RU2784872C1 - Модифицированный нефтяной дорожный битум - Google Patents
Модифицированный нефтяной дорожный битум Download PDFInfo
- Publication number
- RU2784872C1 RU2784872C1 RU2021134321A RU2021134321A RU2784872C1 RU 2784872 C1 RU2784872 C1 RU 2784872C1 RU 2021134321 A RU2021134321 A RU 2021134321A RU 2021134321 A RU2021134321 A RU 2021134321A RU 2784872 C1 RU2784872 C1 RU 2784872C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- bitumen
- road
- modified
- modified bitumen
- pavement
- Prior art date
Links
- 239000010426 asphalt Substances 0.000 title claims abstract description 52
- 239000003208 petroleum Substances 0.000 title abstract 3
- 239000012141 concentrate Substances 0.000 claims abstract description 8
- 239000003607 modifier Substances 0.000 claims abstract description 5
- 229910052500 inorganic mineral Inorganic materials 0.000 abstract description 15
- 239000011707 mineral Substances 0.000 abstract description 15
- 239000000203 mixture Substances 0.000 abstract description 10
- 238000000034 method Methods 0.000 abstract description 7
- 230000002378 acidificating Effects 0.000 abstract description 6
- 238000003878 thermal aging Methods 0.000 abstract description 5
- 239000011230 binding agent Substances 0.000 abstract description 4
- 230000001070 adhesive Effects 0.000 abstract description 3
- 238000010276 construction Methods 0.000 abstract description 3
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 3
- 239000004035 construction material Substances 0.000 abstract 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 7
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 239000003921 oil Substances 0.000 description 5
- 235000019198 oils Nutrition 0.000 description 5
- ZQPPMHVWECSIRJ-KTKRTIGZSA-N Oleic acid Chemical compound CCCCCCCC\C=C/CCCCCCCC(O)=O ZQPPMHVWECSIRJ-KTKRTIGZSA-N 0.000 description 4
- 230000035515 penetration Effects 0.000 description 3
- 239000011435 rock Substances 0.000 description 3
- 239000005642 Oleic acid Substances 0.000 description 2
- QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N Sulfuric acid Chemical compound OS(O)(=O)=O QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 150000001412 amines Chemical class 0.000 description 2
- 239000011384 asphalt concrete Substances 0.000 description 2
- 239000007859 condensation product Substances 0.000 description 2
- 239000003925 fat Substances 0.000 description 2
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 2
- 239000000047 product Substances 0.000 description 2
- 239000004094 surface-active agent Substances 0.000 description 2
- 235000015112 vegetable and seed oil Nutrition 0.000 description 2
- 239000008158 vegetable oil Substances 0.000 description 2
- KGBXLFKZBHKPEV-UHFFFAOYSA-N Boric acid Chemical compound OB(O)O KGBXLFKZBHKPEV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 210000001736 Capillaries Anatomy 0.000 description 1
- RPNUMPOLZDHAAY-UHFFFAOYSA-N DETA Chemical compound NCCNCCN RPNUMPOLZDHAAY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- ZBCBWPMODOFKDW-UHFFFAOYSA-N Diethanolamine Chemical compound OCCNCCO ZBCBWPMODOFKDW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 210000000540 Fraction C Anatomy 0.000 description 1
- VILCJCGEZXAXTO-UHFFFAOYSA-N Triethylenetetramine Chemical compound NCCNCCNCCN VILCJCGEZXAXTO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 240000003584 Ziziphus jujuba Species 0.000 description 1
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 1
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 1
- 239000012190 activator Substances 0.000 description 1
- 239000004327 boric acid Substances 0.000 description 1
- 239000004566 building material Substances 0.000 description 1
- 125000003178 carboxy group Chemical group [H]OC(*)=O 0.000 description 1
- 230000005591 charge neutralization Effects 0.000 description 1
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 1
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 1
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 1
- 235000014113 dietary fatty acids Nutrition 0.000 description 1
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 1
