close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

?

Патент BY15141

код для вставкиСкачать
ОПИСАНИЕ
ИЗОБРЕТЕНИЯ
К ПАТЕНТУ
РЕСПУБЛИКА БЕЛАРУСЬ
BY (11) 15141
(13) C1
(19)
(46) 2011.12.30
(12)
(51) МПК
C 08L 95/00
E 01C 7/20
НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР
ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ
СОБСТВЕННОСТИ
(2006.01)
(2006.01)
КОМПОЗИЦИЯ НА ОСНОВЕ БИТУМНОЙ ЭМУЛЬСИИ
(54)
(21) Номер заявки: a 20080522
(22) 2006.09.21
(31) 0509695
(32) 2005.09.22 (33) FR
(85) 2008.04.22
(86) PCT/FR2006/002161, 2006.09.21
(87) WO 2007/034081, 2007.03.29
(43) 2008.12.30
(71) Заявители: ЭРОВИА (FR); ИННОФОС, ИНК. (US)
(72) Авторы: УРТАДО АСНАР, Хавьер
(ES); ЛЕЗЮЕР, Дидье (ES); МАРТЕН,
Жан-Валери (US); МОНЕН, Давид (FR)
(73) Патентообладатели: ЭРОВИА (FR); ИННОФОС, ИНК. (US)
(56) US 5928418 A, 1999.
US 4209337, 1980.
(57)
1. Композиция для дорожного покрытия, включающая
i) 0,5-30,0 мас. % битумной эмульсии, содержащей
a) 0,1-3,0 мас. % амфотерного поверхностно-активного вещества, выбранного из соединений общих формул I или II
R3
R1CO
NH
R2
N+
R5
Y-
R5
Z
,
(I)
,
(II)
R4
1
BY 15141 C1 2011.12.30
R CO
NH
R
2
N
R5
Z
где R представляет собой алифатическую, насыщенную или ненасыщенную, линейную
или разветвленную группу, содержащую от 6 до 24 атомов углерода;
R2 представляет собой алифатическую, насыщенную или ненасыщенную, линейную
или разветвленную группу, содержащую от 2 до 6 атомов углерода, причем, по меньшей
мере, один из таких атомов углерода при необходимости замещен гидроксигруппой;
R3 и R4 являются одинаковыми или различными и представляют собой алифатическую, насыщенную или ненасыщенную, линейную или разветвленную группу, содержащую от 1 до 4 атомов углерода;
R5 являются одинаковыми или различными и представляют собой алифатическую,
насыщенную или ненасыщенную, линейную или разветвленную группу, содержащую от 1
до 6 атомов углерода, причем, по меньшей мере, один из таких атомов углерода при необходимости замещен гидроксигруппой;
Y- представляет собой SO3 или COO-;
Z являются одинаковыми или различными и представляют собой карбоксильную
группу, сульфоновую группу или гидроксигруппу;
1
BY 15141 C1 2011.12.30
b) 30-95 мас. % битума и
c) остальное - воду;
ii) 70,0-99,5 мас. % гранулята и
iii) 0-20 мас. %, предпочтительно 1-15 мас. %, воды.
2. Композиция по п. 1, отличающаяся тем, что содержит 2-15 мас. % битумной
эмульсии.
3. Композиция по п. 1, отличающаяся тем, что содержит 85-98 мас. % гранулята.
4. Композиция по п. 1, отличающаяся тем, что битумная эмульсия содержит 0,51,5 мас. % амфотерного поверхностно-активного вещества.
5. Композиция по п. 1, отличающаяся тем, что битумная эмульсия содержит 4580 мас. % битума.
6. Композиция по п. 1, отличающаяся тем, что R1 представляет собой алифатическую
группу, являющуюся остатком производного кокосового масла.
7. Композиция по п. 1, отличающаяся тем, что R2 представляет собой линейную
насыщенную группу, содержащую 3 атома углерода.
8. Композиция по любому из пп. 1-7, отличающаяся тем, что R3 и/или R4, и/или R5
представляют собой метил или этил.
9. Композиция по п. 1, отличающаяся тем, что амфотерное поверхностно-активное
вещество представляет собой кокоамидопропилбетаин или кокоамидопропилгидроксисультаин, или натриевую соль кокоамфоацетата.
10. Применение композиции по любому из пп. 1-9 для получения холодных асфальтобетонных смесей для дорожного строительства.
11. Холодная асфальтобетонная смесь, включающая композицию по любому из пп. 19.
Изобретение относится к битумной композиции для дорожного покрытия или асфальтобетонной смеси на основе битумной эмульсии, образуемой амфотерным поверхностноактивным веществом, и к ее применению в технике дорожного строительства для получения материалов для новых дорожных покрытий, для укрепления или технического обслуживания старых дорожных покрытий или их местного ремонта.
Битумные эмульсии традиционно используют в дорожном строительстве для применения с различными целями, при этом их наносят как отдельно, например, для создания
слоев сцепления, пропиточных слоев и для местного ремонта (ремонта ям, ремонта стыков, заделки трещин), так и в сочетании с гранулятами для устройства поверхностной обработки дорожных покрытий или для получения холодных асфальтобетонных смесей.
