СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ БЕЗОСНОВНОГО ЛЕНТОЧНОГО ДОРОЖНО-СТРОИТЕЛЬНОГО МАТЕРИАЛА
METHOD OF PRODUCING OF UNSUPPORTED TAPE ROAD CONSTRUCTION MATERIAL

Заявляемое изобретение относится к области дорожного строительства, а точнее, касается способа получения ленточного дорожно-строительного материала.
Заявляемое изобретение найдет применение при изготовлении материала, предназначенного для использования в строительстве и ремонте автомобильных дорог, мостовых сооружений, аэродромов, например, в том числе на этапе соединения существующего, например, асфальтобетонного покрытия с вновь укладываемым асфальтобетонным покрытием или на этапе соединения вновь укладываемого асфальтобетонного покрытия с металлическими конструкциями, например, мостовых сооружений, с бордюрными камнями, лотками, а также при санации трещин и ямок в существующем покрытии. Кроме того, заявляемое изобретение найдет применение при изготовлении материала, предназначенного для использования при устройстве и ремонте мягких кровельных покрытий, при гидроизоляции, например гидроизоляции стыков железобетонных колец и иных сооружений.
Известен способ изготовления композиционного изоляционного и/или кровельного материала на волокнистой основе, предназначенного для выполнения и/или реконструкции обмазочной паро-, гидроизоляции и/или мастичных кровель, выполнения и/или реконструкции оклеечной гидроизоляции и/или рулонных кровель, покрытия полов, используемых в различных зданиях, сооружениях (RU 2033499, опубл. 20.04.1995, МПК Е04В 1/62). В соответствии с указанным способом бумагу, или картон, или ткань, или нетканый материал пропитывают битумсодержащей композицией с формированием на такой волокнистой основе битумсодержащего слоя; полученный материал в зависимости от конфигурации волокнистой основы имеет вид листа или ленты.
Известен способ изготовления ленточного гибкого материала на основе битума и полимера типа СБС, используемый в качестве герметизирующего и изоляционного материала, описанный во французской патентной заявке № 2898613, опубл. 21.09.07 по МКИ D06N 5/00.
Указанный способ заключается в том, что ленту, выполненную из тонкого волокнистого материала, например из вискозы, стекловолокна, погружают в емкость, содержащую жидкую композицию на основе битума и термоэластопласта типа СБС, пропитывают волокнистый материал ленты этим жидким составом, после чего протягивают ленту через указанный состав, находящийся еще в вязком состоянии, и получают ленточный материал, представляющий собой слой смеси битума и эластомера СБС (толщина слоя 2,5-4,0 мм, ширина 1000 мм), в толще которого расположен армирующий элемент - тонкое волокнистое полотно, параметры которого по ширине и длине повторяют параметры ленточного материала.
Указанный способ технологически сложен, связан с использованием специального оборудования, снабженного термодатчиками и протягивающими средствами, обеспечивающими как образование на поверхности волокнистого полотна слоя смеси битума и эластомера, так и обеспечивающими устойчивое расположение армирующего волокнистого полотна внутри этого образованного, но очень тонкого слоя смеси битума и эластомера. При этом материал, называемый во французской патентной заявке № 2898613 мембраной, применяется лишь в качестве поверхностного, завершающего слоя на изолируемой и/или герметизируемой поверхности, эта мембрана неспособна обеспечить герметизацию швов сопряжения асфальтобетонных покрытий на автомобильных дорогах, мостовых сооружениях, в том числе в процессе укладки горячей асфальтобетонной смеси за счет плавления тончайшего рабочего слоя смеси битума и эластомера.
Таким образом из-за невозможности получить указанным способом рабочий слой более значительной толщины указанная технология не нашла применения для получения материала, пригодного для использования при строительстве и ремонте дорожных покрытий.
В основу заявляемого изобретения положена задача разработать способ, обеспечивающий более простым технологическим путем и в условиях экономической эффективности получение ленточного материала, пригодного для использования в дорожном строительстве.
Технический эффект, который может быть достигнут при использовании предлагаемого способа, заключается в возможности получения в условиях экономической эффективности безосновного ленточного дорожно-строительного материала, способного обеспечить не только соединение различных элементов дорожной одежды, но и предотвратить преждевременное разрушение шва сопряжения.
Эта задача решается при создании способа получения безосновного ленточного дорожно-строительного материала на основе битума и термоэластопласта, включающего формирование слоя из разжиженного состава на основе битума и термоэластопласта, охлаждение слоя и калибрирование его по ширине, соответствующей заданной ширине целевого продукта, в котором согласно изобретению формирование слоя осуществляют по меньшей мере в три этапа, на первом и по меньшей мере на втором из которых на первую ленточную подложку и, соответственно, вторую ленточную подложку, обработанные антиадгезионным составом, наносят мастику на основе битума и термоэластопласта и при температуре мастики, равной 100-190°С, образуют на каждой подложке неподвижный слой мастики толщиной, составляющей около 1/(n-1) толщины целевого продукта, где "n" - число этапов формирования слоя, а по меньшей мере на третьем этапе каждый образованный слой мастики охлаждают, освобождают от подложки, накладывают один слой на другой и под давлением и при температуре размягчения мастики осуществляют термосклеивание и выравнивание по толщине наложенных слоев с формированием суммарного калиброванного по толщине слоя мастики, который охлаждают и калибруют по ширине, соответствующей заданной ширине целевого продукта.
Особенность заявляемого изобретения состоит в том, что формирование слоя осуществляют в четыре этапа, на первом, втором и третьем из которых используют соответственно первую, вторую и третью подложки, а на каждой подложке образуют слой мастики толщиной, составляющей около 1/3 толщины целевого продукта.
В соответствии с заявляемым изобретением полезно, чтобы в качестве мастики на основе битума и термоэластопласта была использована мастика, включающая 2-8 мас.% полимера линейного или разветвленного строения С-Б-С, 0,5-1,5 мас.% адгезионной присадки, 3-15 мас.% резиновой крошки, 3-10 мас.% пластификатора, 3-8 мас.% смолы типа нефтеполимерной, 5-20 мас.% доломитовой муки, битум дорожный - остальное, при этом возможно, чтобы мастика дополнительно включала 2-4 мас.% высокомолекулярного каучука.
Дальнейшие цели и преимущества заявляемого изобретения станут ясны из последующего подробного описания способа получения ленточного дорожно-строительного материала.
Заявляемый способ получения безосновного ленточного дорожно-строительного материала на основе битума и термоэластопласта включает формирование слоя из разжиженного состава, содержащего преимущественно битум дорожный и термоэластопласт.
Формирование слоя согласно изобретению осуществляют на ленточной подложке по меньшей мере в три этапа.
В качестве подложки длиной от 10 до 15 метров используют бумажную ленту или ленту из синтетической пленки, обязательно обработанную антиадгезионным составом, например составом на основе силикона.
На первом этапе и по меньшей мере на втором этапе формирования слоя на основе битума и термоэластопласта на первую ленточную подложку и, соответственно, по меньшей мере на вторую ленточную подложку наносят мастику на основе битума и термоэластопласта.
Совершенно неожиданно в процессе испытаний было обнаружено, что при температуре мастики в диапазоне от около 100°С до около 190°С возможно создать сцепление мастики с подложкой, даже обработанной антиадгезионным составом. В результате достижения сцепления мастики с подложкой на такой подложке образуют неподвижный слой мастики.
Для достижения сцепления и образования неподвижного слоя мастики на подложке, обработанной антиадгезионным составом, при выборе конкретной температуры мастики необходимо учитывать состав наносимой мастики, ее физико-механические свойства, а также толщину создаваемого слоя.
Обычно толщина слоя мастики, создаваемого на подложке, составляет от 0,5 до 5 мм.
При формировании слоя в "n" этапов на первой подложке, на второй подложке, … и на (n-1) подложке образуют первый слой и соответственно второй слой, … и (n-1) слой, каждый из которых составляет около 1/(n-1) толщины целевого продукта, при этом преимущественно образуют на каждой подложке слой толщиной не менее 1/(n-1) толщины целевого продукта. При этом возможно, например, на первой подложке образовать слой более 1/(n-1) толщины целевого продукта, а на второй подложке образовать слой менее 1/(n-1) толщины целевого продукта, то есть образовывать на подложках слои различной толщины.
При формировании слоя в три этапа на первой подложке и на второй подложке образуют первый слой и соответственно второй слой, каждый из которых составляет около 1/2 толщины целевого продукта.
При формировании слоя в четыре этапа используют соответственно первую, вторую и третью подложки, а на каждой подложке образуют слой мастики толщиной, составляющей около 1/3 толщины целевого продукта.
После охлаждения образованных слоев до температуры ниже 100°С, например до температуры окружающей среды, сцепление слоев мастики с подложками практически отсутствует, поэтому каждый образованный слой мастики с легкостью освобождают от соответствующей подложки.
Получают безосновную битумно-полимерную ленту, ширина и длина которой соответствуют аналогичным параметрам подложки, при этом толщина полученной ленты невелика и весьма неравномерна - колеблется в достаточно широких пределах.
Для получения более калиброванной по толщине ленты, имеющей более значительную толщину, осуществляют по меньшей мере третий этап формирования слоя на основе битума и термоэластопласта.
По меньшей мере на третьем этапе каждый образованный слой мастики, уже освобожденный от подложки, накладывают на другой слой и под давлением и при температуре размягчения мастики, используя эффект аутогезии однородных материалов, осуществляют термосклеивание и выравнивание по толщине наложенных слоев с формированием суммарного слоя мастики.
Говоря о температуре размягчения мастики, мы имеем в виду температуру, при которой начинается начальное размягчение мастики, проявляющееся лишь в липкости мастики, но не ее растекании.
3
В результате термосклеивания и выравнивания по толщине наложенных слоев формируют суммарный калиброванный по толщине слой мастики с плотностью, составляющей около 1,1 г/см, который охлаждают, разрезают на полосы шириной, соответствующей заданной ширине целевого продукта, то есть калибруют суммарный слой мастики по ширине, соответствующей заданной ширине целевого продукта.
Заявляемый способ позволяет получить безосновный ленточный дорожно-строительный материал со следующими, ранее недосягаемыми геометрическими размерами, а именно: отношение ширины материала к толщине его спрессованных слоев составляет соответственно 20:3-300:30, а отношение длины материала к его ширине составляет 10-0,02:20-0,3.
В соответствии с заявленным способом непосредственно после формирования суммарного, калиброванного по толщине слоя мастики на одну сторону сформованного суммарного слоя накладывают подложку, обработанную антиадгезионным составом. Присутствие подложки на сформированном суммарном слое позволяет сматывать целевой продукт в рулон, исключая слипание прилегающих витков.
Заявляемое изобретение предусматривает возможность выполнения каждого слоя ленточного дорожно-строительного материала из битумной мастики хорошо известного специалисту состава, однако используемая мастика должна обладать высокими адгезионно-когезионными свойствами к полярным материалам (бетону, стали, минеральным наполнителям), иметь повышенную теплостойкость и стойкость к термоокислению, обладать устойчивостью к атмосферным воздействиям (влага, кислород), солнечной радиации.
Согласно заявляемому изобретению предпочтительно, чтобы каждый слой был выполнен из мастики, содержащей 2-8 мас.% полимера линейного или разветвленного строения С-Б-С, 0,5-1,5 мас.% адгезионной присадки, 3-15 мас.% резиновой крошки, 3-10 мас.% пластификатора, 3-8 мас.% смолы типа нефтеполимерной или типа канифоли, 5-20 мас.% доломитовой муки, битум дорожный - остальное.
Кроме того, мастика может дополнительно содержать 2-4 мас.% высокомолекулярного каучука.
При этом возможно использование следующих составов мастик.
Мастика, содержащая дивинилстирольный термоэластопласт 2,0-4,0 мас.% пластификатор 2,0 мас.% наполнитель 1,0-6,0 мас.%, нефтеполимерная смола 2,0-3,0 мас.%, адгезионная добавка 1,0 мас.%, модификатор 2,0-3,0 мас.%, битум-остальное.
Мастика, содержащая дивинилстирольный термоэластопласт ДСТ-30Р-01 - 2,5 мас.%, пластификатор - нефтяное масло ПН-6Ш - 3,5 мас.%, целевые добавки: стеариновая кислота Т-18-0,8 мас.%, эмульсирующее поверхностно-активное вспомогательное вещество ОП-10 - 1,5 мас.%, битум - остальное.
Мастика, содержащая стирол бутадиен-стирольный термоэластопласт - 1,5-2,0 мас.%; органический растворитель - 13,5-18,0 мас.%; твердый остаток пиролиза - 12,0-10,0 мас.%; резиновая крошка - 10,0-12,0 мас.%; адгезионная присадка (адгезионная присадка, получаемая конденсацией полиэтиленполиаминов с жирными кислотами стоков, образуемых при производстве растительных масел, обработанных нейтрализатором биоцидом «Калан» по ТУ 2456-001-50771613-99) - 1,0-0,8 мас.%, битум нефтяной дорожный - остальное.
Ленточный дорожно-строительный материал, получаемый согласно заявляемому изобретению, предназначен для уплотнения швов и соединений. При соединении, например, существующего покрытия дороги с вновь образуемым покрытием ленточный материал располагают в непосредственной близи от торца существующего покрытия дороги, после чего осуществляют укладку и уплотнение горячей асфальтобетонной смеси.
Получаемый в соответствии с изобретением материал обеспечивает герметизацию шва сопряжения старого и нового асфальтобетонных покрытий за счет плавления слоистой структуры материала под воздействием высокой температуры укладываемой асфальтобетонной смеси.
Благодаря достигнутому в получаемом материале отношению ширины материала к толщине его спрессованных слоев, составляющему соответственно 20:3-300:30, то есть благодаря достигнутому увеличению массы битумной мастики на каждом погонном метре ленточного дорожно-строительного материала (толщина слоистой структуры материала достигает 30 мм), возможно не только осуществлять продольное соединение параллельных полос дороги, осуществлять соединение с боковыми подводящими участками и отремонтированными участками, осуществлять соединение с бордюрными камнями и вырезанными желобами, осуществлять поперечное и продольное соединение новых покрытий дороги со старыми покрытиями при прокладке трубопроводов, осуществлять пригонку дорожных покрытий к крышкам каналов, заслонкам и крышкам, осуществлять пригонку дорожных покрытий к трамвайным путям, но и одновременно снизить величину остаточной пористости асфальтобетона в недоуплотненной зоне дорожного покрытия путем заполнения его пор получаемым материалом, присутствующим в месте соединения в достаточном количестве.
Снижение остаточной пористости асфальтобетона снижает водонасыщение в границах данного участка дорожного покрытия, что в конечном итоге приводит к предотвращению преждевременного разрушения шва сопряжения.
Указанный результат позволяет избежать разрушения дорожного покрытия в зоне стыка смежных полос асфальтобетона, а также примыкания к бетонным и металлическим поверхностям.
Для осуществления заявляемого способа возможно использовать известные приспособления и средства. Так, например, средство для термосклеивания и выравнивания по высоте наложенных слоев содержит два размоточных устройства, на которых устанавливают рулоны однослойного материала, два сматывающих устройства, на каждый из которых сматывают ленточную подложку, обработанную антиадгезионным составом, электрокалорифер, узел склеивания и калибровки (выравнивания) по толщине склеенных слоев, устройство для разматывания ленточной подложки, обработанной антиадгезионным составом, и узел смотки в рулон ленточного дорожно-строительного материала, полученного согласно заявляемому изобретению.
Указанное средство для термосклеивания и выравнивания по высоте наложенных слоев работает следующим образом.
Два рулона полученного, как описано выше, однослойного ленточного дорожно-строительного материала устанавливают на размоточные устройства. Для размягчения материала между лентами материала, поступающего с размоточных устройств, установлен электрокалорифер. Одновременно на специальных устройствах с обоих рулонов ленточного дорожно-строительного материала сматывают ленточные подложки. На узле склеивания и калибровки между прижимными роликами устанавливают зазор необходимой толщины. Пропускают через зазор две ленты безосновного дорожно-строительного материала. На выходе из зазора между прижимными роликами получают термосклеенные, выравненные и откалиброванные по толщине суммарные слои, представляющие собой целевой материал. Заявляемым способом достигнуто сбалансирование геометрического размера рабочего слоя дорожно-строительного материала и его более простой структуры, что обеспечивает при высокой эластичности и гибкости материала его высокую деформационную способность и способность к долгосрочной герметизации швов сопряжения, в том числе асфальтобетонных покрытий на автомобильных дорогах, мостовых сооружениях и аэродромах.