PL207674B1 - Sposób wytwarzania spoiwa asfaltowego i spoiwo asfaltowe - Google Patents

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest sposób wytwarzania spoiwa asfaltowego i spoiwo asfaltowe przeznaczone zwłaszcza do mieszanek mineralno-asfaltowych na nawierzchnie drogowe oraz do naprawy dróg.

Z polskiego opisu patentowego nr 171725 znany jest sposób wytwarzania lepiszcza elastomerowo-asfaltowego polegający na tym, że komponent asfaltowy w ilości od 80 do 99% m/m o temperaturze od 150 do 190°C miesza się z elastomerem termoplastycznym, którym jest kopolimer blokowy o strukturze liniowej, rozga łęzionej lub gwiaź dzistej: styren-butadien-styren lub styren izopren-styren lub ich mieszanina w ilości od 1 do 20% m/m przez okres od 15 minut do 5 godzin, aż do uzyskania jednorodności.

Ze zgłoszenia patentowego polskiego P-336809 znane jest lepiszcze bitumiczne elastomerowoasfaltowe otrzymane przez zmieszanie asfaltu o zawartości większej niż 12% wagowych składników nierozpuszczalnych w n-heptanie z elastomerem termoplastycznym w ilości 1 do 8% wagowych w stosunku do asfaltu, przy czym elastomerem jest kopolimer blokowy o strukturze liniowej, rozgałęzionej lub gwiaździstej: styren-butadien-styren i/lub ich mieszanina oraz 5 do 30% wagowych w stosunku do elastomeru, nadtlenku organicznego, najkorzystniej wodoronadtlenku kumenu.

Znany z polskiego zgłoszenia P-330015 sposób wytwarzania kompozycji bitumicznej polega na tym, że utlenia się asfalt poprzez przedmuchiwanie katalityczne gdzie katalizatorem jest na przykład kwas fosforowy, następnie asfalt miesza się ze zmiękczaczem naftenowym, dodaje kauczuk termoplastyczny w ilości nie mniejszej niż 5% wagowych i poddaje się mieszaniu.

Inny sposób otrzymania lepiszcza bitumiczno-elastomerowo-asfaltowego polega na mieszaniu w temperaturze 110 do 210°C, nastę pnie ostudzeniu do temperatury od 110 do 140°C, po czym dodaje się nadtlenek organiczny. Proces mieszania wszystkich składników kompozycji asfaltowej prowadzi się przez okres do 4 godzin pod ciśnieniem atmosferycznym lub w warunkach podwyższonego ciśnienia, do momentu uzyskania jednorodnej mieszaniny.

Znany jest również z opisu patentowego US 4567222 sposób wytwarzania mieszanek asfaltu z kopolimerem styrenu i dienu z zastosowaniem polisiarczków.

Znane sposoby otrzymywania asfaltu modyfikowanego polimerem wymagają stosowania drogich elastomerów, stosowania odpowiedniej i skomplikowanej aparatury, katalizatora i wysokich temperatur wytwarzania.

Ze względu na coraz większe nasilenie ruchu drogowego, a zwłaszcza ciężkiego taboru samochodowego, konieczne stało się poszukiwanie udoskonalonych spoiw asfaltowych stosowanych do budowy nawierzchni drogowych lub ich naprawy, zapewniających odporność nawierzchni na spękanie w czasie niskich temperatur zimowych i tworzenia się kolein w wysokich temperaturach lata. Ponadto o prostszej technologii wytwarzania bez konieczności stosowania jako modyfikatorów polimerów termoplastycznych.

Istota wynalazku polega na tym, że 40% do 85% wagowych spoiwa siarkowego roztapia się w temperaturze korzystnie 120°C, dodaje się 60% do 15% wagowych asfaltu, mieszają c intensywnie całość w temperaturze korzystnie 120°C do uzyskania jednorodnej mieszaniny.

Spoiwo asfaltowe charakteryzuje się tym, że modyfikatorem jest spoiwo siarkowe będące mieszaniną eutektyczną utworzoną przez substytucyjny roztwór stały siarki i rozpuszczonych w niej węglowodorów olefinowych, których sumaryczna zawartość nie przekracza 7% wagowych. Spoiwo asfaltowe zawiera 40 do 85% wagowych spoiwa siarkowego, korzystnie 40 do 67% wagowych i 15 do 60% wagowych asfaltu.