Для лучшего понимания изобретения, представляется полезным дать следующие
определения:
под битумом понимают битум для дорожных покрытий или любую композицию на
основе битума, содержащую при необходимости один или несколько полимеров, и/или
одну или несколько кислот или оснований, и/или один или несколько эмульгаторов, и/или
один или несколько загустителей, и/или один или несколько флюсов, и/или один или несколько пластификаторов, и/или любые другие добавки, позволяющие регулировать свойства композиции;
под битумной эмульсией понимают водную дисперсию битума, содержащую при
необходимости одну или несколько добавок, и/или один или несколько эмульгаторов,
и/или один или несколько загустителей, и/или один или несколько флюсов, и/или один
или несколько пластификаторов, и/или любые другие добавки, позволяющие регулировать свойства эмульсии;
под асфальтобетонной смесью понимают смесь отсортированных по размеру гранулята и битума, содержащую при необходимости одну или несколько добавок, например ор2
BY 15141 C1 2011.12.30
ганические или минеральные волокна, порошок резины, получаемый, например, при переработке изношенных шин, и различные отходы (корд, полиолефины и т.п.), а также их
смеси в любых пропорциях;
под гранулятами понимают грануляты различного происхождения, в ряд которых входят грануляты, добываемые в горных или гравийных карьерах, вторично переработанные
продукты, такие как заполнители, получаемые при фрезеровании старых дорожных покрытий, отходы производства, материалы, получаемые при утилизации строительных
конструкций (обломки бетонных элементов и т.п.), шлаки, сланцы, искусственные грануляты любого происхождения, например шлаки, получаемые при сжигании бытового мусора (шлаки от сжигания ТБО), а также их смеси в любых пропорциях;
под холодными асфальтобетонными смесями понимают любые смеси, получаемые
смешиванием битумной эмульсии и сухих или влажных гранулятов при необходимости в
присутствии воды, добавляемой в дополнение к воде, содержащейся в эмульсии, и к воде,
содержащейся в гранулятах, и добавок, которыми могут быть добавки, традиционно используемые в асфальтобетонных смесях, а также и более специфические добавки, предусматриваемые, в частности, для регулирования разрушения эмульсии, такие как,
например, разрушители эмульсий, которые могут быть выбраны, например, из кислот или
оснований, минеральные добавки, такие как гидравлический цемент (портландцемент,
пуццоланы, магнезиальные цементы и т.п.), известняк или неорганические соли, а также
замедлители схватывания, которыми могут быть также неорганические соли или органические соединения, такие как, например, кислоты, основания или поверхностно-активные
вещества, реагенты, такие как неорганические и/или органические фосфаты, фосфонаты,
фосфинаты и/или полифосфаты или кислоты для получения упомянутых солей. Упомянутые холодные асфальтобетонные смеси могут быть получены, например, смешиванием в
различных пропорциях битумной эмульсии и влажного или сухого гранулята. В общем
случае смесь может содержать в итоге от 0,1 до 30 массовых частей битума на 100 частей
сухого гранулята (т.е. 0,1-30 частей на сто частей, обозначаемых %) и предпочтительно в
интервале от 2 до 15 % согласно применению.
Неисчерпывающим образом примерами "холодной асфальтобетонной смеси" являются "литая холодная асфальтобетонная смесь", "гравийно-эмульсионная смесь", "пористая
или плотная холодная асфальтобетонная смесь", "холодные битумные бетоны" или также
"смесь для холодного рециклинга". Холодная асфальтобетонная смесь предназначается
для дорог со средней интенсивностью движения транспорта примерно от 10 до 5000 тяжелых грузовых автомобилей в сутки в течение от нескольких лет до 30 лет, в зависимости
от ее назначения и расположения в структуре дорожного покрытия (рабочий слой, основной слой, обновление профиля, укрепление старого дорожного покрытия).
Под литой холодной асфальтобетонной смесью (ECF) понимают материалы для дорожных покрытий, такие, как описанные в информационном письме Службы технических
исследований дорог и автострад (SETRA) Управления автомобильных дорог Министерства инфраструктуры (информационное письмо по разделу "Дороги и дорожные сооружения" № 102 "Литые холодные асфальтобетонные смеси" от июня 1997 года), такие как
смесь "невысушенных гранулятов, покрытых битумной эмульсией и используемых на конечной стадии работ в виде очень тонкого слоя", или также в директивах, выпущенных в
мае 2003 года организацией International Slurry Surfacing Association (Международная ассоциация по минерально-эмульсионным покрытиям) (Аннаполис, Мэриленд, США), в
частности, в разделе 7 ("Recommended performance guidelines for emulsified asphalt slurry
seal" (Рекомендации по устройству минерально-эмульсионного покрытия типа "сларри
сил")) или в разделе 9 ("Recommended performance guidelines for micro-surfacing (Рекомендации по устройству дорожного покрытия типа "микросюрфейсинг")).
Под ECF в данном описании понимают любые варианты продуктов такой технологии,
например битумные растворы (CB), также описанные в информационном письме упомя3
BY 15141 C1 2011.12.30
нутой службы SETRA. Они содержат, как правило и неограничительным образом, гранулят с максимальным размером, варьирующим в интервале от 2 до 20 мм, минеральный
скелет, обладающий при необходимости разрывами сплошности, и имеют остаточное содержание битума в интервале от 4 до 12 %.
Под смесью для холодного рециклинга понимают технику битумной эмульсии, описанную подробно в различных публикациях, например в руководстве "Recyclage des
Chaussées" ("Рециклинг дорожных покрытий"), опубликованном в 2003 году техническим
комитетом 7/8 "Покрытия автомобильных дорог" Постоянной международной ассоциации
Дорожных конгрессов (AIPCR), находящейся в Париже. Информационные письма SETRA
(информационные письма по разделу "Дороги и дорожные сооружения" № 42 "Переработка дорожных покрытий с применением битумной эмульсии" от апреля 1988 года и
№ 42 "Переработка дорожных покрытий с применением битумной эмульсии" от апреля
1988 года) регламентируют также способ переработки. Данный способ состоит во фрезеровании старого дорожного покрытия с целью применения остатка фрезерования в качестве гранулята для новой асфальтобетонной смеси с битумной эмульсией. Данный способ
может быть осуществлен как по месту проведения работ (местный рециклинг), так и на
предприятии по производству асфальтобетонных смесей с добавлением при необходимости свежих гранулятов в любой пропорции и различных добавок. Среди добавок, приемлемых для использования, следует упомянуть, в частности, такие, которые могут быть
добавлены к любым холодным асфальтобетонным смесям, а также и более специфические
добавки, такие, как называемые регенерирующими связующими, позволяющими в смеси
со старым битумом, покрывающим остаток фрезерования, восстанавливать битум, близкий по свойствам к вяжущему, используемому в новых дорожных покрытиях.