- 239000000839 emulsion Substances 0.000 description 1
- 238000005265 energy consumption Methods 0.000 description 1
- 239000000194 fatty acid Substances 0.000 description 1
- 150000004665 fatty acids Chemical class 0.000 description 1
- 239000010438 granite Substances 0.000 description 1
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 1
- 230000001264 neutralization Effects 0.000 description 1
- 238000006386 neutralization reaction Methods 0.000 description 1
- 230000003000 nontoxic Effects 0.000 description 1
- 231100000252 nontoxic Toxicity 0.000 description 1
- GLUUGHFHXGJENI-UHFFFAOYSA-N piperazine Chemical compound C1CNCCN1 GLUUGHFHXGJENI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 102000004169 proteins and genes Human genes 0.000 description 1
- 108090000623 proteins and genes Proteins 0.000 description 1
- 230000001340 slower Effects 0.000 description 1
- 239000000344 soap Substances 0.000 description 1
- 239000004575 stone Substances 0.000 description 1
- 238000010792 warming Methods 0.000 description 1
- 238000005303 weighing Methods 0.000 description 1
Abstract
Изобретение относится к дорожно-строительным материалам, а именно к битумным вяжущим, в частности к модифицированному нефтяному дорожному битуму, и может быть использовано в дорожном строительстве в процессе приготовления асфальтового покрытия. Модифицированный битум включает битум нефтяной дорожный вязкий в количестве 99,0-99,2 мас.% и модификатор, в качестве которого используют жиро-протеиновый концентрат «АШЕР» в количестве 0,8 - 1,0 мас.%. Технический результат заявленного изобретения заключается в улучшении физико-химических показателей модифицированного битума и эксплуатационных показателей покрытия дорог с использованием этого битума: адгезионных свойств к минералам кислотного и основного химико-минерального состава, замедление процесса теплового старения, снижение динамической вязкости модифицированного битума, а также снижение влагонасыщения дорожного покрытия и увеличение сцепления колес автомобиля с дорогой. 4 табл., 3 пр.
Description
Изобретение относится к дорожно-строительным материалам, а именно к битумным вяжущим и может быть использовано в дорожном строительстве в процессе приготовления асфальтового покрытия.
На прочность асфальтобетонных покрытий дорог влияют различные климатические факторы: температурные, водопоглощающие и другие. Асфальтобетон чувствителен к водной среде. Происходит диффузия воды в монолитный материал. Проникновение воды начинается с гидрофобизации поверхности за счет застраивания в ней молекул воды, поверхностной сорбции, чему способствует тепловое движение (энтропийный фактор). Вода проникает как диффузным путем, так и по механизму капиллярного потока, поскольку в структуре дорожного полотна всегда есть микропоры, микротрещины различных размеров и форм. Поэтому большое значение имеет коэффициент сцепления шин автомобиля с дорожным покрытием.
Известен модифицированный битум (патент РФ №2 461 594, C07L95/00, опубл. 20.09.2012 г.), включающий 0,3-0,5 мас.% аминового активатора адгезии, в качестве которого используют продукт взаимодействия борной кислоты, диэтаноламина и смеси жирных кислот растительных масел фракции С6-С20 при мольном соотношении компонентов 1:3:(0,5-2,5).
Недостатками такого битума являются: высокое значение температуры каплепадения, что приводит к увеличению энергозатрат для разогрева продукта, низкая термостабильность, низкая температура вспышки, низкое сцепление с материалами полотна дороги.
Наиболее близким по технической сущности является модифицированный битум (патент РФ №2 669 085, C07L95/00, опубл. 06.06.2017 г.), включающий, 98,0-99,0 мас.% дорожного вязкого битума и остальное продукт конденсации олеиновой кислоты с диэтилендиамином или триэтилентетраамином с аминным числом не более 4,5 и кислотным числом не более 20.
Недостатками этого битума являются: высокое влагонасыщение, невысокая адгезия к минеральным материалам и, как следствие, невысокий коэффициент сцепления шины автомобиля с асфальтовым покрытием и низкий предел прочности при сжатии.
Задачей изобретения является усовершенствование состава модифицированного битума, позволяющее повысить его эксплуатационные характеристики.
