PL226677B1 - Sposób wytwarzania lepiszcza asfaltowego - Google Patents
Sposób wytwarzania lepiszcza asfaltowegoInfo
- Publication number
- PL226677B1 PL226677B1 PL413020A PL41302015A PL226677B1 PL 226677 B1 PL226677 B1 PL 226677B1 PL 413020 A PL413020 A PL 413020A PL 41302015 A PL41302015 A PL 41302015A PL 226677 B1 PL226677 B1 PL 226677B1
- Authority
- PL
- Poland
- Prior art keywords
- asphalt
- binder
- weight
- optionally
- added
- Prior art date
Links
- 239000010426 asphalt Substances 0.000 title claims abstract description 143
- 239000011230 binding agent Substances 0.000 title claims abstract description 50
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims description 16
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 67
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims abstract description 53
- 230000008569 process Effects 0.000 claims abstract description 38
- 229910052500 inorganic mineral Inorganic materials 0.000 claims abstract description 21
- 239000011707 mineral Substances 0.000 claims abstract description 21
- 238000002156 mixing Methods 0.000 claims abstract description 20
- 238000002604 ultrasonography Methods 0.000 claims abstract description 18
- 239000002904 solvent Substances 0.000 claims abstract description 15
- 239000000945 filler Substances 0.000 claims abstract description 10
- 239000007787 solid Substances 0.000 claims abstract description 6
- 239000003607 modifier Substances 0.000 claims abstract description 4
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 claims description 24
- 239000003921 oil Substances 0.000 claims description 14
- 238000000197 pyrolysis Methods 0.000 claims description 11
- 229920000468 styrene butadiene styrene block copolymer Polymers 0.000 claims description 9
- 229920001200 poly(ethylene-vinyl acetate) Polymers 0.000 claims description 7
- 239000005038 ethylene vinyl acetate Substances 0.000 claims description 6
- 239000011877 solvent mixture Substances 0.000 claims description 6
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- 229920001577 copolymer Polymers 0.000 claims description 5
- 229920006225 ethylene-methyl acrylate Polymers 0.000 claims description 5
- 229920003023 plastic Polymers 0.000 claims description 5
- 239000004033 plastic Substances 0.000 claims description 5
- 229920002367 Polyisobutene Polymers 0.000 claims description 3
- 239000002174 Styrene-butadiene Substances 0.000 claims description 3
- FACXGONDLDSNOE-UHFFFAOYSA-N buta-1,3-diene;styrene Chemical compound C=CC=C.C=CC1=CC=CC=C1.C=CC1=CC=CC=C1 FACXGONDLDSNOE-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- MTAZNLWOLGHBHU-UHFFFAOYSA-N butadiene-styrene rubber Chemical compound C=CC=C.C=CC1=CC=CC=C1 MTAZNLWOLGHBHU-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 150000007522 mineralic acids Chemical class 0.000 claims description 3
- 150000007524 organic acids Chemical class 0.000 claims description 3
- 229920000098 polyolefin Polymers 0.000 claims description 3
- 229920000346 polystyrene-polyisoprene block-polystyrene Polymers 0.000 claims description 3
- 239000011115 styrene butadiene Substances 0.000 claims description 3
- 229920003048 styrene butadiene rubber Polymers 0.000 claims description 3
- DQXBYHZEEUGOBF-UHFFFAOYSA-N but-3-enoic acid;ethene Chemical compound C=C.OC(=O)CC=C DQXBYHZEEUGOBF-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 239000005043 ethylene-methyl acrylate Substances 0.000 claims description 2
- 230000009471 action Effects 0.000 abstract description 3
- 238000005406 washing Methods 0.000 abstract description 2
- 238000013467 fragmentation Methods 0.000 abstract 1
- 238000006062 fragmentation reaction Methods 0.000 abstract 1
- 238000009210 therapy by ultrasound Methods 0.000 abstract 1
- 235000019198 oils Nutrition 0.000 description 12
- 229920001971 elastomer Polymers 0.000 description 9
- 239000000463 material Substances 0.000 description 9
- 239000000654 additive Substances 0.000 description 8
- 239000005060 rubber Substances 0.000 description 8
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 7
- LRHPLDYGYMQRHN-UHFFFAOYSA-N N-Butanol Chemical compound CCCCO LRHPLDYGYMQRHN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- KRKNYBCHXYNGOX-UHFFFAOYSA-N citric acid Chemical compound OC(=O)CC(O)(C(O)=O)CC(O)=O KRKNYBCHXYNGOX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 6
- 150000002148 esters Chemical class 0.000 description 6
- XSQUKJJJFZCRTK-UHFFFAOYSA-N Urea Chemical compound NC(N)=O XSQUKJJJFZCRTK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 239000004202 carbamide Substances 0.000 description 5
- 239000000084 colloidal system Substances 0.000 description 5
- 239000008187 granular material Substances 0.000 description 5
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 5
- VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N Hydrochloric acid Chemical compound Cl VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 235000013339 cereals Nutrition 0.000 description 4
- 239000003208 petroleum Substances 0.000 description 4
- 239000004576 sand Substances 0.000 description 4
- 241000196324 Embryophyta Species 0.000 description 3
- OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N Methanol Chemical compound OC OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 3
- 125000004432 carbon atom Chemical group C* 0.000 description 3
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 3
- 235000013312 flour Nutrition 0.000 description 3
- -1 foamed asphalts Substances 0.000 description 3
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 3
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 3
- 229920005594 polymer fiber Polymers 0.000 description 3
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 3
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 3
- 239000002699 waste material Substances 0.000 description 3
- 239000010457 zeolite Substances 0.000 description 3
- HECLRDQVFMWTQS-RGOKHQFPSA-N 1755-01-7 Chemical compound C1[C@H]2[C@@H]3CC=C[C@@H]3[C@@H]1C=C2 HECLRDQVFMWTQS-RGOKHQFPSA-N 0.000 description 2
- 235000008733 Citrus aurantifolia Nutrition 0.000 description 2
- 235000019738 Limestone Nutrition 0.000 description 2
