WO2022035343A1 - Битумно-резиновая композиция связующего для дорожного покрытия и способ ее получения - Google Patents

Битумно-резиновая композиция связующего для дорожного покрытия и способ ее получения Download PDF

Info

Publication number
WO2022035343A1
WO2022035343A1 PCT/RU2020/000435 RU2020000435W WO2022035343A1 WO 2022035343 A1 WO2022035343 A1 WO 2022035343A1 RU 2020000435 W RU2020000435 W RU 2020000435W WO 2022035343 A1 WO2022035343 A1 WO 2022035343A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
bitumen
rubber
crumb
oil
producing
Prior art date
Application number
PCT/RU2020/000435
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Майкл ДЖОНСТОН
Original Assignee
Рм Интернешенал Холдингс Пти Лтд
КУЛИК, Ирина Юрьевна
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Рм Интернешенал Холдингс Пти Лтд, КУЛИК, Ирина Юрьевна filed Critical Рм Интернешенал Холдингс Пти Лтд
Priority to PCT/RU2020/000435 priority Critical patent/WO2022035343A1/ru
Publication of WO2022035343A1 publication Critical patent/WO2022035343A1/ru

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B26/00—Compositions of mortars, concrete or artificial stone, containing only organic binders, e.g. polymer or resin concrete
    • C04B26/02—Macromolecular compounds
    • C04B26/26—Bituminous materials, e.g. tar, pitch
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08L—COMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
    • C08L95/00—Compositions of bituminous materials, e.g. asphalt, tar, pitch
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E01—CONSTRUCTION OF ROADS, RAILWAYS, OR BRIDGES
    • E01C—CONSTRUCTION OF, OR SURFACES FOR, ROADS, SPORTS GROUNDS, OR THE LIKE; MACHINES OR AUXILIARY TOOLS FOR CONSTRUCTION OR REPAIR
    • E01C5/00—Pavings made of prefabricated single units
    • E01C5/12—Pavings made of prefabricated single units made of units with bituminous binders or from bituminous material, e.g. asphalt mats