Технический результат заключается в улучшении физико-химических показателей модифицированного битума и эксплуатационных показателей покрытия дорог с использованием этого битума: адгезионных свойств к минералам кислотного и основного химико-минерального состава, замедление процесса теплового старения, снижение динамической вязкости модифицированного битума, а также снижение влагонасыщения дорожного покрытия и увеличение сцепления колес автомобиля с дорогой.
Технический результат достигается тем, что модифицированный нефтяной дорожный битум содержит битум нефтяной дорожный вязкий и модификатор, в качестве которого используют жиро-протеиновый концентрат «АШЕР», при следующем соотношении компонентов, мас.%:
| Битум нефтяной дорожный вязкий | 99,0 – 99,2 |
| Жиро-протеиновый концентрат «АШЕР» | 0,8 – 1,0 |
Для улучшения адгезионных свойств битума к минералам кислотного и основного химико-минерального состава, замедления процесса теплового старения, снижения динамической вязкости, а также снижения влагонасыщения дорожного покрытия и увеличения сцепления колес автомобиля с дорогой в битум вводят жиро-протеиновый концентрат (ЖПК). Благодаря наличию в ЖПК жиров и ПАВ он хорошо смешивается с битумом до однородной массы, и способствует прочному и полному обволакиванию зерен минерального материала. Адсорбционные процессы и молекулярно-поверхностные явления, связанные с адсорбцией ПАВ, изменяют структуру пограничных слоев битума и влияют на консистенцию битумоминеральных смесей. Карбоксильные соединения закрепляются на поверхности минералов как в молекулярной, так и в ионной формах, что позволяет улучшить все эксплуатационные свойства битума.
ЖПК получают в процессе переработки растительного масла. При щелочной нейтрализации масел получают соапсток, который обрабатывают серной кислотой до рН 1,5-2,0, интенсивно перемешивают при температуре 90°С. Получают водную эмульсию, которая расслаивается на три фазы, средняя из которых является жиро-протеиновым концентратом. ЖПК имеет однородную вязкую консистенцию от светло-коричневого до темного цвета плотностью 1004-1065кг/м3, не горюч, не токсичен, не пожароопасен, массовая доля общего протеина 15-40%, массовая доля общего жира 6-12%.
Для получения модифицированного битума использовали битум нефтяной дорожный вязкий марки БНД60/90 по ГОСТ 22245-90 производства ЗАО «КНПЗ-КЭН», г. Краснодар и жиропротеиновый концентрат производства ОАО «Югмаслопродукт», г. Кропоткин Краснодарского края.
Модифицированный битум получали путем взвешивания необходимого количества битума и ЖПК в соответствии таблице 1.
Таблица 1
Состав модифицированного битума
| Пример № | Содержание компонентов, мас.% | ||
| Битум БНД 60/90 |
ЖПК | Продукт конденсации олеиновой кислоты с диэтилетриамином |
|
| 1 | 99,1 | 0,9 | - |
| 2 | 99,2 | 0,8 | - |
| 3 | 99,0 | 1,0 | - |
| 4 прототип | 98,5 | - | 1,5 |
Битум подогревают до температуры 150-160оС, а ЖПК – до 60-70°С. Разогретые компоненты соединяют и перемешивают в течение 20-30 минут.
Полученному модифицированному битуму определяют следующие показатели качества:
- сцепление с поверхностью кислых и основных пород минеральных материалов определяли по ГОСТ 12801-98, раздел 28, изм.1. Для определения сцепления модифицированного битума (МБ) с поверхностью кислых пород использовали щебень гранитный по ГОСТ 8267-93 Белореченского месторождения, пос. Дружный Краснодарского края, а с поверхностью основных пород использовали щебень Гулькевического месторождения, х. Киевка Краснодарского края;
- пенетрацию по ГОСТ 11501-78;
- температуру размягчения по ГОСТ 11508-73;
- изменение массы и температуры размягчения после прогрева по ГОСТ 18180-72 и ГОСТ 11506-73.