- PPBRXRYQALVLMV-UHFFFAOYSA-N Styrene Chemical compound C=CC1=CC=CC=C1 PPBRXRYQALVLMV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N Sulfur Chemical compound [S] NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N Sulfuric acid Chemical compound OS(O)(=O)=O QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 235000011941 Tilia x europaea Nutrition 0.000 description 2
- 229910021536 Zeolite Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000000996 additive effect Effects 0.000 description 2
- HNPSIPDUKPIQMN-UHFFFAOYSA-N dioxosilane;oxo(oxoalumanyloxy)alumane Chemical compound O=[Si]=O.O=[Al]O[Al]=O HNPSIPDUKPIQMN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000005265 energy consumption Methods 0.000 description 2
- XPFVYQJUAUNWIW-UHFFFAOYSA-N furfuryl alcohol Chemical compound OCC1=CC=CO1 XPFVYQJUAUNWIW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000004571 lime Substances 0.000 description 2
- 239000006028 limestone Substances 0.000 description 2
- 125000002524 organometallic group Chemical group 0.000 description 2
- 239000013557 residual solvent Substances 0.000 description 2
- 239000011593 sulfur Substances 0.000 description 2
- 229910052717 sulfur Inorganic materials 0.000 description 2
- 235000015112 vegetable and seed oil Nutrition 0.000 description 2
- 239000008158 vegetable oil Substances 0.000 description 2
- 240000001889 Brahea edulis Species 0.000 description 1
- 229920003043 Cellulose fiber Polymers 0.000 description 1
- 235000019482 Palm oil Nutrition 0.000 description 1
- ISWSIDIOOBJBQZ-UHFFFAOYSA-N Phenol Chemical compound OC1=CC=CC=C1 ISWSIDIOOBJBQZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229920000034 Plastomer Polymers 0.000 description 1
- 239000004743 Polypropylene Substances 0.000 description 1
- 239000004793 Polystyrene Substances 0.000 description 1
- 239000000853 adhesive Substances 0.000 description 1
- 230000001070 adhesive effect Effects 0.000 description 1
- 150000001298 alcohols Chemical class 0.000 description 1
- 229920001276 ammonium polyphosphate Polymers 0.000 description 1
- 238000000137 annealing Methods 0.000 description 1
- 150000001491 aromatic compounds Chemical class 0.000 description 1
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 1
- 238000007385 chemical modification Methods 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 238000005336 cracking Methods 0.000 description 1
- 238000004132 cross linking Methods 0.000 description 1
- 239000010779 crude oil Substances 0.000 description 1
- 150000001923 cyclic compounds Chemical class 0.000 description 1
- 238000000354 decomposition reaction Methods 0.000 description 1
- 235000014113 dietary fatty acids Nutrition 0.000 description 1
- 239000000806 elastomer Substances 0.000 description 1
- 239000000839 emulsion Substances 0.000 description 1
- 238000005538 encapsulation Methods 0.000 description 1
- 230000032050 esterification Effects 0.000 description 1
- 238000005886 esterification reaction Methods 0.000 description 1
- 229920006248 expandable polystyrene Polymers 0.000 description 1
- 239000004794 expanded polystyrene Substances 0.000 description 1
- 239000000194 fatty acid Substances 0.000 description 1
- 229930195729 fatty acid Natural products 0.000 description 1
- 239000006260 foam Substances 0.000 description 1
- 238000005187 foaming Methods 0.000 description 1
- 239000003365 glass fiber Substances 0.000 description 1
- 150000002391 heterocyclic compounds Chemical class 0.000 description 1
- 229930195733 hydrocarbon Natural products 0.000 description 1
- 150000002430 hydrocarbons Chemical class 0.000 description 1
- 239000004615 ingredient Substances 0.000 description 1
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 1
- 238000002386 leaching Methods 0.000 description 1
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 1
- 235000005985 organic acids Nutrition 0.000 description 1
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 1
- 239000002540 palm oil Substances 0.000 description 1
- 239000012188 paraffin wax Substances 0.000 description 1
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 1
- 229920002857 polybutadiene Polymers 0.000 description 1
- 229920001155 polypropylene Polymers 0.000 description 1
- 229920002223 polystyrene Polymers 0.000 description 1
- 229920000915 polyvinyl chloride Polymers 0.000 description 1
- 239000004800 polyvinyl chloride Substances 0.000 description 1
- 230000008092 positive effect Effects 0.000 description 1
- QVKOLZOAOSNSHQ-UHFFFAOYSA-N prop-1-ene;prop-2-enoic acid Chemical compound CC=C.OC(=O)C=C QVKOLZOAOSNSHQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000009257 reactivity Effects 0.000 description 1
- 238000011084 recovery Methods 0.000 description 1
- 238000004064 recycling Methods 0.000 description 1
- 238000007670 refining Methods 0.000 description 1
- 238000009418 renovation Methods 0.000 description 1
- 238000004904 shortening Methods 0.000 description 1
- 239000003381 stabilizer Substances 0.000 description 1
- 229920006132 styrene block copolymer Polymers 0.000 description 1
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 1
- 239000004094 surface-active agent Substances 0.000 description 1
- 229920001169 thermoplastic Polymers 0.000 description 1
Landscapes
- Processes Of Treating Macromolecular Substances (AREA)
- Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)
- Road Paving Structures (AREA)
Abstract
Zgłoszenie dotyczy sposobu wytwarzania lepiszcza asfaltowego i ewentualnie mieszanki mineralno - asfaltowej zawierającej lepiszcze asfaltowe, kruszywa mineralne i ewentualnie wypełniacze, charakteryzuje się tym, że obejmuje etapy, w których destrukt asfaltowy poddaje się rozdrobnieniu i wymywaniu mieszaniną rozpuszczalników, z wytworzeniem oddzielonego od składników stałych, odzyskanego lepiszcza asfaltowego, które ewentualnie łączy się z czystym asfaltem w ilości od 10 do 30% wagowych w stosunku do masy lepiszcza odzyskanego, a następnie dodaje się polimerowe modyfikatory asfaltu, tak, że stanowią od 2 do 12% wagowych całości lepiszcza asfaltowego i składniki te poddaje się działaniu ultradźwięków przy jednoczesnym mieszaniu w temperaturze mieszczącej się w zakresie od 80 do 140°C, a następnie do lepiszcza ewentualnie dodaje się kruszywa mineralne i wypełniacze i także poddaje mieszaniu w temperaturze 80 do 140°C przy działaniu ultradźwięków.
