Патент на изобретение №2361894
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
(54) БИТУМНАЯ ЭМУЛЬСИЯ
(57) Реферат:
Изобретение относится к битумным эмульсиям, используемым в дорожном строительстве. Изобретение касается битумной эмульсии, включающей битум, эмульгатор на основе ПАВ типа аминов, диаминов, полиаминов или четвертичных аммониевых солей, соляную кислоту в качестве реагента для нейтрализации эмульгатора, воду и дополнительный компонент, в качестве дополнительного компонента она содержит водорастворимый полимер – карбоксиметилцеллюлозу при следующем содержании компонентов, мас.%: битум 30-40, эмульгатор 0,2-0,5, реагент для нейтрализации эмульгатора 0,5-1,0, карбоксиметилцеллюлоза 0,75-1,75, вода – остальное. Изобретение позволяет повысить устойчивость к расслаиванию эмульсии при хранении, экономить битум и повысить экологичность состава при сохранении высоких значений показателя сцепления вяжущего с минеральным материалом. 2 табл.
Изобретение относится к битумным эмульсиям, используемым в создании дорожных покрытий. Известна битумная эмульсия для дорожных работ, включающая битум, катионную адгезионную присадку, соляную кислоту и воду [Методические рекомендации по приготовлению и применению в дорожном строительстве катионных эмульсий. М., СоюздорНИИ, 1973, с.3-24]. Недостатками этой эмульсии являются невысокие стабильность эмульсии и сцепляемость битума с минеральным наполнителем. Наиболее близкой предлагаемому изобретению является битумная эмульсия [патент RU
Рецепт эмульсии позволяет регулировать скорость ее распада при одном и том же содержании эмульгатора, повышает ее стабильность и сцепляемость с минеральным наполнителем, а также способствует экономии битума. Недостатком эмульсии является недостаточная устойчивость к процессам окислительного старения. Изменения значений глубины проникания иглы и растяжимости битума, выделенного из эмульсии, относительно значений соответствующих показателей исходного битума, использованного для приготовления эмульсии, не соответствуют требованиям ГОСТ 18659-81 на эмульсии битумные дорожные, согласно которым эти изменения не должны превышать 15%, в то время как для прототипа эти изменения достигают 19%. Указанный недостаток, по всей вероятности, вызван наличием в ТПС (согласно результатам анализов методами ЯМР и ИК-спектроскопии), непредельных олефиновых структур и ненасыщенных алифатических альдегидов. Указанный недостаток может привести к сокращению срока службы дорожных покрытий. Задачей изобретения является улучшение показателя сцепления пленки вяжущего с минеральным материалом (адгезии), повышение устойчивости к расслаиванию и коалесценции эмульсии при хранении, экономия битума и эмульгатора, повышение экологичности состава. Поставленная задача решается разработкой битумной эмульсии для дорожного строительства, включающей битум, эмульгатор на основе ПАВ типа аминов, диаминов или четвертичных аммониевых солей, соляную кислоту в качестве реагента для нейтрализации эмульгатора, воду и дополнительный компонент. Причем в качестве дополнительного компонента она содержит водорастворимый полимер – карбоксиметилцеллюлозу при следующих соотношениях компонентов, % мас.:
Для приготовления эмульсии используют нефтяные дорожные битумы марки БНД 60/90 по ГОСТ 22245-90. В качестве карбоксиметилцеллюлозы (КМЦ) использовали КМЦ по ТУ 2231-017-32957739-02, основные физико-химические характеристики которой приведены в табл.1. В качестве эмульгатора используют ПАВ Induline W-5 по ISO 14001 или Redicote Е-4875 по DIN EN ISO 9001. В качестве реагента для нейтрализации эмульгатора используют концентрированную соляную кислоту по ГОСТ 857-95. Вода должна соответствовать требованиям на оборотную воду для предприятий и дополнительно содержать солей жесткости не более 6,0 мг·экв/л. Битумную эмульсию готовят по следующей методике: предварительно