Sposób wykonania spoiwa według wynalazku przedstawiony jest w przykładach wykonania.

P r z y k ł a d I

67% wagowych spoiwa siarkowego wytworzonego według polskiego opisu patentowego nr 187670 ogrzewa się do temperatury 120°C, po roztopieniu spoiwa dodaje się 33% wagowych asfaltu drogowego typu 50/70, intensywnie się miesza w mieszalniku wysokoobrotowym utrzymując temperaturę 120°C pod ciśnieniem atmosferycznym, do uzyskania jednorodnej mieszaniny w czasie około 1 godziny.

P r z y k ł a d II

Spoiwo asfaltowe składa się z 40% wagowych spoiwa siarkowego uzyskanego według polskiego opisu patentowego nr 187670 i 60% wagowych asfaltu będącego mieszaniną wielkocząsteczkowych węglowodorów łańcuchowych, cyklicznych i heterocyklicznych.

PL 207 674 B1

P r z y k ł a d III

Spoiwo asfaltowe zawiera 85% wagowych spoiwa siarkowego według polskiego opisu patentowego nr 187670 i 15% wagowych asfaltu drogowego typu 50/70.

Sposobem według wynalazku uzyskano trwałe spoiwo asfaltowe w postaci płynnej w temperaturze 118°C lub po ostudzeniu w postaci stałej, koloru brązowo-szarego, zawierające wysoką zawartość spoiwa siarkowego.

Uzyskane spoiwo asfaltowe charakteryzuje się dobrymi właściwościami fizykochemicznymi jak gęstość 1,8-1,9 g/cm³, temperatura mięknięcia 60°C, temperatura topnienia 118°C, zawartość substancji lotnych jest bliska zeru, ciepło topnienia ok.49 J/g.

Jest substancją nierozpuszczalną w wodzie, stabilną, odporną na ciecze agresywne, ponadto może być w pełni recyklingowana bez utraty swoich właściwości.

Uzyskano obniżenie temperatury aplikacji nowego spoiwa o 1/3 w stosunku do znanych asfaltów, co skutkuje zmniejszeniem zużycia energii wyeliminowano modyfikatory elastomerowe stosując tańsze spoiwo siarkowe jak również zmniejszenie zużycia asfaltu w mieszankach drogowych.

Mieszanka drogowa z zastosowaniem spoiwa asfaltowego według wynalazku daje większą szczelność masie, odporność na wymrożenia, wyższą odporność na mięknięcie w wysokich temperaturach, przez co zapobiega koleinowaniu dróg, zwłaszcza na skrzyżowaniach narażonych na duże obciążenia dynamiczne.

Ponadto zastosowanie spoiwa według wynalazku do mieszanek drogowych przyspiesza otrzymanie pełnej wytrzymałości eksploatacyjnej nawierzchni drogowej po około 1/2 godziny, a nie jak dotychczas po 3 do 4 godzinach.

Claims (2)

1. Zastrzeżenia patentowe

   1. Sposób wytwarzania spoiwa asfaltowego polegający na mieszaniu asfaltu z modyfikatorem w wysokiej temperaturze, znamienny tym, ż e 40% do 85% wagowych spoiwa siarkowego bę d ą cego mieszaniną eutektyczną utworzoną przez substytucyjny roztwór stały siarki i rozpuszczonych w niej węglowodorów olefinowych; zawierającą 93% do 98% wagowych siarki oraz węglowodory olefinowe, których sumaryczna zawartość nie przekracza 7% wagowych, roztapia się w temperaturze korzystnie 120°C, dodaje się 60% do 15% wagowych asfaltu, miesza się intensywnie w temperaturze korzystnie 120°C do uzyskania jednorodnej mieszaniny.
2. 2. Spoiwo asfaltowe zawierające asfalt będący mieszaniną wielkocząsteczkowych węglowodorów łańcuchowych, cyklicznych, heterocyklicznych oraz modyfikator, znamienne tym, że składa się z 40% do 85% wagowych modyfikatora którym jest spoiwo siarkowe i 15% do 60% wagowych asfaltu, przy czym spoiwo siarkowe jest mieszaniną eutektyczną utworzoną przez substytucyjny roztwór stały siarki i rozpuszczonych w niej węglowodorów olefinowych, zawiera 93% do 98% wagowych siarki oraz rozpuszczone w niej węglowodory olefinowe, których sumaryczna zawartość nie przekracza 7% wagowych.