Холодные асфальтобетонные смеси в общем случае считаются менее качественными,
чем асфальтобетонные смеси, называемые "горячими", в которых битум разжижают при
повышенной температуре для последующего смешивания с гранулятом, в силу их более
низких механических свойств, что определяет их применение в основном на дорогах с
низкой интенсивностью движения транспорта.
Холодные асфальтобетонные смеси обладают известными преимуществами в отношении экологии по сравнению с их горячими аналогами. Они позволяют прежде всего
устранить стадию сушки гранулятов, необходимую в случае горячих асфальтобетонных
смесей, что дает существенную экономию энергии, и к тому же уменьшают вред, наносимый атмосфере (выбросы пыли и загрязняющих веществ, выделяющихся при нагревании).
Они позволяют также устранить выбросы дымовых газов, выделяющихся при нагревании
битума для асфальтобетонной смеси и при его нанесении, что уменьшает вред, наносимый
загрязняющими веществами и рабочим и жителям, проживающим в зоне производства
работ.
Холодные асфальтобетонные смеси обладают механическими свойствами, развивающимися во времени вследствие разрушения эмульсии, то есть при переходе от исходного
состояния, в котором битум диспергирован в виде мельчайших капель в водной фазе
(эмульсия), к конечному состоянию, в котором битум образует пленку, покрывающую
гранулят. Это обуславливается не только присутствием воды, подлежащей удалению, но
также и комплексным взаимодействием между эмульсией и гранулятом. Как следствие,
для обеспечения схватывания материала иногда может требоваться очень большое время
до возобновления движения транспорта, что вызывает большие неудобства для пользователей. Такие проблемы являются еще более ощутимыми при работах в холодное время,
когда время до возобновления движения транспорта может становиться крайне большим,
обуславливая даже невозможность применения таких технологий при работах, требующих
ограничения продолжительности прекращения эксплуатации. Однако эмульсия, разрушающаяся непосредственно при контакте с гранулятами, не может быть использована. В
действительности же, кинетика разрушения эмульсии должна обеспечивать возможность
4
BY 15141 C1 2011.12.30
применения асфальтобетонной смеси и, таким образом, обеспечивать достаточную удобоукладываемость асфальтобетонной смеси от момента ее выхода из смесителя до момента
укладки на дороге. Время удобоукладываемости сильно зависит от выбранной системы
производства/укладки. Например, оно, как правило, находится в интервале от 30 с до
2 мин для машин по производству ECF, в которых продукт выходит непосредственно из
смесителя, установленного на самоходном шасси для непосредственного питания укладочного устройства, размещенного сзади. Оно составляет несколько часов для холодных
асфальтобетонных смесей, изготавливаемых на предприятии по производству асфальтобетонных смесей, расположенном далеко от места укладки, при этом транспортировка осуществляется грузовыми автомобилями. Время удобоукладываемости соответствует при
этом времени транспортировки от предприятия по производству асфальтобетонной смеси
до места производства работ. Таким образом, холодная асфальтобетонная смесь должна
отвечать двум противоречивым требованиям: иметь достаточно большое время разрушения эмульсии, позволяющее ее применять, и затем очень быстро разрушаться, позволяя
быстро возобновлять движение транспорта. Такие противоречивые технические условия
затрудняют составление холодной асфальтобетонной смеси и в общем случае вынуждают
прибегать к использованию добавок, регулирующих разрушение.
Битумные эмульсии содержат в общем случае от 50 до 72 мас. % битума, который может содержать при необходимости одну или несколько добавок и присадку типа водного
раствора, который может содержать при необходимости один или несколько эмульгаторов
и/или добавок.
Известны катионные эмульсии, то есть полученные с эмульгатором, содержащим одну
или несколько ионных групп, несущих положительный электрический заряд. Такие эмульгаторы требуют в общем случае работать в среде, подкисленной до значения pH, которое
может находиться, как правило и неограничительным образом, в интервале от 1,5 до 3.
Также используют анионные эмульсии, полученные с эмульгатором, содержащим одну или несколько ионных групп, несущих отрицательный электрический заряд. Такие
эмульгаторы требуют в общем случае работать в среде, подщелоченной до значения pH,
которое может находиться, как правило, в интервале от 10 до 12.
Существуют также эмульсии на основе эмульгаторов других типов, таких как неионогенные или амфотерные. Неионогенные эмульгаторы не содержат ионных групп, а амфотерные эмульгаторы содержат и катионные, и анионные группы в зависимости от
условий. Такие эмульгаторы не применяются в холодных асфальтобетонных смесях и их
использование ограничивается некоторыми случаями очень специфического применения,
которые четко отличаются и от области применения настоящего изобретения, и от соответствующей ему композиции.
Так, в патенте US 4209337 описываются эмульсии на основе бетаинов, используемых
в смеси с цементными растворами (массовое соотношение эмульсия/цемент находится в
интервале от 0,3 до 2) для составления цементных бетонов, модифицированных битумом.
Такой тип применения битумных эмульсий выходит за пределы композиции и вариантов
применения, предусматриваемых настоящим изобретением и предназначаемых для холодных асфальтобетонных смесей, в которых цемент является только возможной добавкой, для которой соотношение эмульсия/цемент превышает 2.