вода и КМЦ смешиваются до полного растворения последнего при комнатной температуре; затем в полученную подобным образом дисперсную систему вводят ПАВ и заданное количество соляной кислоты. Приготовленная таким образом водная система, называемая далее водной фазой, разогретая до 70-75°С, вводится в коллоидную мельницу (фрезерную мешалку) с регулируемым числом оборотов. Затем разогретый до 120-125°С битум смешивается с водной фазой до однородного состояния. Образцы битумных эмульсий были приготовлены в соответствии с приведенными примерами. Пример 1. К смеси из 116,875 г воды, 0,85 г эмульгатора, 2 г кислоты и 1,275 г КМЦ, нагретой до 75°С, при постоянном перемешивании добавляют 51 г предварительно разогретого в отдельной емкости до 125°С дорожного битума БНД 60/90 и перемешивают до полной однородности. Состав полученной эмульсии следующий (% мас.): битум – 30, эмульгатор – 0,5, кислота – 1, КМЦ – 0,75, вода – 68,75. Пример 2. К смеси из 116,45 г воды, 0,85 г эмульгатора, 2 г кислоты и 1,7 г КМЦ, нагретой до 75°С, при постоянном перемешивании добавляют 51 г предварительно разогретого в отдельной емкости до 125°С дорожного битума БНД 60/90 и перемешивают до полной однородности. Состав полученной эмульсии следующий (% мас.): битум – 30, эмульгатор – 0,5, кислота – 1, КМЦ – 1, вода – 68,5. Пример 3. К смеси из 107,525 г воды, 0,85 г эмульгатора, 2 г кислоты и 2,125 г КМЦ, нагретой до 75°С, при постоянном перемешивании добавляют 59,5 г предварительно разогретого в отдельной емкости до 125°С дорожного битума БНД 60/90 и перемешивают до полной однородности. Состав полученной эмульсии следующий (% мас.): битум – 35, эмульгатор – 0,5, кислота – 1, КМЦ – 1,25, вода – 63,25. Пример 4. К смеси из 107,1 г воды, 0,85 г эмульгатора, 2 г кислоты и 2,55 г КМЦ, нагретой до 75°С, при постоянном перемешивании добавляют 59,5 г предварительно разогретого в отдельной емкости до 125°С дорожного битума БНД 60/90 и перемешивают до полной однородности. Состав полученной эмульсии следующий (% мас.): битум – 35, эмульгатор – 0,5, кислота – 1, КМЦ – 1,5, вода – 63. Пример 5. К смеси из 98,175 г воды, 0,85 г эмульгатора, 2 г кислоты и 2,975 г КМЦ, нагретой до 75°С, при постоянном перемешивании добавляют 68 г предварительно разогретого в отдельной емкости до 125°С дорожного битума БНД 60/90 и перемешивают до полной однородности. Состав полученной эмульсии следующий (% мас.): битум – 40, эмульгатор – 0,5, кислота – 1, КМЦ – 1,75, вода – 57,75. Пример 6. К смеси из 117,3 г воды, 0,425 г эмульгатора, 1 г кислоты и 1,275 г КМЦ, нагретой до 70°С, при постоянном перемешивании добавляют 51 г предварительно разогретого в отдельной емкости до 125°С дорожного битума БНД 60/90 и перемешивают до полной однородности. Состав полученной эмульсии следующий (% мас.): битум – 30, эмульгатор – 0,25, кислота – 0,5, КМЦ – 0,75, вода – 69. Пример 7. К смеси из 116,875 г воды, 0,425 г эмульгатора, 1 г кислоты и 1,7 г КМЦ, нагретой до 70°С, при постоянном перемешивании добавляют 51 г предварительно разогретого в отдельной емкости до 120°С дорожного битума БНД 60/90 по и перемешивают до полной однородности. Состав полученной эмульсии следующий (% мас.): битум – 30, эмульгатор – 0,25, кислота – 0,5, КМЦ – 1, вода – 68,75. Пример 8. К смеси из 107,95 г воды, 0,425 г эмульгатора, 1 г кислоты и2,125 г КМЦ, нагретой до 70°С, при постоянном перемешивании добавляют 59,5 г предварительно разогретого в отдельной емкости до 120°С дорожного битума БНД 60/90 и перемешивают до полной однородности. Состав полученной эмульсии следующий (% мас.): битум – 35, эмульгатор – 0,25, кислота – 0,5, КМЦ – 1,25, вода – 63,5. Пример 9. К смеси из 99,025 г воды, 0,425 г эмульгатора, 1 г кислоты и 2,55 г КМЦ, нагретой до 70°С, при постоянном перемешивании добавляют 68 г предварительно разогретого в отдельной емкости до 120°С дорожного битума БНД 60/90 