МОДИФИЦИРОВАННОЕ ВЯЖУЩЕЕ ДЛЯ ПРОИЗВОДСТВА АСФАЛЬТОБЕТОННЫХ СМЕСЕЙ
MODIFIED BINDER FOR PRODUCTION OF ASPHALT-CONCRETE MIXTURES

Изобретение относится к вяжущим материалам для производства асфальтобетонных смесей различного типа, широко применяемых для дорожного строительства.
Известными вяжущими материалами, используемыми при устройстве дорожных покрытий из горячих асфальтобетонных смесей в России и странах СНГ, являются битумы нефтяные дорожные вязкие (БНД), производимые при переработке трубопроводной смеси легких нефтей и отвечающие требованиям ГОСТ 22245-90. Некоторые нефтеперерабатывающие заводы производят дорожные битумы из трубопроводной смеси легких нефтей по техническим условиям, например «Битумы дорожные улучшенные из западносибирской нефти» (БДУС) по ТУ 0256-096-00151807-97.
Данные вяжущие материалы выбраны нами в качестве прототипа.
Нефтяные дорожные битумы, полученные из смеси легких нефтей, обладают низкими адгезионными свойствами к кислым минеральным материалам, поэтому разрабатывают различные добавки для повышения этих свойств и способы модификации ими битумов.
Другим недостатком таких дорожных битумов являются низкая вязкость при высоких и низких температурах, обуславливающая низкую сдвигоустойчивость дорожных покрытий.
Техническим результатом заявленного нами изобретения является улучшение динамических свойств асфальтобетонов, произведенных на заявленном нами вяжущем, расширение ресурсной базы для производства вяжущих, обладающих всеми комплексами свойств, предъявляемых к битумам для II-III климатических зон, что повышает долговечность асфальтобетонных покрытий автомобильных дорог и аэродромов.
Достигнутый нами технический результат в модернизированном вяжущем для производства асфальтобетонных смесей, включающем битум нефтяной дорожный, полученный при переработке трубопроводной смеси легких нефтей и добавку, решается тем, что в качестве добавки вяжущее для производства асфальтобетонных смесей содержит природный асфальтит с температурой размягчения по кольцу и шару (КиШ) в пределах 118÷160°С и глубиной проникновения иглы при 25°С, равной 0×0,1 мм при следующем соотношении, мас.%:
Битум нефтяной дорожный
85-99
Природный асфальтит
15-1
Существенным отличительным признаком заявленного нами изобретения является то, что в качестве добавки вяжущее для производства асфальтобетонных смесей содержит природный асфальтит с температурой размягчения по кольцу и шару (КиШ) в пределах 118÷160°С и глубиной проникновения иглы при 25°С, равной 0×0,1 мм, при следующем соотношении, мас.%:
Битум нефтяной дорожный
85-99
Природный асфальтит
15-1
Авторам неизвестно аналогичное или близкое техническое решение, обеспечивающее возможность получения модифицированного вяжущего на основе массовых дорожных битумов, производимых из продуктов переработки трубопроводной смеси легких нефтей и природного асфальтита, позволяющее получать вяжущее, по качеству не уступающее, а по ряду показателей и превосходящее аналогичные битумы, производимые из тяжелых малопарафинистых нафтеновых нефтей.
Анализ предложенного решения и прототипа позволяет сделать вывод о соответствии предложенного решения критерию «новизна».
Авторам не известны решения, содержащие признаки, сходные с отличительными признаками предложенного решения, с достижением описанного технического результата. Все вышесказанное обеспечивает предложенному решению соответствие критерию «изобретательский уровень».
Заявленное нами изобретение успешно прошло лабораторные испытания и в связи с этим соответствует критерию «промышленная применимость».
Повышение реологических показателей до уровня, требуемого стандартами, при сохранении всех остальных показателей и достижении более высокой термостабильности и сцепления с кислыми минеральными материалами, может быть достигнуто компаундированием нефтяных дорожных битумов, полученных при переработке трубопроводных смесей легких нефтей с природным асфальтитом месторождений Южного Тимана Республики Коми с температурой размягчения по кольцу и шару (КиШ) 118-160°С и глубиной проникновения иглы при 25°С, равной 0×0,1 мм. На Южном Тимане расположено Ижемское месторождение асфальтита и несколько перспективных проявлений: Нибельское, Нефтяная балка, расположенных на незначительном удалении от него. Поскольку месторождения сосредоточены на небольшой площади и формирование их происходило в один геологический период, то в дальнейшем в качестве примера будет рассматриваться асфальтит Ижемского месторождения (далее - природный асфальтит).
Преимуществами изобретения в сравнении с прототипом являются:
- использование в качестве основы массовых дорожных битумов, производимых из продуктов переработки трубопроводной смеси легких нефтей;
- использование природного асфальтита, обладающего невысокой температурой размягчения, что позволит применять его для приготовления модифицированного продукта как в емкости с перемешивающим устройством, так и введением непосредственно в асфальтосмесительную установку;
- возможность управления физико-механическими свойствами асфальтобетонных смесей благодаря варьированию компонентами вяжущего;
- возможность введения асфальтита как в чистом виде, так и в виде тонкодисперсного минерального порошка, обогащенного асфальтитом, либо в виде щебня полученного дроблением битуминозного известняка, являющегося породой, вмещающей асфальтит.
Пример 1. Получение модифицированного природным асфальтитом дорожного битума
В металлическую емкость, снабженную мешалкой и термометром, загружают взвешенное количество (970 г) дорожного битума марки БДУС 70/100, включают обогрев и после разогрева битума до жидкого состояния включают мешалку. После разогрева дорожного битума до температуры 170-180°С через загрузочный люк подают определенное количество (30 г) природного асфальтита. Температуру смеси поддерживают около 175°С в течение 1 часа при постоянном перемешивании. Затем смесь фильтруют.
Примеры 2-3 проводят аналогично примеру 1 с использованием дорожного битума марки БДУС 70/100 и природного асфальтита при различных соотношениях компонентов.
Пример 4. В металлическую емкость, снабженную мешалкой и термометром, загружают взвешенное количество (850 г) битума дорожного марки БНД 200/300, полученного переработкой трубопроводной смеси легких нефтей, включают обогрев и после разогрева битума до жидкого состояния включают мешалку. После разогрева дорожного битума до температуры 170-180°С через загрузочный люк подают определенное количество (150 г) природного асфальтита. Температуру смеси поддерживают около 175°С в течение 1 часа при постоянном перемешивании. Затем смесь фильтруют.
Физико-химические свойства модифицированных природным асфальтитом дорожных битумов приведены в таблице 1.
Анализ модифицированных битумов, полученных в примерах 1-4, проводили по следующим показателям:
1. Глубина проникания иглы при 25°С 0,1 мм - ГОСТ 11501-78;
2. Температура размягчения по КиШ, °С - ГОСТ 11506-73;
3. Температура хрупкости, °С - ГОСТ 11507-78;
4. Растяжимость при 25°С, см - ГОСТ 11505-75;
2
5. Кинематическая вязкость при 135°С, мм/с - ASTM D 2170-01;
6. Динамическая вязкость при 60°С, Па × с - ASTM D 2171-01;
7. Растворимость в толуоле, мас.% - ГОСТ 20739-75;
8. Термостатирование в тонкой пленке, 5 часов 163°С - ASTM D 1754-97.
Анализ таблицы показывает, что оптимальным результатом показателей битума, модифицированного природным асфальтитом, является соотношение мас.%: битума нефтяного дорожного от 85÷99 и добавки природного асфальтита от 15÷1. В этих интервалах соотношение мас.% получает оптимальный результат. Выше и ниже этих интервалов оптимальность показателей качества заявленного изобретения ухудшается.
Заявленное нами изобретение в сравнении с прототипом позволяет улучшить динамические свойства асфальтобетонов, производимых с применением в качестве добавки природного асфальтита, а также существенно расширяет ресурсную базу для производства вяжущих материалов, обладающих всеми комплексами свойств, предъявляемых к битумам, что повышает долговечность асфальтобетонных покрытий автомобильных дорог и аэродромов.