Description
Przedmiotem wynalazku jest sposób wytwarzania lepiszcza asfaltowego, przy czym jako jeden ze składników kompozycji stosuje się asfalt pochodzący z recyklingu, z materiałów odpadowych odzyskanych ze starych nawierzchni drogowych zawierających asfalt wraz z wypełniaczami i materiałami mineralnymi. Przedmiotem wynalazku jest także wytwarzanie mieszanki mineralno-asfaltowej zawierającej ww. lepiszcze asfaltowe.
Asfalt występuje w złożach naturalnych lub jest otrzymywany w procesie rafinacji ropy naftowej. Asfalty stanowią ciężkie frakcje naftowe i zawierają wielkocząsteczkowe węglowodory łańcuchowe, związki cykliczne, aromatyczne i heterocykliczne i należą do szerszej grupy substancji zwanych bituminami (asfalt zwyczajowo jest czasem określany mianem „bitum” lub „bitum naftowy”). Asfalt stanowi układ koloidalny, w którym zasadnicze asfalteny stanowią fazę rozproszoną, a fazę rozpraszającą stanowią oleje. Asfalt jest lepiszczem wiążącym różnego rodzaju kruszywa w mieszankach mineralnoasfaltowych (MMA) stanowiących produkt stosowany m. in. do budowy nawierzchni dróg.
Ponieważ w każdej dziedzinie przemysłu dąży się obecnie do wdrażania technologii zapewniających powtórne wykorzystanie możliwych do odzyskania surowców, także w drogownictwie próbuje się wykorzystywać ponownie nawierzchnie asfaltowe pochodzące z rozbiórki.
Obecnie w drogownictwie stosuje się asfalty czyste lub asfalty modyfikowane polimerami, a także asfalty spienione lub w postaci emulsji i inne formy asfaltów upłynnionych. W różnych procesach modyfikowania asfaltów dąży się do zapewnienia warunków, w których nie zachodzi do zburzenia równowagi układu koloidalnego.
Przykładowo z publikacji „Utylizacja odpadów polistyrenu spienionego w kompozycjach z wtórnymi bitumami naftowymi, Polimery 2010, 55, nr 2, str. 139-143, znane są technologie wytwarzania mas asfaltowych z bitumów naftowych, takich jak olej popirolityczny, ekstrakt furfurolowy, olej pofenolowy i olej sklarowany modyfikowanych polimerowymi dodatkami w postaci odpadowego polistyrenu spienionego (EPS). W wymienionej publikacji wspomniano także inne pozycje literaturowe dotyczące asfaltów modyfikowanych polimerami. Badane mieszanki asfaltowe wytwarzano w temperaturze od 90 do 180°C przy różnym składzie procentowym komponentów, co przedstawiono w tabeli 3. Najłagodniejsze warunki, tj. najniższą temperaturę i najkrótszy czas mieszania stosowano dla ekstraktu furfurolowego, a najwyższą temperaturę i najdłuższy czas mieszania dla oleju popirolitycznego. W warunkach laboratoryjnych próbki materiałów uzyskiwano w czasie ok. 1 godziny. Skład procentowy mieszanek dobierano eksperymentalnie, aby uzyskać produkt jednorodny, bez zaburzania układu koloidalnego bitumów.
W innych publikacjach z omawianej dziedziny często wskazuje się, że modyfikowanie asfaltów dodatkami polimerowymi prowadzi się w temperaturze wynoszącej znacznie powyżej 100°C, w czasie wynoszącym kilka lub kilkanaście godzin.
Z polskiego zgłoszenia patentowego nr P. 398 499 znany jest sposób modyfikowania asfaltów poprzez dodanie składników polimerowych, np. dicyklopentadienu i kauczuku oraz siarki, przy czym proces prowadzi się w temperaturze 120-200°C w czasie wynoszącym od kilku do 60 godzin.
Z polskiego zgłoszenia patentowego nr P. 398 955 znany jest sposób modyfikowania asfaltu poprzez dodanie dicyklopentadienu, styrenu, kauczuku polibutadienowego i siarki, przy czym proces prowadzi się w temperaturze140°C przez 20 godzin.
Z polskiego zgłoszenia patentowego nr P. 401 034 znany jest sposób modyfikowania asfaltu polimerami, gdzie masę asfaltową ogrzewa się do 150°C.
Na bazie polimeroasfaltów wytwarza się mieszanki mineralno-asfaltowe (MMA) stosowane jako nawierzchnie drogowe. Mieszanki takie, oprócz lepiszcza w postaci asfaltu, zawierają składniki mineralne np. kruszywa o różnym uziarnieniu, wypełniacze np. wapienne (mączkę wapienną) oraz inne dodatki np. w postaci włókien polimerowych, włókien szklanych, granulatu gumowego itp.
W polskim zgłoszeniu patentowym nr P. 404 545 przedstawiono mieszankę mineralnoasfaltową, składającą się z asfaltu zwykłego lub asfaltu modyfikowanego, kruszywa mineralnego mającego frakcję grysową i frakcję piaskową, wypełniacza oraz granulatu gumowo-asfaltowego o uziarnieniu do 2 mm i włókna polimerowego o długości do 20 mm.
W technologiach wytwarzania polimeroasfaltów i/lub mieszanek asfaltowo-mineralnych oprócz stosowania warunków podwyższonej temperatury i ciągłego mieszania zapewniającego uzyskanie jednorodności produktu, można wykorzystać inne procesy wzmagające wzajemne wiązanie składników.
PL 226 677 B1
Z rosyjskiego opisu patentowego nr RU 2 162 867 znany jest sposób wytwarzania modyfikowanej kompozycji bitumicznej z asfaltu, kopolimeru blokowego dien-styren i oleju przemysłowego, które są mieszane w temp. 110-200°C, a dodatkowo w reaktorze stosuje się zjawisko kawitacji hydrodynamicznej o częstotliwości 10-80 Hz.
Przedmiotem wynalazku jest sposób wytwarzania lepiszcza asfaltowego i ewentualnie mieszanki mineralno-asfaltowej zawierającej lepiszcze asfaltowe, kruszywa mineralne i ewentualnie wypełniacze, charakteryzujący się tym, że obejmuje etapy, w których destrukt asfaltowy poddaje się rozdrobnieniu i wymywaniu mieszaniną rozpuszczalników, z wytworzeniem oddzielonego od składników stałych, odzyskanego lepiszcza asfaltowego, które ewentualnie łączy się z czystym asfaltem w ilości od 10 do 30% wagowych w stosunku do masy lepiszcza odzyskanego, a następnie dodaje się polimerowe modyfikatory asfaltu, tak, że stanowią od 2 do 12% wagowych całości lepiszcza asfaltowego i składniki te poddaje się działaniu ultradźwięków przy jednoczesnym mieszaniu w temperaturze mieszczącej się w zakresie od 80 do 140°C, a następnie do lepiszcza ewentualnie dodaje się kruszywa mineralne i wypełniacze i także poddaje mieszaniu w temperaturze 80 do 140°C przy działaniu ultradźwięków.
Mieszanina rozpuszczalników zawiera co najmniej jeden kwas nieorganiczny lub organiczny i co najmniej jeden alkohol.
Polimery modyfikujące asfalt wybrano z grupy obejmującej kopolimer styren-butadien-styren,
SBS, kopolimer styren-izopren-styren, SIS, styren-butadien SB kopolimery etylen-octan winylu EVA, etylen-akrylan metylu EMA, poliizobutylen, poliolefiny, olej popirolityczny wytworzony w procesach pirolizy tworzyw sztucznych i zużytych opon samochodowych.
Do odzyskanego lepiszcza asfaltowego dodaje się 5-30% wagowo nowego asfaltu.
W opisanym sposobie mieszanka mineralno-asfaltowa zawiera od 3 do 10% wagowo lepiszcza asfaltowego.
Jak wskazano powyżej, sposób według wynalazku może ograniczać się do wytworzenia samego lepiszcza asfaltowego lub może ewentualnie obejmować także dodanie składników mineralnych i prowadzić do wytworzenia mieszanki mineralno-asfaltowej. Kiedy sposób obejmuje wytwarzanie lepiszcza asfaltowego i mieszanki mineralno-asfaltowej to oba te procesy prowadzi poddając składniki działaniu ultradźwięków.
Mieszanki mineralno-asfaltowe stosowane w drogownictwie zawierają asfalt jako lepiszcze oraz ziarniste składniki mineralne tj. kruszywa w postaci grysu i piasku, a także wypełniacze, np. mączki wapienne. Mieszanki mogą także zawierać stabilizatory strukturalne, wzmacniające mieszanki, np. w postaci włókien mineralnych, polimerowych lub włókien celulozowych. Do mieszanek można także dodawać granulat lub miał gumowy pochodzący z zużytych opon samochodowych. Mieszanki mogą także zawierać dodatek adhezyjny w postaci środków powierzchniowo czynnych wzmagających przyczepność lepiszcza asfaltowego do pozostałych składników, zwłaszcza ziaren kruszywa mineralnego.
W mieszankach mineralno-asfaltowych można stosować asfalt naturalny (czysty), asfalty utleniane, upłynniane, np. olejami roślinnymi, asfalty spieniane, emulsje asfaltowe i asfalty modyfikowane polimerami czy dodatkiem materiału gumowego lub modyfikowane solami metaloorganicznymi.