и перемешивают до полной однородности. Состав полученной эмульсии следующий (% мас.): битум – 40, эмульгатор – 0,25, кислота- 0,5, КМЦ – 1,5, вода – 58,25. Пример 10. К смеси из 98,6 г воды, 0,425 г эмульгатора, 1 г кислоты и 2,975 г КМЦ, нагретой до 70°С, при постоянном перемешивании добавляют 68 г предварительно разогретого в отдельной емкости до 120°С дорожного битума БНД 60/90 и перемешивают до полной однородности. Состав полученной эмульсии следующий (% мас.): битум – 40, эмульгатор – 0,25, кислота – 0,5, КМЦ – 1,75, вода – 58. Для сравнения предлагаемых образцов эмульсий с прототипом были приготовлены 2 образца эмульсий согласно прототипу (примеры 11-12). Пример 11. В 49,7 г дорожного битума (по ГОСТ 22245-90), нагретого до температуры 110°С, добавляют при перемешивании 0,3 г катионоактивного эмульгатора. Водную фазу готовят следующим образом: в 48,5 г воды добавляют при перемешивании 0,5 г безводной тяжелой пиролизной смолы (ТПС) и 1,0 г соляной кислоты, затем нагревают при перемешивании до 85°С, затем добавляют смесь битума с эмульгатором, имеющую температуру 110°С, и перемешивают до полной однородности. Состав полученной эмульсии следующий (% мас.): битум – 49,7, эмульгатор – 0,3, кислота – 1,0, ТПС – 0,5, вода – 48,5. Пример 12. В 49,7 г дорожного битума (по ГОСТ 22245-90), нагретого до температуры 110°С, добавляют при перемешивании 0,3 г катионоактивного эмульгатора и 2,0 г безводной ТПС. Водную фазу готовят следующим образом: в 47,0 г воды добавляют 1,0 г соляной кислоты, тщательно перемешивают, нагревают этот раствор до температуры 85°С, затем добавляют нагретую до 110°С смесь битума, эмульгатора и тяжелой пиролизной смолы. Перемешивают до полной однородности. Состав полученной эмульсии следующий (% мас.): битум – 49,7, эмульгатор – 0,3, кислота – 1,0, ТПС – 2,0, вода – 47,0. Физико-механические свойства битумных эмульсий, приготовленных согласно примерам 1-12, приведены в табл.2. Экспериментальные данные показывают, что разработанные эмульсии в заявляемых пределах обладают высокими показателями сцепления пленки вяжущего с минеральными материалами (до 100% площади), в то время как для прототипа этот показатель не превышает 95-97% площади. При этом разработанные эмульсии обладают повышенной устойчивостью к расслаиванию и коалесценции при хранении с одновременной экономией битума и эмульгатора и не уступают по указанным показателям прототипу, а наоборот, превышают их. Заявляемые составы могут иметь различное время распада, что существенно для их дальнейшего использования. Необходимо отметить, что сдерживающим фактором использования ТПС является их канцерогенность в отношении окружающей среды и организма человека в виду значительного содержания ароматических углеводородов. В техническом плане содержащие непредельные углеводороды ТПС проявляют свойства самополимеризации и вызывают это явление в составе битумного вяжущего, тем самым происходит уплотнение материала, существенно снижается эластичность и адгезионная способность.
Формула изобретения
Битумная эмульсия, включающая битум, эмульгатор на основе ПАВ типа аминов, диаминов, полиаминов или четвертичных аммониевых солей, соляную кислоту в качестве реагента для нейтрализации эмульгатора, воду и дополнительный компонент, отличающаяся тем, что в качестве дополнительного компонента она содержит водорастворимый полимер – карбоксиметилцеллюлозу при следующем содержании компонентов, мас.%:
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
2176652, МПК7 С08L 95/00, 2001], включающая битум, эмульгатор на основе ПАВ типа аминов, диаминов, полиаминов или четвертичных аммониевых солей, соляную кислоту в качестве реагента для нейтрализации эмульгатора и воду. Причем она дополнительно содержит отход процесса пиролиза углеводородного сырья – тяжелую пиролизную смолу (ТПС) при следующих соотношениях компонентов, мас.%: