 100°С вводят 165,0 г битума, перемешивая смесь в течение 20 мин, и затем вводят 8,0 г серы и перемешивают вяжущее при 100°С в течение 20 мин. Состав образца вяжущего, мас.%: битум 82,5; изопреновый каучук 3,5; фракция альфа-олефинов С₂₀-С₂₆ 10,0; сера 4,0.Sample 5. 7.0 g of isoprene rubber, 20.0 g of a C ₂₀ -C ₂₆ alpha-olefin fraction are fed to the mixer and left for a day, then the mixture is stirred at 90 ° C for 30 minutes. Then 165.0 g of bitumen is introduced into the mixer at 100 ° C, stirring the mixture for 20 minutes, and then 8.0 g of sulfur are introduced and the binder is mixed at 100 ° C for 20 minutes. The composition of the binder sample, wt.%: Bitumen 82.5; isoprene rubber 3.5; alpha-olefin fraction C ₂₀ -C ₂₆ 10.0; sulfur 4.0.

Образец 6. В смеситель подают 7,0 г бутадиенового каучука, 20,0 г рапсового масла и оставляют на сутки, затем смесь перемешивают при 80°С в течение 20 мин. Затем в смеситель при 90°С вводят 165,0 г битума, перемешивая смесь в течение 20 мин, и затем вводят 8,0 г серы и перемешивают вяжущее при 90°С в течение 15 мин. Состав образца вяжущего, мас.%: битум 82,5; бутадиеновый каучук 3,5; рапсовое масло 10,0; сера 4,0.Sample 6. 7.0 g of butadiene rubber, 20.0 g of rapeseed oil were added to the mixer and left for a day, then the mixture was stirred at 80 ° C for 20 minutes. Then, 165.0 g of bitumen is introduced into the mixer at 90 ° C, stirring the mixture for 20 minutes, and then 8.0 g of sulfur are introduced and the binder is mixed at 90 ° C for 15 minutes. The composition of the binder sample, wt.%: Bitumen 82.5; butadiene rubber 3.5; rapeseed oil 10.0; sulfur 4.0.

Характеристики образцов вяжущего, приготовленных согласно примерам 1-6, приведены в таблице. Как видно, предлагаемое вяжущее превосходит прототип по эластичности, растяжимости, по значениям температур хрупкости для всего интервала состава вяжущего и не уступает по остальным показателям. При этом достигается однородность вяжущего и снижается температура процесса его получения.The characteristics of the binder samples prepared according to examples 1-6 are shown in the table. As can be seen, the proposed binder exceeds the prototype in terms of elasticity, extensibility, and fragility temperatures for the entire range of the binder composition and is not inferior in other respects. In this case, binder uniformity is achieved and the temperature of the process of its preparation is reduced.

Claims

A binder for an empty coating containing bitumen, rubber and a plasticizing solvent, characterized in that it additionally contains elemental sulfur, and rapeseed oil or a fraction of alpha-olefins C ₂₀ -C ₂₆ as a plasticizing solvent, and butadiene or rubber as a rubber isoprene rubber in the following ratio of components, wt.%:

Bitumen 65.0-97.3

Butadiene or isoprene rubber 0.5-7.0

Rapeseed oil or fraction

alpha-olefins C ₂₀ -C ₂₆ 1.7-21.0

Elemental Sulfur 0.5-7.0