Реологические испытания для определения зависимости динамической вязкости от скорости сдвига и температуры проводили на реометре HAAKE MARS 111 в динамическом режиме с использованием измерительной системы «плоскость-плоскость» с диаметром плоскости и ротора 35мм, со скоростью сдвига в пределах 0-1000 с-1, диапазона температуры расплава 135-163оС. Рабочий зазор между плоскостями принимался в соответствии с толщиной расплавленного модифицированного битума и составил 1мм. Результаты показателей качества модифицированного битума представлены в таблице 2.
Таблица 2
Свойства модифицированного битума
| Пример № | Показатели качества | ||||||||||
| адгезия к минеральным материалам, балы | Пенетрация, мм при температуре, |
Температура размягчения, °С | Изменение свойств после прогрева (5ч при 163°С) (тепловое старение) |
Динамическая вязкость, Па при скорости сдвига |
|||||||
| основ-ные | кис-лые | 25°С | 0°С | массы,% | температура размягчения, °С не более | 100с-1 | 1000с-1 | ||||
| 135 °С | 163 °С | 135 °С | 163 °С | ||||||||
| 1 | 5,5 | 5,2 | 91 | 24 | 49,2 | 0,092 | 9,1 | 0,336 | 0,132 | 0,382 | 0,122 |
| 2 | 5,5 | 5,2 | 91 | 24 | 49,2 | 0,093 | 9,2 | 0,332 | 0,132 | 0,385 | 0,125 |
| 3 | 5,5 | 5,2 | 92 | 24 | 49,2 | 0,092 | 9,1 | 0,330 | 0,132 | 0,385 | 0,123 |
| прототип | 5,0 | 5,0 | 90 | 24 | 47,75 | 0,095 | 9,5 | 0,342 | 0,138 | 0,399 | 0,128 |
На основе модифицированного битума были приготовлены образцы асфальтовых вяжущих, состав которых приведен в таблице 3.
Таблица 3
Состав асфальта
| Пример № | Содержание компонентов, %мас | |||
| Минеральный компонент | Модифицированный битум | |||
| кислой породы |
основной породы | по примеру №1 | по прототипу | |
| 1 | 84,5 | - | 15,5 | - |
| 2 | - | 84,5 | 15,5 | - |
| прототип | - | 84,5 | - | 15,5 |
Образцы представляли собой цилиндры диаметром 50 мм, которые испытывали на прочность и водонасыщение по ГОСТ 12248-2010 (см. табл.№4). Кроме того, были заасфальтированы 2 участка дороги длиной 3км (асфальтовым вяжущим по примерам №1 и 2), на которых испытывали силу сцепления шин автомобиля с дорогой. Коэффициент сцепления шин с дрогой определяли по длине тормозного пути в соответствии СНиП 3.06.03-85. Результаты приведены в таблице 4.
Таблица 4
Показатели качества асфальта
| Пример № | Средняя плотность г/см3 |
Влаго- насыщение, % |
Предел прочности при сжатии, МПа при темпе- ратуре, °С |
Коэффициент сцепления шины автомобиля с асфальтовым покрытием, баллы | |
| 50 | 0 | сухим | |||
| 1 | 1.99 | 3.05 | 4.21 | 11.43 | 0,78 |
| 2 | 1.98 | 3.11 | 3.99 | 11.42 | 0.78 |
| прототип | 1.99 | 3.62 | 3.65 | 10.25 | 0.72 |
Предложенный модифицированный битум по сравнению с известным обладает более высокими адгезионными свойствами к минеральным материалам, кислотного и основного химико-минерального состава, замедлением процесса теплового старения и снижением динамической вязкости. Кроме того, снижается влагонасыщение дорожного покрытия, приготовленного на основе предложенного модифицированного битума от 14,1 до 15,7%, возрастает предел прочности при 50°С от 9,3 до 15,3%, при 0°С от 11,4 до 11,5% и увеличивается сцепление колес автомобиля с дорогой на 8% при сухом покрытии.
Однако достижение таких показателей возможно только при использовании заявленного модификатора и соотношении компонентов (смотри сравнительные примеры в таблицах 1-4).
Claims (2)
- Модифицированный нефтяной дорожный битум, включающий битум нефтяной дорожный вязкий и модификатор, отличающийся тем, что в качестве модификатора используется жиро-протеиновый концентрат «АШЕР», при следующем соотношении компонентов, мас.%:
-
битум нефтяной дорожный вязкий 99,0-99,2 жиро-протеиновый концентрат «АШЕР» 0,8-1,0.