В патенте US 5928418 описываются композиции для дорожного покрытия, содержащие битумную эмульсию, содержащую поверхностно-активное вещество в сочетании с
полифенольным соединением, с соединением, выбранным из полимерных анионактивных
диспергаторов и гидроксикарбоновых кислот или их водорастворимых солей, и с соединением, выбранным из сахаридов, сахарных или многоатомных спиртов.
В патентах US 5558702, US 5667576, US 5667577 и WO 96/30446 описываются смеси
эмульсии/заполнители, содержащие заполнители, такие как волокна, глина, известняк, песок или смеси таких компонентов, обладающие большой стабильностью при производстве
5
BY 15141 C1 2011.12.30
складируемых растворов, используемых затем для работ по гидроизоляции, например,
пандусов гаражей или паркингов. Такие композиции не могут быть отнесены к холодным
асфальтобетонным смесям, поскольку они не обладают типичными пропорциями, хранятся в течение нескольких месяцев после изготовления, схватываются примерно в течение
нескольких часов и не предназначены для дорог с интенсивным движением транспорта.
Задачей настоящего изобретения является решение проблем описанных ранее композиций холодных асфальтобетонных смесей предшествующего уровня техники путем
предложения состава эмульсии, обеспечивающего более быстрое повышение когезии,
значительно уменьшающего время до возобновления движения транспорта при сохранении достаточной удобоукладываемости.
В действительности, авторами настоящего изобретения неожиданным образом было
найдено, что включение битумной эмульсии на основе некоторых амфотерных эмульгаторов в состав холодной асфальтобетонной смеси обеспечивает превосходное регулирование реологических свойств асфальтобетонной смеси, в частности ее исходной
удобоукладываемости, обеспечивающей легкую укладку с последующим быстрым схватыванием, гарантирующим быстрое возобновление движения транспорта.
Таким образом, объектом настоящего изобретения является композиция дорожного
покрытия, в которую входят
i) от 0,5 до 30 мас. %, предпочтительно от 2 до 15 мас. %, битумной эмульсии, содержащей
a. от 0,1 до 3 мас. %, предпочтительно от 0,5 до 1,5 мас. %, амфотерного поверхностно-активного вещества, выбранного из соединений формул I или II
R3
R1CO
NH
R2
N+
R5
Y-
R5
Z
,
(I)
,
(II)
R4
1
R CO
NH
R
2
N
R5
Z
где R представляет собой алифатическую, насыщенную или ненасыщенную, линейную
или разветвленную группу, содержащую от 6 до 24 атомов углерода;
R2 представляет собой алифатическую, насыщенную или ненасыщенную, линейную
или разветвленную группу, содержащую от 2 до 6 атомов углерода, причем, по меньшей
мере, один из таких атомов углерода при необходимости замещен гидроксигруппой;
R3 и R4, являющиеся одинаковыми или различными, представляют собой алифатическую, насыщенную или ненасыщенную, линейную или разветвленную группу, содержащую от 1 до 4 атомов углерода;
R5, являющиеся одинаковыми или различными, представляют собой алифатическую,
насыщенную или ненасыщенную, линейную или разветвленную группу, содержащую от 1
до 6 атомов углерода, причем, по меньшей мере, один из таких атомов углерода при необходимости замещен гидроксигруппой;
1
Y - представляет собой SO3- или COO- ;
Z, являющиеся одинаковыми или различными, представляют собой SO3- , COO- или
OH;
b. от 30 до 95 мас. %, предпочтительно от 45 до 80 мас. %, битума;
c. воду в количестве, достаточном для дополнения эмульсии (до 100 %);
ii) от 70 до 99,5 мас. %, предпочтительно от 85 до 98 мас. %, гранулята;
iii) от 0 до 20 мас. %, предпочтительно от 1 до 15 мас. %, общей воды.
6
BY 15141 C1 2011.12.30
По настоящему изобретению под общей водой понимают общее содержание воды,
включающее воду, уже содержащуюся в эмульсии, воду, уже содержащуюся в гранулятах,
и воду, которую при необходимости прибавляют (так называемая "добавочная вода" или
"вносимая вода").
В качестве алифатической, насыщенной или ненасыщенной, линейной или разветвленной группы, содержащей от 1 до 24 атомов углерода и занимающей положения R1-R5,
можно упомянуть, например, радикалы синтетического происхождения: метил, гидроксиметил, этил, пропил, изопропил, гидроксипропил, пропенил, изопропенил, бутил, изобутил, пентил, изопентил, гексил, гептил, октил, нонил, деканоил, додеканоил, изотридецил,
и радикалы природного происхождения: каприл, каприлил, лаурил, миристил, пальмитил,
стеарил, бегенил, олеил, рицинолеил, линолеил, линоленил, гадолеил, эруцил или смесь
данных радикалов.
По предпочтительному варианту осуществления настоящего изобретения R1 представляет собой смесь алифатических радикалов, являющихся производными кокосового
масла.
По настоящему изобретению R2 представляет собой предпочтительно линейную группу, содержащую 3 насыщенных атома углерода.
По настоящему изобретению R3 и/или R4, и/или R5 представляют собой предпочтительно метил или этил.
По настоящему изобретению амфотерное поверхностно-активное вещество может
быть выбрано более предпочтительно из кокоамидопропилбетаина (CAS: 70851-07-9), кокоамидопропилгидроксисультаина (CAS: 70851-08-0) или кокоамфоацетата натрия
(CAS: 68650-39-5).
По предпочтительному варианту осуществления настоящего изобретения амфотерное
поверхностно-активное вещество битумной эмульсии может представлять собой смесь амфотерных поверхностно-активных веществ, радикалы R1 которых представляют собой алифатические радикалы растительного (кокос, пальма, олива) или животного происхождения.
По другому более предпочтительному варианту осуществления настоящего изобретения композиция, кроме того, может содержать добавки. В таком случае специалист в данной области техники должен будет регулировать количество различных ингредиентов,
при этом соблюдая упомянутые ранее пропорции битумной эмульсии, гранулятов и воды.
По еще одному предпочтительному варианту осуществления настоящего изобретения
композиция, кроме того, может содержать замедлитель разрушения эмульсии, который
предпочтительно может представлять собой поверхностно-активное вещество, в частности поверхностно-активное вещество, соответствующее формулам I и/или II.
Такая композиция позволяет устранить использование кислот и/или оснований в составе эмульсий, что позволяет избегать проблем безопасности на предприятиях, связанных с их применением, и снижает риски ожогов или коррозии, связанные с применением
кислотной или щелочной эмульсии.
Такая композиция, кроме того, обладает тем преимуществом, что она является малотоксичной для человека и малотоксичной для окружающей среды.
Такая композиция позволяет также прибавлять к эмульсии латексы любого типа, то
есть анионактивные или катионактивные латексы, с получением асфальтобетонных смесей, модифицированных полимерами без дестабилизации эмульсии.
По настоящему изобретению битум, используемый в эмульсии, может представлять
собой любой битум для дорожных покрытий.
Битумная эмульсия по настоящему изобретению, кроме того, может содержать добавки любого типа, которые позволяют регулировать свойства и в ряд которых входят загустители, регуляторы схватывания или соли, например хлориды кальция, калия, натрия или
любые другие соли кальция, калия, натрия или магния. Упомянутая эмульсия также может
представлять собой битумную эмульсию, причем упомянутый битум может быть моди-
7
BY 15141 C1 2011.12.30
фицирован полимером, кислотой, основанием, минеральным или органическим наполнителем или поверхностно-активным веществом, вводимыми индивидуально или в комбинации. В таком случае специалист в данной области техники должен будет регулировать
количество различных ингредиентов, при этом соблюдая упомянутые ранее пропорции
поверхностно-активных веществ и битума.
Под полимером понимают, в качестве показательных и неограничительных примеров,
сополимеры стирола и бутадиена в любых пропорциях или сополимеры той же химической группы (изопрен, натуральный каучук и т.п.), при необходимости сшитые по месту
применения, сополимеры винилацетата и этилена в любых пропорциях или сополимеры
той же группы (бутилацетат, метилацетат и т.п. и полиолефины), порошок резины, получаемый при переработке изношенных шин, или также любые другие полимеры, традиционно применяемые для модификации битумов, а также любые смеси таких полимеров.
В качестве кислоты можно упомянуть, например, фосфорную кислоту и ее производные, соли и сложные эфиры, соляную кислоту и любые кислоты или комбинации кислот.
В качестве основания можно упомянуть органические и неорганические основания,
такие как, например, полиамины, имидазолины, пирролидины, гидроксид натрия, гидроксид кальция или также гидроксид калия.
Под минеральным или органическим заполнителем понимают, например, цемент, известняк, диоксид кремния или газовую сажу, органические или минеральные волокна.
В качестве поверхностно-активного вещества, модифицирующего битум, можно упомянуть анионактивные, катионактивные, неионогенные или амфотерные эмульгаторы.
Упомянутая эмульсия может быть изготовлена любыми приемлемыми способами, в
частности, в коллоидной мельнице, статическом смесителе или инверсией фаз.
Объектом настоящего изобретения является также применение композиции в смеси с
гранулятами для получения холодных асфальтобетонных смесей, в частности, для применения в дорожном строительстве. Также объектом изобретения является применение композиции для получения литой холодной асфальтобетонной смеси (ECF), холодного
битумного бетона (BBF), "гравийно-эмульсионной смеси", "пористой или плотной холодной асфальтобетонной смеси" и также для получения смеси холодного рециклинга.
По другому предпочтительному варианту осуществления настоящего изобретения
смесь для холодного местного рециклинга получают на основе 100 % остатка фрезерования, получаемого из старого дорожного покрытия и содержащего от 0,5 до 3 % битумной
эмульсии.
По настоящему изобретению могут быть получены эффективным образом и другие
холодные асфальтобетонные смеси. Можно упомянуть, в качестве неограничительного
примера, асфальтобетонные смеси для местного ремонта, которые могут быть изготовлены как вручную, так и в смесителе, при необходимости смонтированном на мобильной
системе, непосредственно перед их укладкой вручную или специальной машиной.
Объектом настоящего изобретения является также литая холодная асфальтобетонная
смесь, состоящая из композиции по настоящему изобретению, причем упомянутая холодная асфальтобетонная смесь может представлять собой, в качестве неограничительного
примера, литую холодную асфальтобетонную смесь (ECF), холодный битумный бетон
(BBF), "гравийно-эмульсионную смесь", "пористую или плотную холодную асфальтобетонную смесь" или также смесь холодного рециклинга.
Прочие характеристики настоящего изобретения можно выяснить при чтении следующих далее примеров, приведенных только в качестве иллюстрации и не ограничивающих настоящее изобретение.
Пример 1.
Получение композиции литой холодной асфальтобетонной смеси для рабочего слоя
дорожного покрытия, применимой как в новом дорожном покрытии, так и для модернизации характеристик поверхности старых дорожных покрытий.
8
BY 15141 C1 2011.12.30
Для сравнения использована традиционная эмульсия по испанским техническим условиям ECL-2d, называемая далее "эмульсия 1", для получения литой холодной асфальтобетонной смеси, соответствующей ECF с составом гранул 0/6 и стандартизованной в
Испании (асфальтобетонная смесь типа 3 LB-3). Выбранный гранулят поставляется из карьера San Felices в Харо (Риоха-Испания), а результаты его ситового анализа по сравнению со стандартизованным распределением LB-3 приведены далее в таблице.