Definitions

  • SUBSTANCE group of inventions relates to the field of road building materials, in particular, to the production of bitumen-rubber polymer compositions (BRC) of a road paving binder based on bitumen, recycled rubber and an odor control agent, and can be used for the construction, repair and overhaul of road asphalt concrete pavements, as well as for the installation and repair of the layers of the carriageway of bridges and overpasses.
  • BRC bitumen-rubber polymer compositions
  • bitumen with the addition of rubber particles (from used tires) in road construction has been known since the 1960s and 70s.
  • bitumen contains rubber particles that are poorly dissolved and unevenly distributed in it, which does not give optimal results (insufficient elasticity of the asphalt pavement, poor adhesion of the mixture with stone filler).
  • the low quality of rubberized bitumen is due to poor solubility and uneven distribution of rubber particles in it.
  • Crumb rubber is typically recyclable rubber that has been crushed to a comminuted state or to microparticles by mechanical cutting or crushing.
  • Various techniques have been used to reclaim the crushed old rubber material, the most widely used being alkali treatment, in which crushed rubber is treated with an aqueous solution of sodium hydroxide at an elevated temperature.
  • Other regeneration processes include treating crushed rubber in refining oils using various combinations of high temperature and excessive shear force to produce liquefied materials that can be used in new tire production or as fuel oil.
  • crumb rubber may be introduced into bituminous pavement materials.
  • crumb rubber is incorporated into asphalt pavements using one of two methods, namely wet process or dry process.
  • wet process crumb rubber is mixed into asphalt cement by intermittent mixing in which individual portions of crumb rubber and asphalt are mixed to form a product, by continuous mixing to form a product, or by mixing at the outlet.
  • the elastomeric modifier (rubber) swells in a hot organic binder, in particular bitumen, gradually forming a heterogeneous mass with it.
  • the processes of swelling and destruction of elastomer particles proceed slowly, and to intensify them, either special destructive components are introduced or they are affected by technological methods: the process temperature is increased, multi-stage heating is carried out with a gradual temperature rise, hot air is blown. All these factors complicate the process of preparing an asphalt concrete mixture, while a uniform distribution of the elastomeric modifier is not always achieved, which adversely affects the properties of asphalt concrete.
  • Another problem is the rapid settling (sedimentation) of rubber particles in the finished bitumen, which is also eliminated due to the increased solubility of the rubber and the specific size of the rubber particles. As a result, rubber settling is reduced and bitumen handling and handling become easier.
  • bitumen-rubber composition disclosed in patent RU 2167898, published 05/27/2001, including bitumen and a dispersed phase, which is a rubber crumb, the surface of which is "sewn" by radical polymerization to the unsaturated components contained in the bitumen.
  • bitumen and a dispersed phase, which is a rubber crumb, the surface of which is "sewn" by radical polymerization to the unsaturated components contained in the bitumen.
  • a heterogeneous reinforcing spatial structure is formed in bitumen from the components of the composition.
  • the disadvantage of this composition is that it requires the use of expensive initiators (peroxide compounds) and co-initiators (nitrons) of radical polymerization.
  • the formation of a spatial network inside the composite suggests its destruction during secondary heating when obtaining the final asphalt material, which should adversely affect its performance properties.
  • a bitumen composition is known, disclosed in patent RU 2164927, published on April 10, 2001, which is a devulcanized rubber dissolved in bitumen, which is achieved by heating a mixture of crumb rubber, bitumen and organic base additives (aromatic or heteroaromatic amines, phosphines) in a sealed reactor.
  • the method produces a homogeneous system with a low brittleness temperature, however, the particle size of the crumb rubber subjected to dissolution is not specified, suggesting the use of very finely ground (hence expensive) crumb rubber.
  • the use of a sealed reactor implies operation with excess pressure and discontinuity in the process of obtaining a bitumen-rubber composite.
  • the physicomechanical characteristics of the composition obtained by the known method are very high, but a significant disadvantage is the use in the process of its preparation of a fraction of coal tar with a boiling point of more than 200°C as a plasticizer.
  • This product is extremely harmful to the health of personnel, as it contains toxic substances, especially benzopyrenes.
  • a rubber-bitumen composition and a method for its preparation are known, including bitumen, rubber crumb, vegetable oil as a plasticizer, and maleic anhydride.
  • the disadvantage of the composition is the use of maleic anhydride as an additional plasticizer to create a polymer complex with crumb rubber, which provides an increase in the softening temperature and elasticity of the composition after its hardening, as well as an increase in the adhesive ability of the composition with various materials (fillers, concrete).
  • Maleic anhydride is a highly toxic substance that irritates the mucous membranes of the eyes and upper respiratory tract.
  • patent RU2162475 published on January 27, 2001, a composition containing bitumen and rubber dissociated to the absence of distinguishable particles.
  • This patent also discloses a method for obtaining a composition, which consists in thermal and mechanical action on a mixture of bitumen, hydrocarbon oil, liquid rubber and crumb rubber.
  • the task to be solved by the proposed group of inventions is to expand the range of bitumen-rubber compositions with improved performance characteristics while simplifying the preparation technology of the composition, reducing the duration of the preparation process.
  • the technical result achieved in the implementation of the claimed group of inventions is to increase the ease of use of the product by reducing the unpleasant odors of the components of the composition, such as rubber and bitumen.
  • the present invention is one of the effective approaches for the disposal of cushioned rubber products and waste products from their production.
  • bitumen-rubber composition of the binder for the road surface including bitumen, crumb rubber from crushed used car tires with a particle size of not more than 1 mm and petroleum oil with a viscosity of 0.005-1.6 Pa s at 60 ° C , with the following ratio of components in wt.%: crumb rubber 6 - 20 petroleum oil 1 - 12 polymer 0.2 - 5% bitumen rest.
  • At least 98% of all crumb rubber must be no larger than 1mm.
  • bitumen-rubber binder composition Preferably, petroleum mineral oil with a density of 0.85-1.04 g/cm 3 at 15°C and an ignition temperature of more than 200°C is used in the bitumen-rubber binder composition.
  • the following types of polymers can additionally be added to the bitumen-rubber composition of the binder: a copolymer of ethylene and vinyl acetate, polystyrene-polybutadiene-polystyrene linear or radial, or polybutadiene in an amount of up to 0.2-5.0 wt.%.
  • an essential oil is additionally introduced, the boiling point of which is above 210°C and the flash point in a closed crucible is above 100°C.
  • One of three oils can be used: geraniol, coumarin and eugenol. It is preferable to use geraniol, because. it is the best at masking unpleasant rubber odors at standard asphalt mix temperatures, is affordable, and is safe to use.
  • the plant component is added in an amount of at least 1000 ppm.
  • the specified technical result is achieved in a method for producing a bitumen-rubber binder for paving, including heating bitumen to a temperature of 180°C-220°C, by introducing petroleum oil with a viscosity at 60°C of 0.005-1.6 Pa s in the amount of 1-12 wt.%, the introduction of rubber crumb from used car tires with a particle size of up to 1 mm in the amount of 6 - 20 wt.%, and essential oil with a boiling point above 210 ° C and a flash point in a closed crucible above 100°C in the amount of 1000:1000000, with constant stirring for 2-4 hours at a constant temperature of 180°C-220°C.
  • petroleum oil with a density of 0.85-1.04 g/cm 3 at 15°C and an ignition temperature of more than 225°C is used.
  • 40 mesh, 45 mesh, or 60 mesh crumb rubber is used in the process for making the bituminous rubber binder.
  • an additional copolymer of ethylene and vinyl acetate, polystyrene-polybutadiene-polystyrene linear or radial, or polybutadiene is added in an amount of up to 0.2 - 5.0 wt.% at a temperature of 180 - 220 ° C.
  • Ethylene-vinyl acetate copolymer, polystyrene-polybutadiene-polystyrene linear or radial, or polybutadiene is added after adding crumb rubber at the start of mixing or during mixing.
  • road bitumen of the BND 60/90, 80/100 or 90/130 brand according to GOST 22245-90 is used.
  • the bitumen should have a penetration of 60-130 on a digital bitumen penetrometer.
  • hydrocarbon oil petroleum oil obtained at refineries is used, which increases the solubility of rubber particles in bitumen and increases frost resistance.
  • oils can be used as petroleum oil, for example, oils of the following brands Oltech 518 (density 0.87 g / cm 3 at 15 ° C, viscosity at 60 ° C - 0.02 Pa s, ignition temperature above 250 ° C ), or, for example, brand AP / E Core 2500 (density ⁇ u003d 0.90 g / cm 3 at 15 ° C, viscosity at 60 ° C - 0.15 Pa-s, ignition temperature above 294 ° C) or brand oil Bituflux 250, ExxonMobil (viscosity at 60°C 1.54 Pa s, density at 15°C 1.03 g/cm 3 , flash point above 292°C). Rubber crumb up to 1 mm, preferably 40 mesh, 45 mesh or 60 mesh can be prepared by shredding cushioned automobile tires, both without cord and with synthetic cord.
  • Oltech 518 density 0.87 g / cm 3 at 15 ° C, viscosity at 60 ° C
  • Essential oil of geraniol effectively removes the unpleasant rubbery smell in bitumen at a content of 100-600 ppm.
  • bituminous binder in regions with low temperatures: oil 6 - 12%, rubber 40 mesh 8 - 12%, polystyrene-polybutadiene-polystyrene polymer 0.5 - 3%, geraniol 100-600 ppm, bitumen - the rest .
  • bituminous binder in regions with high temperatures: oil 1 - 4%, rubber 40 mesh 8 - 12%, geraniol 100-600 ppm, bitumen - the rest.
  • the wheel load test at 60°C was used to determine rutting. When using bitumen with a penetration index of 75, the test gave a result of 7mm after 10,000 strokes. For commercially available similar products, the result was 1.1mm after 10,000 strokes.
  • the problem with all currently existing hot mix asphalts is that for their satisfactory quality it is necessary to add a lot of bituminous binder, which increases the cost of the road surface.
  • the claimed product can be added in smaller quantities.
  • the average volume of binder in asphalt mixtures is 7 - 7.5%, while the claimed product can be added in the amount of 5.7 - 5.8%.
  • Bitumen (with a penetration of 60-130 dmm) is heated in a tank at 180°C-220°C. With constant stirring, 1-12% petroleum oil is added to the bitumen, for example, Oltech 518 (1), AP / E Core 2500 (2), Bituflux 250 (3). Perhaps the use of other grades that meet the properties indicated in table 1. Further to this mixture rubber crumb is added (98% of all crumbs should be no more than 1 mm in size) in a volume of 8 - 20%. The resulting mixture is mixed with a mixer for 2-4 hours. At each stage of production, a constant temperature of 180°C-220°C must be maintained.
  • the polymer is introduced either simultaneously with the rubber crumb, or immediately before the crumbs, or immediately after. Together with the polymer, the resulting mixture is stirred for 1 hour. After mixing and testing, geraniol is added in a volume of less than 1000 ppm, preferably less than 500 ppm.
  • bitumen-rubber compositions BRC
  • temperature and time conditions for the preparation of compositions of various compositions are shown in table 2.
  • Petroleum oil with the properties listed in Table 1 provides an increased degree of solubility of rubber, lowers the brittleness temperature. Thus, the final product has improved traction and improved resistance to cracking at low temperatures.
  • the binder according to the invention has improved adhesion at minus 33 °C.
  • the increased solubility of the rubber and the correct size of the crumb rubber within 40mesh, 45mesh or bOmesh provides an improved distribution of its particles throughout the composition, which extends the shelf life of the product and makes it easier to work with. It also provides improved adhesion to the stone filler and the road surface.
  • polymers such as a copolymer of ethylene and vinyl acetate, polystyrene-polybutadiene-polystyrene linear or radial, or polybutadiene in an amount of up to 0.2-5.0 wt.%.
  • Polymers in the form of granules or powder can be added at the beginning of the mixing process along with the rubber crumb or at the time dissolving crumb rubber. The polymer must be completely dissolved in the mixture. The dissolution of the polymer occurs at a temperature of 180-200°C for 0.5 - 2 hours.
  • the binder For the first 6 hours, the binder must be stored/transported at temperatures above 160-200°C. During transport, the product must be stirred for 20 minutes for every 6 hours of transport.
  • the product should be stored at 160-170°C for 7 days with constant stirring.
  • the optimal ratio of the amount of oil and the size of the rubber crumb determine the effect of accelerating the process of dissolving rubber in bitumen, and excellent performance characteristics of the final product.
  • table 2 The samples contained in table 2 are used for modified bitumen, which is operated at high temperatures, as shown in table 3.
  • the main characteristic of the bitumen used is a penetration of 60-130, at which the bitumen has the characteristics given in table 6.

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Structural Engineering (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Ceramic Engineering (AREA)
  • Civil Engineering (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Polymers & Plastics (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Architecture (AREA)
  • Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)

Abstract

Изобретение относится к области дорожно-строительных материалов, в частности, получению битумно-резиновых композиций (БРК) связующего для дорожного покрытия на основе битума, и может быть использовано для строительства, ремонта и капитального ремонта дорожных асфальтобетонных покрытий, а также для устройства и ремонта слоев проезжей части мостов и путепроводов. Битумно-резиновая композиция связующего для дорожного покрытия включает битум марок БНД 90/130 или БНД 60/90 или 80/100 с пенетрацией 60-130 на цифровом универсальном электроизмерительном приборе, резиновую крошку из измельченных отработанных автомобильных шин с размером частиц менее 1 мм, нефтяное масло с вязкостью 0,005-1,6 Па с при 60 °С, плотностью 0,85-1,04 гр/см3 при 15°С и температурой воспламенения выше 225°С и эфирное масло, точка кипения у которого выше 210°С и температура вспышки в закрытом тигле выше 100°С в объеме 1000: 1000000. Конечный продукт имеет повышенное сцепление с дорожным покрытием, повышенную устойчивость к образованию трещин при низких температурах, улучшенное сцепление при температуре минус 33°С, повышенная эластичность в условиях интенсивного движения.

Description

БИТУМНО-РЕЗИНОВАЯ КОМПОЗИЦИЯ СВЯЗУЮЩЕГО ДЛЯ ДОРОЖНОГО ПОКРЫТИЯ И СПОСОБ ЕЕ ПОЛУЧЕНИЯ
Область техники
Группа изобретений относится к области дорожно-строительных материалов, в частности, получению битумно-резиновых полимерных композиций (БРК) связующего для дорожного покрытия на основе битума, переработанной резины и агента, контролирующего запах, и может быть использовано для строительства, ремонта и капитального ремонта дорожных асфальтобетонных покрытий, а также для устройства и ремонта слоев проезжей части мостов и путепроводов.
Предшествующий уровень техники
Использование в строительстве дорог битума с добавлением частиц резины (от использованных покрышек) известно еще с 1960-70х гг. В наше время в большинстве случаев подобный битум содержит плохо растворенные и неравномерно распределенные в нем частицы резины, что не дает оптимальных результатов (недостаточная эластичность асфальтового покрытия, плохое сцепление смеси с каменным наполнителем). Низкое качество прорезиненного битума обосновано плохой растворимостью и неравномерным распределением в нем частиц резины.
Резиновая крошка обычно представляет собой перерабатываемую для вторичного использования резину, которую дробят до измельченного состояния или до микрочастиц путем механического разрезания или дробления. Для того, чтобы регенерировать материал измельченной старой резины, используются различные методики, причем наиболее широко применяется щелочная обработка, при которой дробленая резина подвергается обработке водным раствором гидроксида натрия при повышенной температуре. Другие процессы регенерации включают обработку измельченной резины в перерабатывающих маслах с использованием различных комбинаций высокой температуры и избыточного срезывающего усилия с целью получения сжиженных материалов, которые могут быть использованы при производстве новых шин или в качестве нефтяного топлива.
Кроме того, сделано предположение, что крошка старой резины, может вводиться в битумные материалы для дорожных покрытий. Обычно резиновая крошка вводится в асфальтовые покрытия с использованием одного из двух способов, а именно: мокрым способом или сухим способом. В мокром способе резиновая крошка примешивается в асфальтовый цемент путем периодического смешения, при котором отдельные порции резиновой крошки и асфальта смешиваются с получением продукта, путем непрерывного смешения с непрерывным получением продукта, или путем смешения на выходе.
Эластомерный модификатор (резина) набухает в горячем органическом вяжущем, в частности битуме, постепенно образуя с ним неоднородную массу. Процессы набухания и деструкции частиц эластомера протекают медленно и для их интенсификации вводят либо специальные деструктирующие компоненты, либо воздействуют технологическими приемами: повышают температуру процесса, проводят многостадийный нагрев с постепенным подъемом температуры, осуществляют продувку горячим воздухом. Все эти факторы усложняют процесс приготовления асфальтобетонной смеси, при этом, не всегда достигается однородное распределение эластомерного модификатора, что отрицательно сказывается на свойствах асфальтобетона.
Еще одной проблемой является быстрое оседание (седиментация) частиц резины в готовом битуме, что так же устраняется благодаря повышенной растворимости резины и определенному размеру резиновых частиц. В результате оседание резины снижается, а транспортировка и работа с битумом становятся проще.
Некоторые производители добавляют в битум химические компоненты для девулканизации резины с целью ее лучшего растворения. В предлагаемом нами изобретении отпадает необходимость в использовании каких-либо химических веществ.
Пример мокрого способа описан в патенте US 4,992,492, опубликованном 12.02.1991. Согласно этому способу готовится смесь асфальта или обработанного серой асфальта (81-86%), резиновой крошки (8-10%), масла для наполнения (4-6%) и высокомолекулярного (>100000) олефин-ненасыщенного синтетического каучука (2-3%), которые смешиваются при температуре 175-180°С в течение приблизительно двух часов. Однако, такие композиции не стабильны и не могут выдерживать температуры до -33°С.
Известна битумно-резиновая композиция, раскрытая в патенте RU 2167898, опубликованном 27.05.2001, включающая битум и дисперсную фазу, представляющую собой резиновую крошку, поверхность которой посредством радикальной полимеризации «подшивается» к непредельным компонентам, содержащимся в битуме. В результате в битуме образуется гетерогенная армирующая пространственная структура из компонентов композиции. Недостатком этой композиции является то, что требуется использование дорогостоящих инициаторов (перекисные соединения) и соинициаторов (нитроны) радикальной полимеризации. Кроме того, образование пространственной сетки внутри композита предполагает ее разрушение при вторичном нагревании при получении конечного асфальтового материала, что должно отрицательно сказываться на его эксплуатационных свойствах.
Известна битумная композиция, раскрытая в патенте RU 2164927, опубликованном 10.04.2001, которая представляет собой растворенную в битуме девулканизированную резину, что достигается нагреванием смеси резиновой крошки, битума и добавок органического основания (ароматические или гетероароматические амины, фосфины) в герметичном реакторе. Способ позволяет получать гомогенную систему с низкой температурой хрупкости, однако, не указано размеров частиц резиновой крошки, подвергаемой растворению, что предполагает использование очень тонко измельченной (следовательно, дорогой) резиновой крошки. Кроме того, использование герметичного реактора подразумевает работу с избыточным давлением и прерывность самого процесса получения битумно-резинового композита.
Известна композиция и способ ее приготовления по патенту RU 2327719, опубликованному 27.06.2008, содержащая битум, резиновую крошку из измельченной отработанной резины автомобильных шин и нафталиновую фракцию каменноугольной смолы. Компоненты перемешиваются в негерметичной емкости при температуре 200- 220°С в течение 30-60 мин, а затем смесь в горячем состоянии продавливается с использованием шнекового устройства через фильеры диаметром 1 мм.
Физико-механические характеристики композиции, получаемой известным способом, очень высоки, но существенным недостатком является использование в процессе ее приготовления фракции каменноугольной смолы с температурой кипения больше 200°С в качестве пластификатора. Этот продукт является исключительно вредным для здоровья персонала, так как содержит токсичные вещества, особенно бензопирены.
Кроме того, использование резиновой крошки с размером 5-10 мм и достаточно короткого времени перемешивания 30-60 мин не обеспечивает полной растворимости резиновой крошки в битуме, что так же отрицательно сказывается на свойствах смеси при хранении и на эксплуатационных характеристиках конечного продукта, а так же использование дополнительного шнекового устройства для продавливания горячей смеси через фильеры усложняет процесс приготовления.
Из патента RU 2448134, опубликованного 20.04.2012, известна резинобитумная композиция и способ ее приготовления, включающая битум, резиновую крошку, растительное масло в качестве пластификатора, и малеиновый ангидрид. Недостатком композиции является использование в качестве дополнительного пластификатора - малеинового ангидрида, для создания с резиновой крошкой полимерного комплекса, обеспечивающего повышение температуры размягчения и эластичности композиции после ее затвердевания, а также повышение адгезионной способности композиции с различными материалами (наполнителями, бетоном).
Малеиновый ангидрид является очень токсичным веществом, раздражающим слизистые оболочки глаз и верхних дыхательных путей.
Наиболее близким по технической сущности является раскрытая в патенте RU2162475, опубликованном 27.01.2001, композиция, содержащая битум и диссоциированную до отсутствия различимых частиц резину. В данном патенте также раскрыт способ получения композиции, заключающийся в термическом и механическом воздействии на смесь битума, углеводородного масла, жидкого каучука и резиновой крошки.
Недостатками данной композиции и способа ее получения является длительный и сложный технологический процесс многократных загрузок и прогрева при интенсивном перемешивании, использовании дорогостоящих реагентов - ароматических масел с торговыми названиями «SUNTEH» и «HYDROENE», низкомолекулярного жидкого каучука (полибутадиенового или полиизопренового с молекулярной массой 300-60000). Кроме того, используется резиновая крошка с достаточно широким диапазоном по размеру, что так же сказывается на равномерности ее растворения, не указано, какими эксплуатационными свойствами обладает битумно-резиновый композит.
Раскрытие изобретения
Задачей, на решение которой направлена предлагаемая группа изобретений, является расширение ассортимента битумно-резиновых композиций с улучшенными эксплуатационными характеристиками при упрощении технологии приготовления композиции, сокращения длительности процесса приготовления. Техническим результатом, достигаемым при реализации заявленной группы изобретений, является повышение удобства эксплуатации продукта за счет уменьшения неприятных запахов компонентов композиции, таких как резина и битум.
Предлагаемое изобретение является одним из эффективных подходов утилизации амортизированных резиновых изделий и отходов их производства.
Указанный технический результат достигается тем, что в битумно-резиновой композиции связующего для дорожного покрытия, включающей битум, резиновую крошку из измельченных отработанных автомобильных шин с размером частиц не более 1 мм и нефтяное масло с вязкостью 0,005-1,6 Па с при 60°С, при следующем соотношении компонентов в масс.%: резиновая крошка 6 - 20 нефтяное масло 1 - 12 полимер 0,2 - 5% битум остальное.
Минимум 98% всей резиновой крошки должно иметь размер не более 1мм.
Предпочтительно, в битумно-резиновой композиции связующего используют нефтяное минеральное масло с плотностью 0,85-1,04 гр/см3 при 15°С и температурой воспламенения более 200°С.
В битумно-резиновую композицию связующего дополнительно могут быть добавлены следующие виды полимеров: сополимер этилена и винилацетата, полистирол- полибутадиен-полистирол линейный или радиальный, или полибутадиен в количестве до 0, 2-5, 0 масс.%.
В битумно-резиновую композицию связующего дополнительно вводится эфирное масло, точка кипения у которого выше 210°С и температура вспышки в закрытом тигле выше 100°С. Может быть использовано одно из трех масел: гераниол, кумарин и эвгенол. Предпочтительнее использовать гераниол, т.к. оно лучше всех маскирует неприятный резиновый запах при стандартных температурах асфальтной смеси, у него приемлемая стоимость и он безопасен при работе. Растительный компонент добавляется в количестве не менее 1000 частей на миллион.
Указанный технический результат достигается в способе получения битумнорезинового связующего для дорожного покрытия, включающем нагрев битума до температуры 180°С-220°С, введением нефтяного масла с вязкостью при 60°С 0,005-1,6 Па с в количестве 1-12 масс.%, введением резиновой крошки из отработанных автомобильных шин с размером частиц до 1 мм в количестве 6 - 20 масс.%, и эфирного масла с точкой кипения выше 210°С и температурой вспышки в закрытом тигле выше 100°С в количестве 1000:1000000, при постоянном перемешивании в течение 2-4 часов при постоянной температуре 180°С-220°С.
Предпочтительно, в способе получения битумно-резинового связующего используют нефтяное масло с плотностью 0,85-1,04 гр/см3при 15°С и температурой воспламенения более 225 °C.
Предпочтительно, в способе получения битумно-резинового связующего используют резиновую крошку размером 40 меш, 45 меш или 60 меш.
Предпочтительно, в связующее при температуре 180 - 220°С дополнительно вводят сополимер этилена и винилацетата, полистирол-полибутадиен-полистирол линейный или радиальный, или полибутадиен в количестве до 0,2 - 5,0 масс.%.
Сополимер этилена и винилацетата, полистирол-полибутадиен-полистирол линейный или радиальный, или полибутадиен вводят после добавления резиновой крошки в начале перемешивания или в процессе перемешивания.
Для приготовления композиции используют дорожные битумы марки БНД 60/90, 80/100 или 90/130 по ГОСТ 22245-90. Битум должен иметь пенетрацию в пределах 60-130 на цифровом битумном пенетрометре.
В качестве углеводородного масла используют получаемое на нефтеперерабатывающих заводах нефтяное масло, которое повышает растворимость частиц резины в битуме и увеличивает морозостойкость.
Характеристики нефтяного (минерального) масла, которое используют в битумнорезиновом связующем представлены в таблице 1.
В качестве нефтяного масла могут быть использованы различные марки масел, например, масла следующих марок Oltech 518 (плотность 0,87 гр/см3 при 15°С, вязкость при 60°С - 0,02 Па с, температура воспламенения выше 250°С), или, например, марки АР/Е Core 2500 (плотность = 0,90 гр/см3 при 15°С, вязкость при 60°С - 0,15 Па- с, температура воспламенения выше 294°С) или масло марки Bituflux 250, ExxonMobil (вязкость при 60°С 1,54 Па с, плотность при 15°С 1,03 гр/см3, температура воспламенения выше 292°С). Резиновая крошка размером до 1мм, предпочтительно, 40 меш, 45 меш или 60 меш может быть приготовлена измельчением амортизированных автомобильных покрышек, как без корда, так и с синтетическим кордом.
Нижний предел - 20% содержания резиновой крошки обусловлен заметным изменением свойств конечного продукта по сравнению с исходным битумом.
Эфирное масло гераниол эффективно убирает неприятный резиновый запах в битуме при содержании 100-600 частей на миллион.
Оптимальные пропорции для использования битумного вяжущего в регионах с низкими температурами: масло 6 - 12%, резина 40 меш 8 - 12%, полимер полистирол- полибутадиен-полистирол 0,5 - 3%, гераниол 100-600 частей на миллион, битум - остальное.
Оптимальные пропорции для использования битумного вяжущего в регионах с высокими температурами: масло 1 - 4%, резина 40 меш 8 - 12%, гераниол 100-600 частей на миллион, битум - остальное.
Для определения образования колеи использовался тест «испытание колесной нагрузкой» при 60°С. При использовании битума с индексом пенетрации 75, тест дал результат 7мм после 10.000 ходов. Для имеющихся в продаже похожих продуктов результат был 1,1мм после 10.000 ходов.
Результаты теста на динамическом сдвиговом реометре: (колебание температур 5°С/мин, частота 1,59 Гц, упущение 1,000 микрометр).
Кроме того, проблема всех существующих на сегодняшний день горячих асфальтных смесей в том, что для их удовлетворительного качества приходится добавлять очень много битумного вяжущего, что увеличивает стоимость дорожного покрытия. Заявленный продукт можно добавлять в меньших количествах. Средний объем вяжущего в асфальтных смесях составляет 7 - 7,5%, в то время как заявленный продукт можно добавлять в объеме 5,7 - 5,8%.
Вариант осуществления изобретения
Битум (с пенетрацией 60-130 dmm) нагревается в цистерне при 180°С-220°С. При постоянном помешивании к битуму добавляется 1 - 12 % нефтяного масла, например, марки Oltech 518 (1), АР/Е Core 2500 (2), Bituflux 250 (3). Возможно, использование других марок, удовлетворяющих свойствам, указанным в таблице 1. Далее к этой смеси добавляется резиновая крошка (98% всей крошки должны быть размером не более 1мм) в объеме 8 - 20%. Полученная смесь перемешивается смесителем в течение 2-4 часов. На каждом этапе производства должна поддерживаться постоянная температура в 180°С- 220°С.
Полимер вводится либо одновременно с резиновой крошкой, либо непосредственно до ведения крошки, либо непосредственно после. Вместе с полимером полученная смесь перемешивается в течение 1 часа. После окончания перемешивания и проведения тестов, вводится гераниол в объеме менее 1000 частей на миллион, предпочтительно менее 500 частей на миллион.
Состав битумно-резиновых композиций (БРК), температурный и временной режим приготовления композиций различного состава приведен в таблице 2.
Результаты испытаний образцов битумно-резиновых композиций различного состава приведен в таблице 4.
Результаты испытаний полученных по изобретению резинобитумных композиций показывают, что они характеризуются, более широким интервалом пластичности по сравнению с аналогичными композициями.
Нефтяное масло с указанными в таблице 1 свойствами обеспечивает повышенную степень растворимости резины, понижает температуру хрупкости. Таким образом, конечный продукт имеет повышенное сцепление с дорожным покрытием и повышенную устойчивость к образованию трещин при низких температурах. Связующее по изобретению имеет улучшенное сцепление при температуре минус 33 °C.
Повышенная растворимость резины и корректный размер резиновой крошки в пределах 40меш, 45меш или бОмеш обеспечивает улучшенное распределение ее частиц по всему составу, что удлиняет срок хранения продукта и облегчает работу с ним. Так же обеспечивается улучшенное сцепление с каменным наполнителем и поверхностью дороги.
При определенных климатических условиях, повышенном трафике или обязательных технических условиях эксплуатации дорожного покрытия, в состав смеси могут быть добавлены такие полимеры как сополимер этилена и винилацетата, полистирол-полибутадиен-полистирол линейный или радиальный, или полибутадиен в количестве до 0, 2-5,0 масс.%. Полимеры в виде гранул или порошка могут быть добавлены в начале процесса перемешивания вместе с резиновой крошкой или к моменту растворения резиновой крошки. Полимер должен быть полностью растворен в смеси. Растворение полимера происходит при температуре 180-200°С в течение 0,5 - 2 часов.
Основные преимущества конечного продукта:
1. Частицы резины лучше растворяются в битуме.
2. В битум добавляется только углеводородное связующее масло для достижения лучшего растворения резины.
3. Имеет большую степень проникновения при низких температурах по сравнению с обычным битумом.
4. Дорожное покрытие с таким битумом не плавится при высоких температурах (повышена температура размягчения по кольцу и шару).
5. Значительно снижена температура стеклования.
6. Меньший процент оседания резины в смеси во время хранения и проведения дорожных работ.
7. Снижена вязкость конечного продукта, что облегчает его смешение с горячим асфальтом.
8. Высокая устойчивость к образованию трещин и колеи от тяжелой техники.
9. Повышенное сцепление с каменным наполнителем.
10. Повышенная эластичность в условиях интенсивного движения.
Первые 6 часов связующее должно храниться/перевозиться при температуре выше 160-200°С. Во время транспортировки продукт должен перемешиваться по 20 минут на каждые 6 часов транспортировки.
При необходимости долгого хранения продукт должен храниться при температуре в 160-170°С в течение 7 дней с постоянным перемешиванием.
Оптимальное соотношение количества масла и размера резиновой крошки обуславливают эффект ускорения процесса растворения резины в битуме, и отличные эксплуатационные характеристики конечного продукта.
Указанные пределы температурного режима прогрева композиции являются оптимальными, т.к. ниже 180°С растворение резины происходит очень медленно, а выше 220°С температуру повышать нецелесообразно, т.к. идут процессы деструкции макромолекул каучука. Таблица 1
Figure imgf000011_0001
Таблица 2
Figure imgf000011_0002
Figure imgf000012_0001
Figure imgf000013_0001
Figure imgf000014_0001
Использованная в таблице 2 маркировка нефтяных масел: Нефтяное масло (1): вязкость при 60°С = 0,02 Па с , плотность при 15°С = 0,87 гр/см3, температура воспламенения >250°С.
Нефтяное масло (2): вязкость при 60°С = 0,15 Па с, плотность при 15°С = 0,90 гр/см3, температура воспламенения 294°С.
Нефтяное масло (3): вязкость при 60°С = 1,54 Па с, плотность при 15°С = 1,03 гр/см3, температура воспламенения >292°С.
Образцы, содержащиеся в таблице 2, используются для модифицированного битума, который эксплуатируют при высоких температурах, что приведено в таблице 3.
Таблица 3
Figure imgf000015_0001
Таблица 4
Figure imgf000015_0002
Figure imgf000016_0001
**10/10 - наилучшее сцепление, 0/10 - отсутствие сцепления
##10/10 - отсутствие трещин при -33°С, 0/10 - полное расщепление при нагрузках при - 33°С. Таблица 5
Figure imgf000017_0001
Основная характеристика используемого битума - это пенетрация 60-130, при которой битум имеет характеристики, приведенные в таблице 6.
Таблица 6
Figure imgf000017_0002
Расслоение битумного вяжущего приведено в таблице 7.
Таблица 7
Figure imgf000017_0003
Figure imgf000018_0001

Claims

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ
1. Битумно-резиновая композиция связующего для дорожного покрытия включающая, битум, резиновую крошку из измельченных отработанных автомобильных шин и углеводородное масло, отличающаяся тем, что используют резиновую крошку с размером частиц до 1 мм, а в качестве углеводородного масла используют нефтяное масло с вязкостью 0,005-1,6 Па с при 60°С, при следующем соотношении компонентов в масс.%: резиновая крошка 6 - 20 нефтяное масло 1 - 12 полимер 0,2 - 5% битум остальное.
2. Битумно-резиновая композиция связующего по п.1, отличающаяся тем, что используют нефтяное масло с плотностью 0,85-1,04 гр/см3 при 15°С и температурой воспламенения выше 225°С.
3. Битумно-резиновая композиция связующего по п.1, отличающаяся тем, что предпочтительно, используют резиновую крошку размером менее 1мм.
4. Битумно-резиновая композиция связующего по п.1, отличающаяся тем, что в качестве полимера используют сополимер этилена и винилацетата или полистирол- полибутадиен-полистирол линейный или радиальный, или полибутадиен в количестве до 0, 2-5, 0 масс.%.
5. Битумно-резиновая композиция связующего по п.1, отличающаяся тем, что используют битум марки БНД 90/130 или битум марки БНД 60/90 или 80/100 с пенетрацией 60-130 на цифровом битумном пенетрометре.
6. Способ получения битумно-резинового связующего для дорожного покрытия, включающий нагрев битума с последующим введением углеводородного масла и резиновой крошки из отработанных автомобильных шин при постоянном перемешивании, отличающийся тем, что предварительно нагревают битум до температуры 180°С -220°С, и последовательно, при постоянном перемешивании, в качестве нефтяного масла вводят нефтяное минеральное масло с вязкостью 0,005-1,6 Па с при 60°С в количестве 1-12 масс.%, резиновую крошку с размером частиц до 1 мм в количестве 6 - 20 масс.%, после добавления резиновой крошки в процессе перемешивания или в начале перемешивания вводят полимер и перемешивают в течение 2-5 часов при постоянной температуре 180°С- 220°С и.
7. Способ получения битумно-резинового связующего по п.6, отличающийся тем, что используют углеводородное масло с плотностью 0,85- 1,04 гр/см3 при 15°С и температурой воспламенения более 225°С.
8. Способ получения битумно-резинового связующего по п.6, отличающийся тем, что предпочтительно, используют резиновую крошку размером менее 1мм, или смесь размеров.
9. Способ получения битумно-резинового связующего по п.6, отличающийся тем, что в связующее при температуре 180 - 220°С в качестве полимера вводят сополимер этилена и винилацетата или полистирол-полибутадиен-полистирол линейный или радиальный, или полибутадиен в количестве до 0,2 - 5,0 масс.%.
10. Способ получения битумно-резинового связующего по п.6, отличающийся тем, используют битум марки БНД 90/130 или битум марки БНД 60/90 или 80/100 с пенетрацией 60-130 на цифровом битумном пенетрометре.
12. Способ получения битумно-резинового связующего по п.6, отличающийся тем, что для удаления запаха резины дополнительно вводят эфирное масло с температурой кипения выше 210°С и температурой вспышки выше 100°С.
PCT/RU2020/000435 2020-08-14 2020-08-14 Битумно-резиновая композиция связующего для дорожного покрытия и способ ее получения WO2022035343A1 (ru)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PCT/RU2020/000435 WO2022035343A1 (ru) 2020-08-14 2020-08-14 Битумно-резиновая композиция связующего для дорожного покрытия и способ ее получения

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PCT/RU2020/000435 WO2022035343A1 (ru) 2020-08-14 2020-08-14 Битумно-резиновая композиция связующего для дорожного покрытия и способ ее получения

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2022035343A1 true WO2022035343A1 (ru) 2022-02-17

Family

ID=80248084

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/RU2020/000435 WO2022035343A1 (ru) 2020-08-14 2020-08-14 Битумно-резиновая композиция связующего для дорожного покрытия и способ ее получения

Country Status (1)

Country Link
WO (1) WO2022035343A1 (ru)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN115677256A (zh) * 2023-01-05 2023-02-03 北京建筑大学 一种直投式冷再生混合料性能激活剂及其制备和应用
RU2812072C1 (ru) * 2023-04-28 2024-01-22 Общество с ограниченной ответственностью "ДОРСИБ Инжиниринг" Модифицированный битум для строительства и способ его получения

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2162475C2 (ru) * 1992-12-29 2001-01-27 Дзе Юниверсити оф Торонто инновейшнз Фаундейшн Способ получения битумной композиции и битумная композиция
RU2509787C2 (ru) * 2012-06-18 2014-03-20 РМ Интернейшнл Холдингс Питиуай. Лтд. Битумно-резиновая композиция связующего для дорожного покрытия и способ ее получения
WO2018068732A1 (en) * 2016-10-12 2018-04-19 Shell Internationale Research Maatschappij B.V. Reducing crumb rubber modified bitumen odors

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2162475C2 (ru) * 1992-12-29 2001-01-27 Дзе Юниверсити оф Торонто инновейшнз Фаундейшн Способ получения битумной композиции и битумная композиция
RU2509787C2 (ru) * 2012-06-18 2014-03-20 РМ Интернейшнл Холдингс Питиуай. Лтд. Битумно-резиновая композиция связующего для дорожного покрытия и способ ее получения
WO2018068732A1 (en) * 2016-10-12 2018-04-19 Shell Internationale Research Maatschappij B.V. Reducing crumb rubber modified bitumen odors

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN115677256A (zh) * 2023-01-05 2023-02-03 北京建筑大学 一种直投式冷再生混合料性能激活剂及其制备和应用
CN115677256B (zh) * 2023-01-05 2023-04-07 北京建筑大学 一种直投式冷再生混合料性能激活剂及其制备和应用
RU2812072C1 (ru) * 2023-04-28 2024-01-22 Общество с ограниченной ответственностью "ДОРСИБ Инжиниринг" Модифицированный битум для строительства и способ его получения

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2509787C2 (ru) Битумно-резиновая композиция связующего для дорожного покрытия и способ ее получения
CA2152774C (en) Treatment of rubber to form bituminous compositions
EP2185650B1 (en) Method for producing bitumen compositions
CA2702151C (en) Water-in-oil bitumen dispersions and methods for producing paving compositions from the same
JPH07500141A (ja) アスファルト組成物およびその製造方法
AU2013202839B2 (en) Water-in-oil bitumen dispersions and methods for producing paving compositions from the same
KR20150084208A (ko) 순환 개질 아스팔트 콘크리트 조성물 및 그 제조방법
WO2022035343A1 (ru) Битумно-резиновая композиция связующего для дорожного покрытия и способ ее получения
WO2016102314A1 (en) Oligoterpenes as rejuvenating agent in asphalt
RU2327719C1 (ru) Битумно-резиновая композиция и способ ее получения
RU2730857C1 (ru) Низкотемпературный способ изготовления модифицированной резиновой крошки
RU2223291C2 (ru) Покровная масса для изготовления гидроизоляционных и кровельных материалов и способ ее получения
RU2374198C1 (ru) Асфальтобетонная смесь
JPS6114255A (ja) ゴム系添加剤含有舗装用アスフアルト混合物の製造方法

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 20949635

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 20949635

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1