RU2784872C1 - Modified petroleum road bitumen - Google Patents
Modified petroleum road bitumen Download PDFInfo
- Publication number
- RU2784872C1 RU2784872C1 RU2021134321A RU2021134321A RU2784872C1 RU 2784872 C1 RU2784872 C1 RU 2784872C1 RU 2021134321 A RU2021134321 A RU 2021134321A RU 2021134321 A RU2021134321 A RU 2021134321A RU 2784872 C1 RU2784872 C1 RU 2784872C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- bitumen
- road
- modified
- modified bitumen
- pavement
- Prior art date
Links
- 239000010426 asphalt Substances 0.000 title claims abstract description 52
- 239000003208 petroleum Substances 0.000 title abstract 3
- 239000012141 concentrate Substances 0.000 claims abstract description 8
- 239000003607 modifier Substances 0.000 claims abstract description 5
- 229910052500 inorganic mineral Inorganic materials 0.000 abstract description 15
- 239000011707 mineral Substances 0.000 abstract description 15
- 239000000203 mixture Substances 0.000 abstract description 10
- 238000000034 method Methods 0.000 abstract description 7
- 230000002378 acidificating Effects 0.000 abstract description 6
- 238000003878 thermal aging Methods 0.000 abstract description 5
- 239000011230 binding agent Substances 0.000 abstract description 4
- 230000001070 adhesive Effects 0.000 abstract description 3
- 238000010276 construction Methods 0.000 abstract description 3
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 3
- 239000004035 construction material Substances 0.000 abstract 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 7
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 239000003921 oil Substances 0.000 description 5
- 235000019198 oils Nutrition 0.000 description 5
- ZQPPMHVWECSIRJ-KTKRTIGZSA-N Oleic acid Chemical compound CCCCCCCC\C=C/CCCCCCCC(O)=O ZQPPMHVWECSIRJ-KTKRTIGZSA-N 0.000 description 4
- 230000035515 penetration Effects 0.000 description 3
- 239000011435 rock Substances 0.000 description 3
- 239000005642 Oleic acid Substances 0.000 description 2
- QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N Sulfuric acid Chemical compound OS(O)(=O)=O QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 150000001412 amines Chemical class 0.000 description 2
- 239000011384 asphalt concrete Substances 0.000 description 2
- 239000007859 condensation product Substances 0.000 description 2
- 239000003925 fat Substances 0.000 description 2
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 2
- 239000000047 product Substances 0.000 description 2
- 239000004094 surface-active agent Substances 0.000 description 2
- 235000015112 vegetable and seed oil Nutrition 0.000 description 2
- 239000008158 vegetable oil Substances 0.000 description 2
- KGBXLFKZBHKPEV-UHFFFAOYSA-N Boric acid Chemical compound OB(O)O KGBXLFKZBHKPEV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 210000001736 Capillaries Anatomy 0.000 description 1
- RPNUMPOLZDHAAY-UHFFFAOYSA-N DETA Chemical compound NCCNCCN RPNUMPOLZDHAAY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- ZBCBWPMODOFKDW-UHFFFAOYSA-N Diethanolamine Chemical compound OCCNCCO ZBCBWPMODOFKDW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 210000000540 Fraction C Anatomy 0.000 description 1
- VILCJCGEZXAXTO-UHFFFAOYSA-N Triethylenetetramine Chemical compound NCCNCCNCCN VILCJCGEZXAXTO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 240000003584 Ziziphus jujuba Species 0.000 description 1
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 1
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 1
- 239000012190 activator Substances 0.000 description 1
- 239000004327 boric acid Substances 0.000 description 1
- 239000004566 building material Substances 0.000 description 1
- 125000003178 carboxy group Chemical group [H]OC(*)=O 0.000 description 1
- 230000005591 charge neutralization Effects 0.000 description 1
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 1
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 1
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 1
- 235000014113 dietary fatty acids Nutrition 0.000 description 1
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 1
- 239000000839 emulsion Substances 0.000 description 1
- 238000005265 energy consumption Methods 0.000 description 1
- 239000000194 fatty acid Substances 0.000 description 1
- 150000004665 fatty acids Chemical class 0.000 description 1
- 239000010438 granite Substances 0.000 description 1
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 1
- 230000001264 neutralization Effects 0.000 description 1
- 238000006386 neutralization reaction Methods 0.000 description 1
- 230000003000 nontoxic Effects 0.000 description 1
- 231100000252 nontoxic Toxicity 0.000 description 1
- GLUUGHFHXGJENI-UHFFFAOYSA-N piperazine Chemical compound C1CNCCN1 GLUUGHFHXGJENI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 102000004169 proteins and genes Human genes 0.000 description 1
- 108090000623 proteins and genes Proteins 0.000 description 1
- 230000001340 slower Effects 0.000 description 1
- 239000000344 soap Substances 0.000 description 1
- 239000004575 stone Substances 0.000 description 1
- 238000010792 warming Methods 0.000 description 1
- 238000005303 weighing Methods 0.000 description 1
Abstract
Description
Изобретение относится к дорожно-строительным материалам, а именно к битумным вяжущим и может быть использовано в дорожном строительстве в процессе приготовления асфальтового покрытия.The invention relates to road building materials, namely to bituminous binders and can be used in road construction in the process of preparing asphalt pavement.
На прочность асфальтобетонных покрытий дорог влияют различные климатические факторы: температурные, водопоглощающие и другие. Асфальтобетон чувствителен к водной среде. Происходит диффузия воды в монолитный материал. Проникновение воды начинается с гидрофобизации поверхности за счет застраивания в ней молекул воды, поверхностной сорбции, чему способствует тепловое движение (энтропийный фактор). Вода проникает как диффузным путем, так и по механизму капиллярного потока, поскольку в структуре дорожного полотна всегда есть микропоры, микротрещины различных размеров и форм. Поэтому большое значение имеет коэффициент сцепления шин автомобиля с дорожным покрытием.The strength of asphalt concrete road surfaces is affected by various climatic factors: temperature, water absorption, and others. Asphalt concrete is sensitive to the aquatic environment. Diffusion of water into the monolithic material occurs. The penetration of water begins with the hydrophobization of the surface due to the build-up of water molecules in it, surface sorption, which is facilitated by thermal motion (entropy factor). Water penetrates both diffusely and through the mechanism of capillary flow, since there are always micropores, microcracks of various sizes and shapes in the structure of the roadway. Therefore, the coefficient of adhesion of car tires to the road surface is of great importance.
Известен модифицированный битум (патент РФ №2 461 594, C07L95/00, опубл. 20.09.2012 г.), включающий 0,3-0,5 мас.% аминового активатора адгезии, в качестве которого используют продукт взаимодействия борной кислоты, диэтаноламина и смеси жирных кислот растительных масел фракции С6-С20 при мольном соотношении компонентов 1:3:(0,5-2,5).Modified bitumen is known (RF patent No. 2 461 594, C07L95 / 00 , publ. 20.09.2012), including 0.3-0.5 wt.% amine adhesion activator, which is used as the product of the interaction of boric acid, diethanolamine and mixtures of fatty acids of vegetable oils fraction C 6 -C 20 at a molar ratio of components 1:3:(0.5-2.5).
Недостатками такого битума являются: высокое значение температуры каплепадения, что приводит к увеличению энергозатрат для разогрева продукта, низкая термостабильность, низкая температура вспышки, низкое сцепление с материалами полотна дороги.The disadvantages of such bitumen are: a high dropping point, which leads to an increase in energy consumption for heating the product, low thermal stability, low flash point, low adhesion to roadbed materials.
Наиболее близким по технической сущности является модифицированный битум (патент РФ №2 669 085, C07L95/00, опубл. 06.06.2017 г.), включающий, 98,0-99,0 мас.% дорожного вязкого битума и остальное продукт конденсации олеиновой кислоты с диэтилендиамином или триэтилентетраамином с аминным числом не более 4,5 и кислотным числом не более 20.The closest in technical essence is modified bitumen (RF patent No. 2 669 085, C07L95/00, publ. 06/06/2017), including 98.0-99.0 wt.% of road viscous bitumen and the rest is the condensation product of oleic acid with diethylenediamine or triethylenetetraamine with an amine number of not more than 4.5 and an acid number of not more than 20.
Недостатками этого битума являются: высокое влагонасыщение, невысокая адгезия к минеральным материалам и, как следствие, невысокий коэффициент сцепления шины автомобиля с асфальтовым покрытием и низкий предел прочности при сжатии.The disadvantages of this bitumen are: high moisture saturation, low adhesion to mineral materials and, as a result, a low coefficient of adhesion of a car tire with asphalt coating and low compressive strength.
Задачей изобретения является усовершенствование состава модифицированного битума, позволяющее повысить его эксплуатационные характеристики.The objective of the invention is to improve the composition of the modified bitumen, allowing to improve its performance.
Технический результат заключается в улучшении физико-химических показателей модифицированного битума и эксплуатационных показателей покрытия дорог с использованием этого битума: адгезионных свойств к минералам кислотного и основного химико-минерального состава, замедление процесса теплового старения, снижение динамической вязкости модифицированного битума, а также снижение влагонасыщения дорожного покрытия и увеличение сцепления колес автомобиля с дорогой.The technical result consists in improving the physical and chemical parameters of the modified bitumen and the performance of the road surface using this bitumen: adhesion properties to minerals of acidic and basic chemical-mineral composition, slowing down the process of thermal aging, reducing the dynamic viscosity of the modified bitumen, as well as reducing the moisture saturation of the road surface and increase the grip of the car's wheels with the road.
Технический результат достигается тем, что модифицированный нефтяной дорожный битум содержит битум нефтяной дорожный вязкий и модификатор, в качестве которого используют жиро-протеиновый концентрат «АШЕР», при следующем соотношении компонентов, мас.%:The technical result is achieved by the fact that the modified oil road bitumen contains viscous oil road bitumen and a modifier, which is used as a fat-protein concentrate "USHER", in the following ratio, wt.%:
Для улучшения адгезионных свойств битума к минералам кислотного и основного химико-минерального состава, замедления процесса теплового старения, снижения динамической вязкости, а также снижения влагонасыщения дорожного покрытия и увеличения сцепления колес автомобиля с дорогой в битум вводят жиро-протеиновый концентрат (ЖПК). Благодаря наличию в ЖПК жиров и ПАВ он хорошо смешивается с битумом до однородной массы, и способствует прочному и полному обволакиванию зерен минерального материала. Адсорбционные процессы и молекулярно-поверхностные явления, связанные с адсорбцией ПАВ, изменяют структуру пограничных слоев битума и влияют на консистенцию битумоминеральных смесей. Карбоксильные соединения закрепляются на поверхности минералов как в молекулярной, так и в ионной формах, что позволяет улучшить все эксплуатационные свойства битума.To improve the adhesive properties of bitumen to minerals of acidic and basic chemical-mineral composition, slow down the process of thermal aging, reduce dynamic viscosity, as well as reduce moisture saturation of the road surface and increase the adhesion of car wheels to the road, fat-protein concentrate (FPC) is introduced into bitumen. Due to the presence of fats and surfactants in the FPC, it mixes well with bitumen to a homogeneous mass, and contributes to a strong and complete envelopment of grains of mineral material. Adsorption processes and molecular-surface phenomena associated with the adsorption of surfactants change the structure of the boundary layers of bitumen and affect the consistency of bitumen-mineral mixtures. Carboxyl compounds are fixed on the surface of minerals in both molecular and ionic forms, which improves all the performance properties of bitumen.
ЖПК получают в процессе переработки растительного масла. При щелочной нейтрализации масел получают соапсток, который обрабатывают серной кислотой до рН 1,5-2,0, интенсивно перемешивают при температуре 90°С. Получают водную эмульсию, которая расслаивается на три фазы, средняя из которых является жиро-протеиновым концентратом. ЖПК имеет однородную вязкую консистенцию от светло-коричневого до темного цвета плотностью 1004-1065кг/м3, не горюч, не токсичен, не пожароопасен, массовая доля общего протеина 15-40%, массовая доля общего жира 6-12%.FPC is obtained during the processing of vegetable oil. With alkaline neutralization of oils, a soap stock is obtained, which is treated with sulfuric acid to pH 1.5-2.0, intensively stirred at a temperature of 90°C. An aqueous emulsion is obtained, which is stratified into three phases, the middle of which is a fat-protein concentrate. ZHPK has a homogeneous viscous consistency from light brown to dark color with a density of 1004-1065kg/m 3 , non-flammable, non-toxic, non-flammable, mass fraction of total protein 15-40%, mass fraction of total fat 6-12%.
Для получения модифицированного битума использовали битум нефтяной дорожный вязкий марки БНД60/90 по ГОСТ 22245-90 производства ЗАО «КНПЗ-КЭН», г. Краснодар и жиропротеиновый концентрат производства ОАО «Югмаслопродукт», г. Кропоткин Краснодарского края.To obtain the modified bitumen, viscous oil road bitumen grade BND60/90 according to GOST 22245-90, produced by ZAO KNPZ-KEN, Krasnodar, and fat-protein concentrate produced by OAO Yugmasloprodukt, Kropotkin, Krasnodar Territory, were used.
Модифицированный битум получали путем взвешивания необходимого количества битума и ЖПК в соответствии таблице 1.Modified bitumen was obtained by weighing the required amount of bitumen and FPC in accordance with table 1.
Таблица 1Table 1
Состав модифицированного битумаThe composition of the modified bitumen
БНД 60/90Bitumen
BND 60/90
диэтилетриаминомThe condensation product of oleic acid with
diethylenetriamine
Битум подогревают до температуры 150-160оС, а ЖПК – до 60-70°С. Разогретые компоненты соединяют и перемешивают в течение 20-30 минут.Bitumen is heated to a temperature of 150-160 ° C, and the LPC - up to 60-70 ° C. The heated components are combined and stirred for 20-30 minutes.
Полученному модифицированному битуму определяют следующие показатели качества:The resulting modified bitumen is determined by the following quality indicators:
- сцепление с поверхностью кислых и основных пород минеральных материалов определяли по ГОСТ 12801-98, раздел 28, изм.1. Для определения сцепления модифицированного битума (МБ) с поверхностью кислых пород использовали щебень гранитный по ГОСТ 8267-93 Белореченского месторождения, пос. Дружный Краснодарского края, а с поверхностью основных пород использовали щебень Гулькевического месторождения, х. Киевка Краснодарского края;- adhesion to the surface of acidic and basic rocks of mineral materials was determined according to GOST 12801-98, section 28, rev.1. To determine the adhesion of modified bitumen (MB) with the surface of acidic rocks, crushed granite was used according to GOST 8267-93 of the Belorechenskoye deposit, pos. Druzhny of the Krasnodar Territory, and with the surface of the main rocks, crushed stone of the Gulkevichskoye deposit was used, x. Kievka of the Krasnodar Territory;
- пенетрацию по ГОСТ 11501-78;- penetration according to GOST 11501-78;
- температуру размягчения по ГОСТ 11508-73;- softening temperature according to GOST 11508-73;
- изменение массы и температуры размягчения после прогрева по ГОСТ 18180-72 и ГОСТ 11506-73.- change in mass and softening temperature after heating in accordance with GOST 18180-72 and GOST 11506-73.
Реологические испытания для определения зависимости динамической вязкости от скорости сдвига и температуры проводили на реометре HAAKE MARS 111 в динамическом режиме с использованием измерительной системы «плоскость-плоскость» с диаметром плоскости и ротора 35мм, со скоростью сдвига в пределах 0-1000 с-1, диапазона температуры расплава 135-163оС. Рабочий зазор между плоскостями принимался в соответствии с толщиной расплавленного модифицированного битума и составил 1мм. Результаты показателей качества модифицированного битума представлены в таблице 2.Rheological tests to determine the dependence of dynamic viscosity on shear rate and temperature were carried out on a HAAKE MARS 111 rheometer in dynamic mode using a “plane-plane” measuring system with a plane diameter and a rotor of 35 mm, with a shear rate within 0-1000 s -1 , range melt temperature 135-163 o C. The working gap between the planes was taken in accordance with the thickness of the molten modified bitumen and amounted to 1 mm. The results of the quality indicators of the modified bitumen are presented in table 2.
Таблица 2table 2
Свойства модифицированного битумаProperties of modified bitumen
температуре,Penetration, mm at
temperature,
после прогрева
(5ч при 163°С)
(тепловое старение)Change properties
after warming up
(5h at 163°C)
(thermal aging)
при скорости сдвигаDynamic viscosity, Pa
at shear rate
На основе модифицированного битума были приготовлены образцы асфальтовых вяжущих, состав которых приведен в таблице 3.Based on the modified bitumen, samples of asphalt binders were prepared, the composition of which is given in Table 3.
Таблица 3Table 3
Состав асфальтаAsphalt composition
породыsour
breeds
Образцы представляли собой цилиндры диаметром 50 мм, которые испытывали на прочность и водонасыщение по ГОСТ 12248-2010 (см. табл.№4). Кроме того, были заасфальтированы 2 участка дороги длиной 3км (асфальтовым вяжущим по примерам №1 и 2), на которых испытывали силу сцепления шин автомобиля с дорогой. Коэффициент сцепления шин с дрогой определяли по длине тормозного пути в соответствии СНиП 3.06.03-85. Результаты приведены в таблице 4.The samples were cylinders with a diameter of 50 mm, which were tested for strength and water saturation according to GOST 12248-2010 (see Table No. 4). In addition, 2 sections of the road 3 km long were asphalted (with asphalt binder according to examples No. 1 and 2), on which the adhesion force of the car tires to the road was tested. The coefficient of adhesion of tires to the road was determined by the length of the braking distance in accordance with SNiP 3.06.03-85. The results are shown in table 4.
Таблица 4Table 4
Показатели качества асфальтаAsphalt quality indicators
плотность
г/см3 Medium
density
g/cm 3
насыщение,
%Moisture
saturation,
%
ратуре, °СCompressive strength, MPa at a temperature
temperature, °С
Предложенный модифицированный битум по сравнению с известным обладает более высокими адгезионными свойствами к минеральным материалам, кислотного и основного химико-минерального состава, замедлением процесса теплового старения и снижением динамической вязкости. Кроме того, снижается влагонасыщение дорожного покрытия, приготовленного на основе предложенного модифицированного битума от 14,1 до 15,7%, возрастает предел прочности при 50°С от 9,3 до 15,3%, при 0°С от 11,4 до 11,5% и увеличивается сцепление колес автомобиля с дорогой на 8% при сухом покрытии.The proposed modified bitumen, compared to the known one, has higher adhesive properties to mineral materials of acidic and basic chemical-mineral composition, slows down the process of thermal aging and reduces dynamic viscosity. In addition, the moisture saturation of the road surface prepared on the basis of the proposed modified bitumen decreases from 14.1 to 15.7%, the tensile strength increases at 50°C from 9.3 to 15.3%, at 0°C from 11.4 to 11.5% and increases the grip of the car's wheels with the road by 8% in dry conditions.
Однако достижение таких показателей возможно только при использовании заявленного модификатора и соотношении компонентов (смотри сравнительные примеры в таблицах 1-4).However, the achievement of such indicators is possible only when using the claimed modifier and the ratio of components (see comparative examples in tables 1-4).
Claims (2)
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2784872C1 true RU2784872C1 (en) | 2022-11-30 |
Family
ID=
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2241011C1 (en) * | 2003-06-16 | 2004-11-27 | Дальневосточный государственный университет Министерство образования Российской Федерации | Modified bitumen and a method for manufacture thereof |
RU2461594C1 (en) * | 2011-03-30 | 2012-09-20 | Сергей Михайлович Гайдар | Modified bitumen |
RU2669085C1 (en) * | 2017-06-06 | 2018-10-08 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский Мордовский государственный университет им. Н.П. Огарёва" | Modified bitumen |
WO2020002153A1 (en) * | 2018-06-26 | 2020-01-02 | Renescience A/S | Asphalt mixture composition comprising digestate additive |
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2241011C1 (en) * | 2003-06-16 | 2004-11-27 | Дальневосточный государственный университет Министерство образования Российской Федерации | Modified bitumen and a method for manufacture thereof |
RU2461594C1 (en) * | 2011-03-30 | 2012-09-20 | Сергей Михайлович Гайдар | Modified bitumen |
RU2669085C1 (en) * | 2017-06-06 | 2018-10-08 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский Мордовский государственный университет им. Н.П. Огарёва" | Modified bitumen |
WO2020002153A1 (en) * | 2018-06-26 | 2020-01-02 | Renescience A/S | Asphalt mixture composition comprising digestate additive |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US8530365B2 (en) | Composition for improving the stability and operational performance and reducing the environmental impact of asphalt mixes | |
Remisova | Study of mineral filler effect on asphalt mixtures properties | |
RU2519283C1 (en) | Soil mix for road construction | |
CN108359255A (en) | A kind of modified pitch and the high intensity pervious asphalt concrete with the pitch | |
US7041165B2 (en) | Method for making cold-process bituminous mix | |
RU2784872C1 (en) | Modified petroleum road bitumen | |
Albayati | Mechanistic evaluation of lime-modified asphalt concrete mixtures | |
RU2560033C1 (en) | Road pavement | |
US6689204B2 (en) | Roadbed stabilization | |
EP1291391B1 (en) | Bitumen aggregate and method for producing road structural layer | |
Bayat et al. | Influence of polypropylene length on stability and flow of fiber-reinforced asphalt mixtures | |
RU2490226C1 (en) | Polymer-asphalt-concrete mixture | |
Riyad et al. | Effects of Waste Bone, Fly Ash and GGBS as Modifier for Bitumen in Construction of Asphalt Pavement | |
KR100895845B1 (en) | Composition for exposed aggregate concrete pavement and construction method for exposed aggregate concrete pavement using the same | |
RU2717592C1 (en) | Composition for soil stabilization | |
RU2691042C1 (en) | Composition of concrete mixture and method of its use in construction | |
KR100432048B1 (en) | Modified Ascon Mixture | |
RU2757238C1 (en) | Composition for the arrangement of functional layers of the roadbed | |
RU2459036C2 (en) | Road mix | |
RU2308430C2 (en) | Asphalt concrete mix | |
RU2750536C1 (en) | Composition for the arrangement of functional layers of the roadbed | |
KR102156260B1 (en) | Spray solution for foamed asphalt using macro and micro bubble, foamed asphalt binder composition using the same, foamed asphalt mixture using the same and process for manufacturing the same | |
RU2792129C1 (en) | Method for preparing limestone low-strength crushed stone | |
Haritonovs | Evaluation of polyaminoamide as a surfactant additive in hot mix asphalt | |
RU2324667C1 (en) | Asphalt-mineral mixture |