Размер сит (мм)
LB-3
Проход (%)
6,3
100
100
5
85-95
90
2,5
65-90
75
1,25
45-70
60
0,63
30-50
40
0,32
18-35
25
0,16
10-25
17
0,08
7-15
9
Такая эмульсия, изготавливаемая промышленным способом компанией Probisa на заводе в Бургосе, содержит 62 % битума Nynas 70/100, 0,35 % катионактивного поверхностно-активного вещества (жирный полиамин Asfier 208, поставляемый компанией Као) и
кислоту в количестве, достаточном для получения значения рН эмульсии около 3.
Для регулирования времени разрушения эмульсии требуется одноразовое применение
водного раствора гидрохлорида жирного полиамина (разбавленного до 13,5 %), называемого далее замедлителем. Составы эмульсии 1 и соответствующей ECF (ECF 1) приведены далее.
Эмульсия 1 (массовый состав):
битум Nynas 70/100
62,00
Asfier 208
0,35
соляная кислота
0,30
вода
до 100.
ECF 1 (массовый состав):
песок 0/6 из карьера San Felices в Харо (Риоха - Испания)
100,00
влажность песка 0/6
2,60
вносимая вода
7,00
замедлитель
0,75
эмульсия 1
12,50
(остаточное содержание битума 7,7).
Данный состав сравнивали с идентичным составом, в котором битумная эмульсия была заменена эмульсией 2, содержащей в данном случае в качестве амфотерного эмульгатора по настоящему изобретению кокоамидопропилбетаин (CAS: 70851-07-9).
Эмульсия 2 (массовый состав):
битум Nynas 70/100
60,0
кокоамидопропилбетаин (CAS: 70851-07-9)
0,8
вода
до 100.
ECF 2 (массовый состав):
песок 0/6 из карьера San Felices в Харо (Риоха - Испания)
100,00
влажность песка 0/6
4,40
вносимая вода
6,00
замедлитель
0,75
эмульсия 2
12,80
(остаточное содержание битума 7,7).
Кроме того, состав ECF 2 был изменен прибавлением разрушителя эмульсии (портландцемент) и также было проведено сравнение приведенного далее состава.
ECF 3 (массовый состав):
песок 0/6 из карьера San Felices в Харо (Риоха - Испания)
100,00
влажность песка 0/6
4,4
вносимая вода
7,00
9
BY 15141 C1 2011.12.30
разрушитель эмульсии (цемент)
0,5
замедлитель
1,8
эмульсия 2
12,8
(остаточное содержание битума 7,7).
ECF оценивали по испытаниям композиции, применяемой в Испании: время сохранения текучести измеряли вручную, когезию по Бенедикту определяли согласно испытанию
по стандарту EN 12274-4 через 10, 30 и 60 мин после смешивания компонентов, износостойкость определяли согласно испытанию по стандарту EN 12274-5 после созревания образца (20 ч при 60 °С).
Типичные технические характеристики состава такого типа:
время сохранения текучести находится в интервале от 30 до 45 с, что позволяет осуществлять правильную укладку, оцениваемую визуально, и регулировать состав (содержание замедлителя разрушения эмульсии и разрушителя эмульсии);
когезия по истечении 60 мин составляет > 2 Н⋅м, что обеспечивает быстрое повышение когезии, позволяющее возобновить движение транспорта через короткий промежуток
времени;
значение потерь при абразивном износе составляет меньше 650 г/м2, что гарантирует
хорошую механическую стойкость ECF.
Результаты, полученные для трех составов ECF, сведены в приведенной далее таблице.
Ед.
Стандарт
ECF 1
ECF 2
ECF 3
изм.
смесь по настоя- смесь по настоясравнительная
Примечание
щему изобрете- щему изобретесмесь
нию
нию
Гранулят
San Felices
San Felices
San Felices
Эмульсия
1
2
2
кокоамидококоамидоЭмульгатор
полиамин
пропилбетаин
пропилбетаин
Общее содержание
%
10,4
10,4
11,4
воды
Разрушитель эмуль%
0
0
0,5
сии (цемент)
Замедлитель
%
0,75
0,75
1,8
Время сохранения
с
35
45
45
текучести
Когезия по БенеEN
1,5
1,7
1,9
Н⋅м
дикту через 10 мин 12274-4
Когезия по БенеEN
1,7
2,1
2,3
Н⋅м
дикту через 30 мин 12274-4
Когезия по БенеEN
2,0
2,4
2,6
Н⋅м
дикту через 60 мин 12274-4
EN
Износостойкость
г/м2
28
59
26
12274-5
Из таблицы ясно видно, что ECF 2 и 3 на основе эмульсии по настоящему изобретению позволяют получать результаты, эквивалентные результатам для сравнительной смеси (ECF 1) по абразивному износу и времени сохранения исходной текучести, и лучшие
результаты по когезии по Бенедикту, причем значение 2 Н⋅м преодолевается через 30 мин,
т.е. выигрыш по времени возобновления движения транспорта составляет около 30 мин
относительно сравнительной смеси.
10
BY 15141 C1 2011.12.30
Пример 2.
Получение другой композиции литой холодной асфальтобетонной смеси для рабочего
слоя дорожного покрытия, применимой как в новом дорожном покрытии, так и для модернизации характеристик поверхности старых дорожных покрытий.
Состав ECF 1 по предыдущему примеру сравнивали с другим идентичным составом
ECF, в котором битумная эмульсия была заменена эмульсией 3, содержащей в качестве
другого амфотерного эмульгатора по настоящему изобретению кокоамидопропилгидроксисультаин (CAS: 70851-08-0).