Korzystne jest stosowanie asfaltów modyfikowanych polimerami. Cechują się one większą lepkością, a uzyskane nawierzchnie poprawą odporności na odkształcenia wysokotemperaturowe, spękania zmęczeniowe i niskotemperaturowe.
Najpowszechniej asfalty modyfikuje się polimerami termoplastycznymi (EVA, APP, SBS), które dzielą się na elastomery (np. kopolimer styren- butadien-styren, SBS, kopolimer styren-izopren-styren, SIS, styren-butadien SB i inne) oraz plastomery (np. kopolimery etylen-octan winylu EVA, etylenakrylan metylu EMA, poliizobutylen). Niekiedy asfalty są modyfikowane poliolefinami.
Jako polimery modyfikujące asfalt można też wykorzystać produkty recyklingu, np. olej popirolityczny powstający w procesach pirolizy zużytych opon samochodowych lub z przetwarzania innych wtórnych materiałów z tworzyw sztucznych. Polimery mogą być obecne w asfalcie w ilości od 2 do 12% wagowo, np. od 3 do 10% lub od 3 do 8%, a także od 4 do 6% w zależności od wybranego polimeru i od składu samego asfaltu.
Z kolei w końcowych mieszankach mineralno-asfaltowych stosuje się zazwyczaj od 3 do 10% wagowo, od 4 do 8%, np. 5, 6 lub 7% lepiszcza asfaltowego. W sposobie według wynalazku, korzystnie stosuje się asfalt modyfikowany polimerami.
PL 226 677 B1
Modyfikowanie asfaltu polimerami prowadzi się zazwyczaj w wysokiej temperaturze wynoszącej od 90 do 180°C przy jednoczesnym mieszaniu składników. Często końcowym etapem jest sieciowanie lepiszcza poprzez wygrzewanie trwające kilka lub kilkanaście godzin.
Wytwarzanie mieszanek mineralno-asfaltowych można prowadzić różnymi sposobami. Tradycyjne i najstarsze są metody „na gorąco” prowadzone w temperaturze 140-200°C. Cechują się one wysokim zużyciem energii, a w ich toku uwalniane są często lotne składniki. Stopniowo odchodzi się od tych metod jako najbardziej energochłonnych.
Obniżenie temperatury procesu otaczania można osiągnąć przez stosowanie spienionego asfaltu otrzymywanego poprzez dodanie zeolitu do surowego asfaltu. Zeolit dodany do mieszalnika otaczarki wywołuje spienienie asfaltu i obniżenie jego lepkości. Łączenie lepiszcza z pozostałymi składnikami MMA odbywa się w temperaturze 130-145°C.
W innej metodzie można doprowadzić do obniżenia temperatury prowadzonego procesu poprzez dwuetapowe dozowanie asfaltu w otaczarkach. W pierwszym etapie kruszywo jest otaczane miękkim asfaltem w temperaturze 100-120°C. W drugim etapie dozuje się twardy asfalt przeprowadzony w formę spienioną.
Jeszcze inne metody (na ciepło, WMA) polegają na chemicznym modyfikowaniu właściwości lepiszcza bitumicznego poprzez obniżenie jego lepkości. Jest to osiągane np. poprzez dodatek syntetycznej parafiny lub estrów niskocząsteczkowych. Dzięki temu temperatura otaczania kruszywa mineralnego może wynosić od 18°C do 54°C.
W trakcie wytwarzania lepiszcza lub MMA można stosować dodatek rozdrobnionych materiałów gumowych. Metody dozowania rozdrobnionego materiału gumowego są znane. Mogą to być metody mokre polegające na dozowaniu granulatu gumowego do asfaltu lub metody suche oparte na dozowaniu granulatu do kruszywa.
Surowcem do produkcji syntetycznego lepiszcza są także estry kwasów tłuszczowych otrzymywane z reakcji estryfikacji olejów roślinnych alkoholem metylowym. Estry te powodują, że mieszanki MMA po rozścieleniu na podłożu twardnieją na skutek reakcji z tlenem. Procesy te są tym szybsze, im więcej jest wiązań nienasyconych w cząsteczkach estru i im bardziej poszczególne łańcuchy łączą się ze sobą. Metoda ta jest uważana za przyjazną dla środowiska, w odróżnieniu od metod opartych na stosowaniu bardziej lotnych, szkodliwych dla środowiska rozpuszczalników.
Zaletą stosowania estrów jest także ich kompatybilność z dodatkami polimerowymi stosowanymi w lepiszczach asfaltowych. Możliwe jest więc dzięki temu uzyskanie MMA o dobrych właściwościach fizyko-chemicznych w stosunkowo niskich temperaturach.
W dziedzinie wytwarzania nawierzchni drogowych poszukuje się ciągle metod pozwalających na oszczędność zużycia energii, tj. obniżenie temperatury prowadzenia otaczania oraz skrócenia czasu jego prowadzenia. Dąży się też do stosowania materiałów pochodzących z recyklingu. Jednak, jak opisano powyżej, mieszanki asfaltowe mogą zawierać wiele różnorodnych dodatków o różnych właściwościach fizyko-chemicznych i ponowne ich wykorzystanie może wiązać się z kłopotliwym dobraniem odpowiednich warunków dla ponownego uzyskania asfaltu spełniającego wszystkie normy techniczne. Sposób według wynalazku pozwala przezwyciężyć powyższe niedogodności i uzyskać energooszczędną metodę wytwarzania nawierzchni drogowych.
Sposób według wynalazku w pierwszym etapie polega na odzyskaniu składników lepiszcza z recyklowanych nawierzchni drogowych pochodzących z rozbiórki i remontów (gruz asfaltowy zwany destruktem asfaltowym). Po sfrezowaniu starej nawierzchni drogowej wytworzonej z mieszanek mineralno-asfaltowych trafia ona na linię rozpuszczalnikową, gdzie prowadzi się proces wymywania asfaltu z destruktu asfaltowego. Proces prowadzi się najlepiej w temperaturze wynoszącej od 60 do 80°C. Asfalt w stanie upłynnionym zostaje oddzielony od stałych składników mineralnych. Następnie, następuje zagęszczenie asfaltu z odzyskaniem od 80 do 98% stosowanych rozpuszczalników.
W procesie odzyskiwania asfaltu i jego wymywania z mieszanki mineralno-asfaltowej przy pomocy rozpuszczalników stosuje się wodę z dodatkiem co najmniej jednego alkoholu wybranego z grupy alkoholi o prostych i rozgałęzionych łańcuchach zawierających od 2 do 12 atomów węgla, korzystnie 6-8 atomów węgla. Najczęściej stosuje się butanol. Zastosowany układ rozpuszczalników zawiera także co najmniej jeden kwas wybrany z grupy kwasów organicznych zawierających do 12 atomów węgla (np. kwas cytrynowy) i nieorganicznych np. kwas solny, siarkowy. Stosunek wagowy alkoholu do kwasu w układzie stosowanych rozpuszczalników wynosi od 1:10, do 10:1. Mieszanina rozpuszczalników może zawierać także dodatek mocznika oraz wodę. Mocznik pozwala regulować gęstość mieszaniny i w pewnym stopniu jej pH. Mocznik może być dodawany do mieszaniny alkoholu,
PL 226 677 B1 kwasu i wody w proporcji od 1:10 do 1:1000. Zawartość wody w mieszaninie rozpuszczalników może być taka, że ich stężenie w wodzie wynosi od 5 do 95%.
W sposobie według wynalazku stosuje się od 5 do 30% wagowo mieszaniny rozpuszczalników na przerabianą masę mieszanki przeznaczonej do recyklingu (od 5 do 30 kg ww. mieszaniny rozpuszczalników na 100 kg destruktu mieszanki asfaltowo-mineralnej).
W kolejnym etapie sposobu według wynalazku wytwarza się docelową kompozycję asfaltową. Odzyskany asfalt zawierający nadal resztkowe rozpuszczalniki w ilości wynoszącej od 1 do 10% wagowych, jest łączony z polimerowymi składnikami modyfikującymi asfalt, a także ewentualnie dodaje się asfalt czysty (nie pochodzący z recyklingu). Składniki poddaje się mieszaniu w podwyższonej temperaturze albo w odrębnej komorze albo w komorze otaczarki, w której w kolejnym etapie dodaje się stałe, mineralne składniki mieszanek mineralno-asfaltowych.
Składniki kompozycji asfaltowej w toku łączenia i mieszania z polimerami i ze świeżym asfaltem i ewentualnie innymi składnikami poddaje się mieszaniu w komorze zaopatrzonej w źródło ultradźwięków. Na tym etapie proces prowadzi się w temperaturze wynoszącej od 80 do 140°C. Proces prowa3 dzi się z wydajnością 10-20 m /godz.
Jako składniki polimerowe w kompozycji asfaltowej można zastosować dowolne, znane, wymienione powyżej polimery. Może to być także polimer na bazie polipropylenu, polistyrenu czy PCV.
Korzystne jest zastosowanie oleju popirolitycznego pochodzącego z przerobu tworzyw sztucznych, w tym opon samochodowych lub inne płynne frakcje pochodzące z procesów pirolizy tworzyw sztucznych.
Jako dodatek nowego asfaltu można zastosować czysty asfalt lub każdy inny rodzaj asfaltu znany w dziedzinie drogownictwa i wymieniony przykładowo powyżej.
W etapie wytwarzania kompozycji asfaltu powstaje jednorodna kompozycja lepiszcza gotowa do dalszych zastosowań. Zastosowanie zjawisk kawitacji wywołanych ultradźwiękami powoduje, że metoda łączenia składników kompozycji jest uniwersalna i możliwe jest stosowanie asfaltu z odzysku, który może być zanieczyszczony różnymi dodatkami chemicznymi. Możliwe jest skuteczne połączenie składników lepiszcza bitumicznego także z takimi składnikami jak rozdrobniony materiał gumowy z zużytych opon samochodowych, czy składnikami na bazie olejów albo estrów. Metoda jest też skuteczna w przypadku wykorzystania odzyskanych asfaltów wytwarzanych metodą spieniania z domieszką zeolitów czy w przypadku asfaltów zawierających sole metaloorganiczne.
Zjawiska kawitacji zachodzące pod wpływem źródła ultradźwięków intensyfikują oddziaływania międzyfazowe, co pozwala na zachowanie równowagi koloidu, jakim jest lepiszcze bitumiczne. Różnorodne składniki asfaltu nie zakłócają procesu, lub zakłócają tylko w niewielkim stopniu. Zastosowanie zjawiska kawitacji wywołanego ultradźwiękami pozwala na obniżenie temperatury procesu i na jego skróceniu. Proces wiązania składników lepiszcza jest bardziej intensywny, co pozwala skutecznie łączyć ze sobą bardziej zróżnicowane surowce, które w tradycyjnych warunkach mogłyby okazać się niekompatybilne i ulec rozwarstwieniu na skutek zakłócenia układu koloidalnego lepiszcza.
W sposobie według wynalazku do odzyskanej masy bitumicznej dodaje się od 5 do 30% wagowo czystego asfaltu (nie pochodzącego z recyklingu) w stosunku do masy asfaltu odzyskanego (tj. 10 do 30 kg na 100 kg asfaltu odzyskanego).
W sposobie według wynalazku również na etapie wytwarzania mieszanki mineralno-asfaltowej można wykorzystać zjawisko kawitacji wywołanej działaniem ultradźwięków. Komora otaczarki jest zaopatrzona w źródło ultradźwięków, które znacznie wspomagają procesy zachodzące na styku faz ciała stałego, jakie stanowi kruszywo mineralne i bezpostaciowego lepiszcza. Powstaje reaktywna mieszanina komponentów, która wzmaga wszelkie zjawiska fizyczno-chemiczne zachodzące pomiędzy cząstkami piasków i grysów a składnikami lepiszcza. Następuje też lokalnie podniesienie temperatury mieszaniny, co korzystnie wpływa na proces otaczania. W trakcie procesu częściowo może następować odparowanie resztkowych rozpuszczalników pozostałych w kompozycji asfaltowej po wymywaniu destruktu asfaltowego.
W otaczarce składniki poddaje się działaniu ultradźwięków o częstotliwości mieszczącej się w zakresie od 20 kHz do 1 GHz, np. 50, 200, 300, 600, 1000 kHz, moc ultradźwięków wynosi od 0-300 W. Pod wpływem pola ultradźwiękowego wzrasta reaktywność składników lepiszcza i ich zdolność do otaczania ziaren kruszywa wzrasta. Zwłaszcza duże znaczenie mogą tu odgrywać polimerowe modyfikatory asfaltów, estry olei, oraz epoksydowane oleje, np. olej palmowy.
PL 226 677 B1
Źródło ultradźwięków może zapewniać równomierne, pierścieniowe emitowanie fal w cylindrycznej studni reakcyjnej lub może być wydzielona sekcja emitowania ultradźwięków w przepływowych rurowych studni.
Na etapie wytwarzania mieszanki mineralno-asfaltowej MMA w otaczarce, której komora jest zaopatrzona w źródło ultradźwięków proces prowadzi się w temperaturze wynoszącej od 80 do 140°C. 3
Proces prowadzi się z wydajnością 10-20 m /godz.
Opracowany sposób prowadzi do znacznej oszczędności energii, gdyż obniża temperaturę wytwarzania polimeroasfaltu i mieszanki mineralno-asfaltowej, a także skraca czas wytwarzania mieszanki. W związku z obniżeniem temperatury wytwarzania proces wbudowywania nowej mieszanki w nawierzchnię drogową będzie krótszy, a co za tym idzie czas oddawania do użytkowania także będzie krótszy. Pozwoli to wydłużyć sezon budowlany i uczynić go ekonomicznie bardziej wydajnym.
P r z y k ł a d 1
Destrukt asfaltowy o różnym pochodzeniu poddano rozdrobnieniu i wymywaniu w komorze rozpuszczalnikowej z zastosowaniem układu rozpuszczalników o składzie: kwas solny i butanol w proporcji 1:1, rozcieńczony wodą 1:1 z dodatkiem mocznika, którego dodano w proporcji 1:20 w stosunku do pozostałych składników rozpuszczalnika. Kompozycję rozpuszczalników dodano w ilości 20% wagowych w stosunku do masy destruktu asfaltowego. Po oddzieleniu materiału mineralnego zagęszczono roztwór masy bitumicznej odprowadzając około 90% rozpuszczalników. Odzyskany asfalt przepompowano do otaczarni, której komorę zaopatrzono w źródło ultradźwięków. Do komory otaczarni dodano 10% nowego asfaltu naturalnego w stosunku do masy asfaltu pochodzącego z recyklingu. Jako polimer modyfikujący asfalt dodano olej popirolityczny pochodzący z rozkładu zużytych opon samochodowych oraz SBS (w proporcji 1:1) w ilości 6%. Składniki lepiszcza mieszano w temperaturze
100-120°C i poddawano działaniu ultradźwięków uzyskując jednorodną masę asfaltową z wydajno3 ścią 10 m3/godzinę. Do komory otaczarni dodano składniki mineralne: piasek, grys i mączkę wapienną, przy czym polimeroasfalt stanowił 5% mieszanki. W trakcie mieszania składników poddano je dzia3 łaniu ultradźwięków. Wydajność procesu wynosiła 15 m3 na godzinę.
P r z y k ł a d 2
Proces wytwarzania kompozycji asfaltowej modyfikowanej asfaltem wytwarzano analogicznie jak w przykładzie 1, jednak proces zakończono bez wytwarzania mieszanki mineralno-asfaltowej. Uzyskany polimeroasfalt przepompowano do zbiorników mobilnych i przetransportowano do innego zakładu produkcyjnego.
P r z y k ł a d 3
Proces prowadzono analogicznie jak w przykładzie 1, jednak zastosowano kwas cytrynowy i butanol w proporcji 2:1, rozcieńczony wodą 1:1 z dodatkiem mocznika, którego dodano w proporcji 1:30 w stosunku do pozostałych 5 składników rozpuszczalnika. Do asfaltu odzyskanego z destruktu asfaltowego dodano 15% nowego asfaltu i 4% SBS jako polimeru modyfikującego asfalt. Lepiszcze asfaltowe wytworzono także w analogicznych warunkach bez dodatku nowego asfaltu (jedynie na bazie asfaltu z recyklingu).
Claims (5)
1. Sposób wytwarzania lepiszcza asfaltowego i ewentualnie mieszanki mineralno-asfaltowej zawierającej lepiszcze asfaltowe, kruszywa mineralne i ewentualnie wypełniacze, znamienny tym, że obejmuje etapy, w których destrukt asfaltowy poddaje się rozdrobnieniu i wymywaniu mieszaniną rozpuszczalników, z wytworzeniem oddzielonego od składników stałych, odzyskanego lepiszcza asfaltowego, które ewentualnie łączy się z czystym asfaltem w ilości od 10 do 30% wagowych w stosunku do masy lepiszcza odzyskanego, a następnie dodaje się polimerowe modyfikatory asfaltu, tak, że stanowią od 2 do 12% wagowych całości lepiszcza asfaltowego i składniki te poddaje się działaniu ultradźwięków przy jednoczesnym mieszaniu w temperaturze mieszczącej się w zakresie od 80 do 140°C, a następnie do lepiszcza ewentualnie dodaje się kruszywa mineralne i wypełniacze i także poddaje mieszaniu w temperaturze 80 do 140°C przy działaniu ultradźwięków.
2. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że mieszanina rozpuszczalników zawiera co najmniej jeden kwas nieorganiczny lub organiczny i co najmniej jeden alkohol.
PL 226 677 B1
3. Sposób według zastrz. 1 albo 2, znamienny tym, że polimery modyfikujące asfalt wybrano z grupy obejmującej kopolimer styren-butadien-styren, SBS, kopolimer styren-izoprenstyren, SIS, styren-butadien SB kopolimery etylen-octan winylu EVA, etylen-akrylan metylu EMA, poliizobutylen, poliolefiny, olej popirolityczny wytworzony w procesach pirolizy tworzyw sztucznych i zużytych opon samochodowych.
4. Sposób według zastrz. 1 albo 2, albo 3, znamienny tym, że do odzyskanego lepiszcza asfaltowego dodaje się 5-30% wagowo nowego asfaltu.
5. Sposób według zastrz. 1 albo 2, albo 3, albo 4, znamienny tym, że mieszanka mineralnoasfaltowa zawiera od 3 do 10% wagowo lepiszcza asfaltowego.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| PL413020A PL226677B1 (pl) | 2015-07-03 | 2015-07-03 | Sposób wytwarzania lepiszcza asfaltowego |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| PL413020A PL226677B1 (pl) | 2015-07-03 | 2015-07-03 | Sposób wytwarzania lepiszcza asfaltowego |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| PL413020A1 PL413020A1 (pl) | 2017-01-16 |
| PL226677B1 true PL226677B1 (pl) | 2017-08-31 |
Family
ID=57756481
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| PL413020A PL226677B1 (pl) | 2015-07-03 | 2015-07-03 | Sposób wytwarzania lepiszcza asfaltowego |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| PL (1) | PL226677B1 (pl) |
-
2015
- 2015-07-03 PL PL413020A patent/PL226677B1/pl unknown
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| PL413020A1 (pl) | 2017-01-16 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN103154118B (zh) | 含橡胶和蜡的凝聚体的制备方法,由此制备的凝聚体及其在沥青混合料或沥青材料中的应用 | |
| CN101848969B (zh) | 包含润滑添加剂的温拌沥青粘结剂组合物 | |
| Kalantar et al. | A review of using waste and virgin polymer in pavement | |
| US8758597B2 (en) | Reclaimed asphalt pavement | |
| CN104591605B (zh) | 一种温拌沥青混合料及其制备方法 | |
| KR100975361B1 (ko) | 폐아스팔트 콘크리트 및 재생첨가제를 포함하는 아스팔트 콘크리트 조성물 | |
| CN1639275A (zh) | 用于铺路粘结剂的硫添加剂及其生产方法 | |
| WO2009137299A2 (en) | Rosin oil-modified bitumen and the bituminous composition containing thereof | |
| CN113195638A (zh) | 复活的沥青粘合剂和包含环烷酸酯作为复活剂的沥青质组合物 | |
| US4238241A (en) | Acidic asphaltic composition and method | |
| WO2012139180A1 (en) | Compositions of warm mix asphalt, process for the same, use thereof in surfaces | |
| NL2010586C2 (en) | Mastic composition for asphalt mixtures and process for making such a mastic composition. | |
| CN107815131A (zh) | 一种热再生沥青混合料及其制备方法 | |
| CN106147252A (zh) | 一种环保型沥青混合料添加剂的制备方法 | |
| KR20110119887A (ko) | 아스팔트 콘크리트 조성물 | |
| US4331481A (en) | Acidic asphaltic composition and method | |
| PL226677B1 (pl) | Sposób wytwarzania lepiszcza asfaltowego | |
| CA2825431C (en) | Additive for bitumen and bituminous product | |
| CA2914206C (en) | Recycled hot asphalt mixture production method | |
| KR100958066B1 (ko) | 폐아스팔트 콘크리트를 이용한 포장용 아스팔트 콘크리트 조성물 | |
| RU2819274C1 (ru) | Способ повышения плотности и прочности асфальтогранулобетона | |
| RU2355723C2 (ru) | Битумополимерный материал и способ его получения | |
| RU2798340C1 (ru) | Состав и способ получения модифицированного битума для дорожного строительства | |
| EP3992253A1 (en) | A method to produce a foamed bitumen and a wax dispersion therefor | |
| CA2862303C (en) | Roofing asphalt composition and method for the production of a roofing asphalt composition using catalytic oxidation |