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2784872C1 true RU2784872C1 (ru) | 2022-11-30 |
Family
ID=
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2241011C1 (ru) * | 2003-06-16 | 2004-11-27 | Дальневосточный государственный университет Министерство образования Российской Федерации | Модифицированный битум и способ его получения |
| RU2461594C1 (ru) * | 2011-03-30 | 2012-09-20 | Сергей Михайлович Гайдар | Модифицированный битум |
| RU2669085C1 (ru) * | 2017-06-06 | 2018-10-08 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский Мордовский государственный университет им. Н.П. Огарёва" | Модифицированный битум |
| WO2020002153A1 (en) * | 2018-06-26 | 2020-01-02 | Renescience A/S | Asphalt mixture composition comprising digestate additive |
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2241011C1 (ru) * | 2003-06-16 | 2004-11-27 | Дальневосточный государственный университет Министерство образования Российской Федерации | Модифицированный битум и способ его получения |
| RU2461594C1 (ru) * | 2011-03-30 | 2012-09-20 | Сергей Михайлович Гайдар | Модифицированный битум |
| RU2669085C1 (ru) * | 2017-06-06 | 2018-10-08 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский Мордовский государственный университет им. Н.П. Огарёва" | Модифицированный битум |
| WO2020002153A1 (en) * | 2018-06-26 | 2020-01-02 | Renescience A/S | Asphalt mixture composition comprising digestate additive |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN103964748B (zh) | 一种伸缩缝用快速修补材料及其制备方法 | |
| US8530365B2 (en) | Composition for improving the stability and operational performance and reducing the environmental impact of asphalt mixes | |
| Remisova | Study of mineral filler effect on asphalt mixtures properties | |
| RU2519283C1 (ru) | Грунтовая смесь для дорожного строительства. | |
| CN108359255A (zh) | 一种改性沥青及具有该沥青的高强度透水沥青混凝土 | |
| RU2784872C1 (ru) | Модифицированный нефтяной дорожный битум | |
| US20040216640A1 (en) | Method for making cold-process bituminous mix | |
| Albayati | Mechanistic evaluation of lime-modified asphalt concrete mixtures | |
| Radzi et al. | Stability and resilient modulus of porous asphalt incorporating steel fiber | |
| RU2560033C1 (ru) | Дорожное покрытие | |
| US6689204B2 (en) | Roadbed stabilization | |
| Bayat et al. | Influence of polypropylene length on stability and flow of fiber-reinforced asphalt mixtures | |
| RU2490226C1 (ru) | Полимерасфальтобетонная смесь | |
| RU2273620C2 (ru) | Торфодревесная композиция для изготовления теплоизоляционных строительных материалов | |
| Riyad et al. | Effects of Waste Bone, Fly Ash and GGBS as Modifier for Bitumen in Construction of Asphalt Pavement | |
| KR100895845B1 (ko) | 골재노출 도로포장용 콘크리트 조성물 및 이를 이용한골재노출 콘크리트 도로포장의 시공방법 | |
| RU2243949C1 (ru) | Плотная литая эмульсионно-минеральная смесь | |
| RU2691042C1 (ru) | Состав грунтобетонной смеси и способ применения ее в строительстве | |
| RU2757238C1 (ru) | Композиция для устройства функциональных слоев земляного полотна | |
| RU2459036C2 (ru) | Дорожная смесь | |
| Diab et al. | Effect of hydrated lime application method on mechanical and fatigue properties of HMA | |
| RU2750536C1 (ru) | Композиция для устройства функциональных слоев земляного полотна | |
| KR102156260B1 (ko) | 매크로 및 마이크로 기포를 활용한 기포 아스팔트용 분사 용액, 이를 이용한 기포 아스팔트 바인더 조성물, 이를 포함하는 기포 아스팔트 혼합물 및 그 제조방법 | |
| RU2792129C1 (ru) | Способ приготовления известнякового малопрочного щебня | |
| RU2324667C1 (ru) | Битумоминеральная композиция |