Эмульсия 3 (массовый состав):
битум Nynas 70/100
59,5
кокоамидопропилгидроксисультаин (CAS: 70851-08-0)
0,4
вода
до 100.
ECF 4 (массовый состав):
песок 0/6 из карьера San Felices в Харо (Риоха - Испания)
100,0
влажность песка 0/6
4,4
вносимая вода
6, 0
замедлитель
0,8
эмульсия 3
12,9
(остаточное содержание битума 7,7).
Кроме того, состав ECF был изменен прибавлением небольшого количества портландцемента, действующего как традиционный разрушитель эмульсии, и также было проведено сравнение приведенного далее состава.
ECF 5 (массовый состав):
песок 0/6 из карьера San Felices в Харо (Риоха - Испания)
100,0
влажность песка 0/6
4,4
вносимая вода
7,0
разрушитель эмульсии (цемент)
0,5
замедлитель
1,3
эмульсия 3
12,9
(остаточное содержание битума 7,7).
Так же, как и в примере 1, ECF оценивали по испытаниям композиции, применяемой в
Испании: время сохранения текучести измеряли вручную, когезию по Бенедикту определяли согласно испытанию по стандарту EN 12274-4 через 10, 30 и 60 мин после смешивания компонентов, износостойкость определяли согласно испытанию по стандарту EN
12274-5 после созревания образца в течение 20 ч при 60 °С. Результаты, полученные для
трех составов ECF, сведены в приведенной далее таблице.
Ед.
изм.
ECF 1
-
сравнительная
смесь
Гранулят
Эмульсия
-
San Felices
1
Эмульгатор
-
полиамин
%
10,4
10,4
11,4
%
0
0
0,5
Стандарт
Примечание
Общее содержание
воды
Разрушитель
эмульсии (цемент)
11
ECF 4
ECF 5
смесь по настоя- смесь по настоящему изобрете- щему изобретению
нию
San Felices
San Felices
3
3
кокоамидококоамидопропилгидропропилгидроксисультаин
ксисультаин
BY 15141 C1 2011.12.30
Продолжение таблицы
Ед.
изм.
ECF 1
Примечание
-
сравнительная
смесь
Замедлитель
Время сохранения
текучести
Когезия по Бенедикту через 10 мин
Когезия по Бенедикту через 30 мин
Когезия по Бенедикту через 60 мин
%
0,75
с
35
30
30
Н⋅м
1,5
2,0
1,9
Н⋅м
1,7
2,4
2,3
Н⋅м
2,0
2,7
2,6
г/м2
28
20
110
Стандарт
Износостойкость
EN
12274-4
EN
12274-4
EN
12274-4
EN
12274-5
ECF 4
ECF 5
смесь по настоя- смесь по настоящему изобрете- щему изобретению
нию
0,8
1,3
Из таблицы ясно видно, что ECF 4 и 5 на основе амфотерной эмульсии по настоящему
изобретению позволяют получать результаты, эквивалентные результатам для сравнительной смеси (ECF 1) по абразивному износу и времени сохранения исходной текучести,
и лучшие результаты по когезии по Бенедикту, причем значение 2 Н⋅м преодолевается через 30 мин (ECF 5), а для ECF 4 даже через 10 мин, т.е. выигрыш по времени возобновления движения транспорта составляет приблизительно от 30 до 50 мин относительно
сравнительной смеси.
Пример 3.
Получение другой композиции литой холодной асфальтобетонной смеси для рабочего
слоя дорожного покрытия, применимой как в новом дорожном покрытии, так и для модернизации характеристик поверхности старых дорожных покрытий.
Состав ECF 5 по предыдущему примеру был повторен с другим гранулятом - песком с
составом гранул 0/6 из карьера Bureba (провинция Бургос). Такой состав соответствует
также ECF, регламентируемой испанскими техническими условиями LB-3.
Была использована эмульсия 3 по предыдущему примеру.
ECF 6 (массовый состав):
песок 0/6 из карьера La Bureba (Бургос - Испания)
100,00
влажность песка 0/6
3,30
вносимая вода
7,00
разрушитель эмульсии (цемент)
0,50
замедлитель
1,55
эмульсия 3
12,90
(остаточное содержание битума 7,7).
Так же, как и в примерах 1 и 2, ECF оценивали по испытаниям композиции, применяемой в Испании: время сохранения текучести измеряли вручную, когезию по Бенедикту
определяли согласно испытанию по стандарту EN 12274-4 через 10, 30 и 60 мин после
смешивания компонентов, износостойкость определяли согласно испытанию по стандарту
EN 12274-5 после созревания образца в течение 20 ч при 60 °С. Полученные результаты,
сравниваемые с результатами для составов ECF 1 и 5, сведены в приведенной далее таблице.
12
BY 15141 C1 2011.12.30
Ед.
изм.
ECF 1
-
сравнительная
смесь
Гранулят
Эмульсия
-
San Felices
1
Эмульгатор
-
полиамин
Стандарт
Примечание
Общее содержание
%
воды
Разрушитель
%
эмульсии (цемент)
Замедлитель
%
Время сохранения
с
текучести
Когезия по БенеEN
Н⋅м
дикту через 10 мин 12274-4
Когезия по БенеEN
Н⋅м
дикту через 30 мин 12274-4
Когезия по БенеEN
Н⋅м
дикту через 60 мин 12274-4
EN
Износостойкость
г/м2
12274-5
ECF 5
ECF 6
смесь по настоящему изобретению
San Felices
3
кокоамидопропилгидроксисультаин
смесь по настоящему изобретению
La Bureba
3
кокоамидопропилгидроксисультаин
10,4
11,4
10,3
0
0,5
0,5
0,75
1,3
1,55
35
30
35
1,5
1,9
2,1
1,7
2,3
2,3
2,0
2,6
2,6
28
110
211
Из таблицы ясно видно, что ECF 6 на основе амфотерной эмульсии по настоящему
изобретению и гранулята из карьера La Bureba позволяет получать результаты, эквивалентные результатам для сравнительной смеси (ECF 1) и смеси с гранулятом из карьера
San Felices по абразивному износу и времени сохранения исходной текучести, и лучшие
результаты по когезии по Бенедикту, причем значение 2 Н⋅м преодолевается через 10 мин,
т.е. выигрыш по времени возобновления движения транспорта составляет около 50 мин
относительно сравнительной смеси.
Пример 4.
Получение асфальтобетонной смеси для холодного рециклинга, используемой в качестве основного слоя.
Сравнительная эмульсия 3 была изготовлена с коммерчески доступным эмульгатором
Asfier 218, поставляемым компанией Као, и битумом, поставляемым нефтеперерабатывающим заводом Petrogal de Sines в Португалии.
Данную эмульсию сравнивали с эмульсиями 4 и 5, полученными по настоящему изобретению, при этом эмульсия 4 содержала в качестве другого эмульгатора по настоящему
изобретению кокоамфоацетат (CAS: 68650-39-5), а эмульсия 5 была изготовлена с эмульгатором кокоамидопропилбетаином по примеру 1.
Соответственно были получены приведенные далее составы.
Эмульсия 4 (массовый состав):
битум Petrogal 70/100
59,5
Asfier 218
0,6
соляная кислота
0,4
вода
до 100.
13
BY 15141 C1 2011.12.30
Эмульсия 5 (массовый состав):
битум Petrogal 70/100
60,0
кокоамфоацетат (CAS: 68650-39-5)
0,6
вода
до 100.
Эмульсия 6 (массовый состав):
битум Petrogal 70/100
59,5
кокоамидопропилбетаин (CAS: 70851-07-9)
0,6
вода
до 100.
Такие эмульсии были использованы с заполнителем, регламентируемым французским
стандартом XP P98-135 и полученным при фрезеровании верхнего слоя старого дорожного покрытия толщиной 10 см на магистрали A-494 в провинции Гуэльва (Андалузия - Испания). Заполнитель содержит 3,6 % старого битума. Гранулометрическое распределение
необработанного сфрезерованного заполнителя приведено далее в таблице.
Размер сит (мм)
Проход (%)
25
100
20
95,5
12,5
82
8
57
4
29
2
14
0,5
1
0,25
0,4
0,063
0,1
Заполнитель смешивали в лабораторном смесителе с 3,3 % (по отношению к сухой
фрезерной крошке) эмульсии с общим содержанием воды 4,5 % и 0,5 % разрушителя
эмульсии (цемента) с получением приведенных далее асфальтобетонных смесей для рециклинга.
Асфальтобетонная смесь 1:
заполнитель
100 мас. частей
эмульсия 4
3,3
разрушитель эмульсии (цемент)
0,5
вносимая вода
2,0.
Асфальтобетонная смесь 2:
заполнитель
100 мас. частей
эмульсия 4
3,3
разрушитель эмульсии (цемент)
0,5
вносимая вода
2,0.
Асфальтобетонная смесь 3:
заполнитель
100 мас. частей
эмульсия 5
2,5
разрушитель эмульсии (цемент)
0,5
вносимая вода
2,0.
Механические испытания осуществляли в соответствии со стандартом ASTM D 1075,
значения предела прочности при сжатии при температуре окружающей среды (R) и предела прочности при сжатии при температуре окружающей среды после погружения в течение 24 ч в воду при 60 °С (r) приведены далее в таблице. Кроме того, результаты
выражены в виде относительной величины остаточного предела прочности (отношение
r/R).
Для количественной оценки повышения когезии, в отношении которой отсутствует
стандартная процедура, также измеряли предел прочности при сжатии при температуре
окружающей среды по истечении 1 дня.
14
BY 15141 C1 2011.12.30
Примечание
Стандарт
Ед. изм.
-
тип
эмульсии
%
Эмульсия
Эмульсия
Разрушитель
мульсии
R (через 1 день
при tокр. среды)
R (через 7 дней
при tокр. среды)
r (через 7 дней
после погружения)
r/R
АсфальтобеАсфальтобеАсфальтобетонная смесь 1 тонная смесь 2 тонная смесь 3
смесь по
смесь по
сравнительная
настоящему
настоящему
смесь
изобретению изобретению
эмульсия 4
эмульсия 5
эмульсия 6
2,5
2,5
2,5
%
0,5
0,5
0,5
-
МПа
2,1
2,4
2,3
ASTM D
1075
МПа
4,3
4,7
4,4
ASTM D
1075
МПа
3,3
3,2
3,3
%
75,5
68,8
73,6
Из результатов следует, что асфальтобетонные смеси, полученные по настоящему
изобретению, дают результаты, очень близкие к результатам для сравнительной смеси и
позволяющие применять такие эмульсии для такого назначения.
Например, стандарты Андалузии для холодного рециклинга регламентируют следующие минимальные значения показателей для местного рециклинга с эмульсией при интенсивности движения транспорта класса Т3 (в интервале от 100 до 200 тяжелых грузовых
автомобилей в сутки): R > 2,5, r > 2,0 и r/R > 60 %, которые без затруднений получены для
каждого из исследованных составов.
Более того, асфальтобетонные смеси по настоящему изобретению показывают через
1 день предел прочности при сжатии больше, чем сравнительная смесь, демонстрируя более быстрое повышение когезии.
Национальный центр интеллектуальной собственности.
220034, г. Минск, ул. Козлова, 20.
15
Документ
Категория
Без категории
Просмотров
0
Размер файла
199 Кб
Теги
by15141, патент
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа