PL209217B1 - Lepiszcze drogowe na bazie asfaltów drogowych i masy siarkowej oraz sposób jego produkcji - Google Patents

Abstract

Lepiszcze drogowe na bazie asfaltów drogowych i masy siarkowej przeznaczone jest do wykonywania materiału, z którego wykonana jest nawierzchnia drogowa o specjalnych właściwościach. Składa się z 11,7 - 14,2% wagowych asfaltu drogowego D-300, 85,7 - 88,2% wagowych masy siarkowej, 0,1% wagowych stabilizatora asfaltu. Składniki te poddaje się wymieszaniu w mieszalniku ogrzewanym olejem grzewczym, w temperaturze około 160°C, gdzie następuje połączenie wielosiarczków zawartych w masie siarkowej do węglowodorów zawartych w asfalcie drogowym D-300 z rozszerzeniem i usieciowieniem cząstek. Tak powstaje lepiszcze drogowe, które stanowi 34 - 35% wagowych całego materiału do układania nawierzchni drogowej 49 - 55% wagowych tego materiału do układania nawierzchni drogi to diabaz o granulacji 0,4 - 5 mm, 11 -- 16% wagowych to bazalt o granulacji 6 - 10 mm. Diabaz i bazalt jako gorący materiał mineralny z suszarni podaje się do mieszalnika, w którym znajduje się wytworzone lepiszcze w temperaturze około 160°C i intensywnie miesza lepiszcze z materiałem mineralnym. Otrzymany w ten sposób materiał przeznaczony jest do układania powierzchni drogowej.

Description

Opis wynalazku

Znane są sposoby modyfikacji asfaltów drogowych jako lepiszcza drogowego poprzez dodawanie modyfikatorów. I tak, według opisu patentowego 191982 do asfaltu dodaje się mieszając parafinę z syntezy Fischera-Tropscha, wg opisu patentowego 157543 bitumiczne lepiszcze drogowe otrzymuje się z asfaltu drogowego przez dodanie do niego uplastycznionego paku węglowego, natomiast według opisu patentowego 191553 wytwarzane są asfalty drogowe stosowane jako lepiszcze drogowe o niskiej wrażliwości termicznej poprzez komponowanie różnych asfaltów o różnych właściwościach fizyko-chemicznych.

Istotą wynalazku jest lepiszcze drogowe na bazie asfaltów drogowych i masy siarkowej, które składa się z 34 - 35% wagowych mieszaniny zawierającej 11,7 - 14,2% wagowych asfaltu drogowego z 0,1% wagowych stabilizatora asfaltu i 85,7 - 88,2% wagowych masy siarkowej zawierają cej wielosiarczki, otrzymanej przez modyfikację siarki metalami i ich siarczkami znajdującymi się w fosfogipsie odpadowym, 49 - 55% wagowych materiału mineralnego diabaz o granulacji 0,4 - 5 mm i 11 - 16% wagowych bazaltu o granulacji 6 - 10 mm; oraz sposób produkcji lepiszcza drogowego charakteryzując się tym, że w mieszalniku w temperaturze 160°C miesza się 85,7 - 88,2% wagowych masy siarkowej zawierającej wielosiarczki, otrzymanej przez modyfikacje siarki metalami i ich siarczkami znajdującymi się w fosfogipsie odpadowym z 11,7 - 14,2% wagowych asfaltu drogowego z dodatkiem 0,1% wagowych stabilizatora asfaltu, do otrzymanej mieszaniny, która stanowi 34 - 35% wagowych utrzymując temperaturę 160°C dodaje się 49 - 55% wagowych materiału mineralnego diabaz o granulacji 0,4 - 5 mm i 11 - 16% wagowych bazaltu o granulacji 6 - 10 mm, miesza się całość w mieszalniku w temperaturze 160°C.

Zaletą rozwiązania według wynalazku w porównaniu z istniejącymi rozwiązaniami jest to, że wykorzystuje się masę siarkową, która jest produktem modyfikacji siarki fosfogipsem odpadowym według zgłoszenia P-380510, a wiec zapobiega gromadzeniu się dużych ilości tych odpadów. Wytworzone lepiszcze drogowe na bazie asfaltu drogowego i masy siarkowej daje nieporównywalnie lepsze właściwości nawierzchni drogowej w porównaniu do lepiszcza asfaltu drogowego z materiałem mineralnym co wykazano w opisie, w poważny sposób obniża koszty budowy drogi poprzez zmniejszenie zużycia asfaltów drogowych i materiałów mineralnych stosowanych jako podłoże warstwy nawierzchniowej. Nawierzchnia drogowa wykonana z tego lepiszcza ma większą trwałość zmęczeniową i elastyczność niż wykonywana z mieszanek asfaltowo-mineralnych. Dodatek masy siarkowej do asfaltu umożliwia przy konstrukcji nawierzchni drogowej stosowanie miękkich asfaltów, co prowadzi do zmniejszenia spękań w niskiej temperaturze z uwagi na ich niską temperaturę łamliwości bez występowania odkształceń w podwyższonej temperaturze jako wynik podwyższenia temperatury mięknienia nawierzchni drogowej, ponadto pozwala na wykorzystanie nisko wartościowego kruszywa otrzymując nawierzchnie o bardzo dobrych właściwościach eksploatacyjnych. Zaletą lepiszcza według wynalazku jest również mniejsze zużycie asfaltów drogowych gdyż masa siarkowa stanowi substytut asfaltu o wł aś ciwościach uż ytkowych lepszych niż sam asfalt. Ponadto jest doskonał ym materiał em do remontu dróg, a zwłaszcza do uzupełniania ubytków i wyrównywania kolein.

Masa siarkowa według polskiego zgłoszenia patentowego P 380510 powstaje z siarki odpadowej otrzymanej z odsiarczania gazu ziemnego składającej się z 99,9% wagowych siarki, około 0,01% wagowych popiołu oraz śladowych ilości arsenu, selenu, poprzez dodanie fosfogipsu odpadowego z produkcji nawozów fosforowych zawierają cego okoł o 95% wagowych dwuwodnego siarczanu wapniowego oraz liczne domieszki takie jak fosfor, sód, fluor, glin, żelazo, krzem oraz ich siarczki. W wysokiej temperaturze około 150°C następuje modyfikacja siarki odpadowej fosfogipsem odpadowym, a ściś le metalami i ich siarczkami, które znajdują się w fosfogipsie odpadowym. Układ ten zwany przez niektórych polisiarką zawiera również niezmodyfikowaną siarkę.

Skład wyjściowy przed modyfikacją to około 50% wagowych siarki odpadowej oraz około 50% wagowych fosfogipsu odpadowego. Asfalt drogowy D-300 stosowany do wytwarzania lepiszcza drogowego w mieszaninie z masą siarkową wytwarza się z pozostałości po destylacji ropy naftowej.

Asfalt D-300 posiada temperaturę mięknienia około 40°C, penetrację od 230-330, temperaturę łamliwości -18°C, jest skomplikowaną mieszaniną węglowodorów wysokocząsteczkowych i heterozwiązków. Otrzymana masa siarkowa jest rozdrobniona na ziarno o granulacji 3 - 30 mm u producenta masy siarkowej i pakowana do worków foliowych 25 kg, które można łatwo dostarczyć transportem kołowym do otaczarni produkującej lepiszcze drogowe. Sposób produkcji lepiszcza drogowego na bazie masy siarkowej i asfaltu drogowego D-300 polega tym, że masa siarkowa w odpowiednich

PL 209 217 B1 ilościach od 85,7-88,2% wagowych dodawana jest do ogrzewanego olejem grzewczym przeponowo mieszalnika w którym panuje temperatura robocza mieszania około 160°C w tej temperaturze przy intensywnym mieszaniu dodajemy 11,7 - 14,2% wagowych asfaltu D-300 do którego wcześniej zadozowano 0,1% wagowych licząc do masy całego lepiszcza styrokezu jako stabilizatora asfaltu. Styrokez to produkt otrzymywany przez syntezę styrenu z krezolem, który zapobiega degradacji cząstek asfaltu D-300 w kontakcie z czynnikami atmosferycznymi; Szczególnie światłem. Po 10 minutach mieszania masy siarkowej i asfaltu drogowego D-300 w temperaturze około 160°C otrzymujemy doskonałe lepiszcze dla materiałów mineralnych, które stanowi 34 - 35% wagowych całego materiału do układania nawierzchni drogowej. Do tak przygotowanego lepiszcza dodajemy gorący materiał mineralny z suszarni, jest nim diabaz o granulacji 0,4 - 5 mm w ilości 50 - 55% wagowych oraz bazalt o granulacji 6 - 10 mm. Po 5 minutach mieszania wyżej wymienionych materiałów mineralnych z lepiszczem na bazie asfaltu D-300 i masy siarkowej w temperaturze 160°C, otrzymujemy materiał do układania warstwy nawierzchniowej drogi koloru od czarnego do ciemny brąz, nadając warstwie nawierzchniowej szczególne właściwości, które zostały wymienione. Materiał do układania warstwy nawierzchniowej opróżniamy z mieszalnika do znajdującego się na pojeździe mechanicznym termosu i w stanie gorącym przewozimy do miejsca układania nawierzchni drogowej i podobnie jak w mieszalnikach mineralno - asfaltowych formujemy warstwę nawierzchniową drogi. W przypadku prac remontowych do zerwanej nawierzchni mineralno - asfaltowej dodajemy do recyklera w temperaturze roboczej 160°C około 30% wagowych masy siarkowej z worków foliowych i mieszamy około 15 minut. Tak przygotowaną masę układamy i rozprowadzamy na remontowanej drodze. Masa ta ma właściwości zbliżone do materiału nawierzchniowego, którego przygotowanie opisano wcześniej. Niespodziewane właściwości tak dużej poprawy parametrów eksploatacyjnych nawierzchni drogowej a więc trwałość zmęczeniowa, elastyczność, mniejsze spękanie w niskich temperaturach bez występowania odkształceń w wysokich temperaturach, zawdzięcza się masie siarkowej, która reaguje z asfaltem D-300 w temperaturze 160°C w wyniku czego następuje łączenie wielosiarczków zawartych w masie siarkowej do cząstek węglowodorów z asfaltu D-300 z rozszerzeniem i usieciowieniem cząstek. Powstają struktury rozbudowane wielosiarczków, które nadają lepiszczu drogowemu niespotykane właściwości użytkowe. Zaznacza się, że zawarte w masie siarkowej a pochodzące od fosfogipsu odpadowego tlenki metali, w tym tlenek glinu, skutecznie zapobiegają wydzielaniu się siarkowodoru jako wynik przegrzania masy siarkowej i asfaltu D-300 powyżej temperatury 180°C. Zmniejszenie oddziaływania atmosfery i światła na lepiszcze drogowe, a co za tym idzie dłuższy czas eksploatacji bez konieczności naprawy, zawdzięcza się również stabilizatorowi asfaltu o nazwie styrokrez. Sposób produkcji lepiszcza drogowego oraz przygotowania materiału do formowania nawierzchni drogowej został bliżej określony na rysunku.

P r z y k ł a d I.

Lepiszcze siarkowe o składzie podanym w % wagowych:

asfalt D-300 - 11,7 masa siarkowa - 88,2 stabilizator asfaltu - 0,1

100,0 (lepiszcze drogowe)

Materiał do formowania nawierzchni dróg o składzie podanym w % wagowych: lepiszcze drogowe - 34,0 diabaz - 50,0 bazalt - 16,0

100,0 (materiał do formowania nawierzchni dróg)

Przygotowane zostaje w następujący sposób:

Odważone ilości masy siarkowej dozujemy do mieszalnika V -3 m³ ogrzewanego olejem grzewczym, w którym panuje temperatura około 160°C. Mieszalnik posiada specjalne mieszanie w postaci dwóch wałów ułożonych poziomo do, których przymocowane są specjalne łapy odporne na uszkodzenia mechaniczne. W temperaturze około 160°C masa siarkowa ulega roztopieniu. Do roztopionej w mieszalniku masy siarkowej dozujemy odważone ilości asfaltu D-300, do którego zadozowano wcześniej stabilizator styrokrez w ilości około 0,1% wagowego do masy całkowitej lepiszcza. W temperaturze około 160°C następuje wzajemne wymieszanie tych składników z równoczesnym łączeniem wielosiarczków zawartych w masie siarkowej do cząstek węglowodorów zawartych w asfalcie D-300, z rozszerzeniem i usieciowaniem cząstek tworzy się lepiszcze drogowe na bazie asfaltu D-300 i masy siarkowej. Do tak przygotowanego w mieszalniku lepiszcza drogowego do mieszalnika dozujemy odważony gorący materiał mineralny z suszarni. Materiał mineralny to diabaz i bazalt w odpowiednich

PL 209 217 B1 do receptury procentach wagowych oraz odpowiedniej granulacji. Po 5 minutowym wymieszaniu materiału mineralnego z lepiszczem drogowym opróżniamy mieszalnik do specjalistycznego termosu o pojemnoś ci 8 m³ i przewozimy na miejsce uk ł adania nawierzchni drogowej. Otrzymana warstwa nawierzchniowa drogi ma kolor ciemnobrązowy i doskonale poprawia jej właściwości co opisano uprzednio.

P r z y k ł a d II.

Lepiszcze siarkowe o składzie podanym w % wagowych: asfalt D-300 - 14,2 masa siarkowa - 85,7 stabilizator asfaltu - 0,1

100,0 (lepiszcze drogowe)

Materiał do formowania nawierzchni dróg o składzie podanym w % wagowych:

lepiszcze drogowe - 35,0 diabaz - 49,0 bazalt - 16,0

100,0 (materiał do formowania nawierzchni dróg)

Sposób przygotowania identyczny jak w przykładzie I z tym, że materiał do formowania nawierzchni drogowej jest koloru czarnego i bardziej płynny niż w przykładzie I.

W przypadku przygotowania materiału do remontu drogi, zerwaną asfaltową nawierzchnię drogi mieszamy w recyklerze w temperaturze około 160°C z masą siarkową dozowaną do recyklera z worków foliowych w ilości około 30% wagowych do zerwanej nawierzchni. Mieszamy do momentu roztopienia masy siarkowej i dobrym wymieszaniu z zerwaną nawierzchnią. W temperaturze 160°C zachodzą te samo procesy łączenia wielosiarczków z węglowodorami asfaltu drogowego jakie opisano w przykładzie I i II; otrzymany materiał ma bardzo zbliżone właściwości do materiału jaki otrzymano w przykładzie I i II.

Claims (2)

1. Zastrzeżenia patentowe

   1. Lepiszcze drogowe na bazie asfaltów drogowych i masy siarkowej, znamienne tym, że składa się z 34 - 35% wagowych mieszaniny zawierającej 11,7 - 14,2% wagowych asfaltu drogowego z 0,1% wagowych stabilizatora asfaltu i 85,7 - 88,2% wagowych masy siarkowej zawierającej wielosiarczki, otrzymanej przez modyfikację siarki metalami i ich siarczkami znajdującymi się w fosfogipsie odpadowym, 49 - 55% wagowych materiału mineralnego diabaz o granulacji 0,4 - 5 mm i 11 - 16% wagowych bazaltu o granulacji 6 - 10 mm.
2. 2. Sposób produkcji lepiszcza drogowego na bazie asfaltów drogowych i masy siarkowej, znamienny tym, że miesza się w mieszalniku w temperaturze 160°C, 85,7 - 88,2% wagowych masy siarkowej zawierającej wielosiarczki, otrzymanej przez modyfikację siarki metalami i ich siarczkami znajdującymi się w fosfogipsie odpadowym z 11,7 - 14,2% wagowych asfaltu drogowego z dodatkiem 0,1% wagowych stabilizatora asfaltu, do otrzymanej mieszaniny, która stanowi 34 - 35% wagowych, utrzymując temperaturę 160°C dodaje się 49 - 55% wagowych materiału mineralnego diabaz o granulacji 0,4 - 5 mm i 11 - 16% wagowych bazaltu o granulacji 6 - 10 mm, miesza się całość w temperaturze 160°C.