БИТУМНО-РЕЗИНОВАЯ МАСТИКА
BITUMEN-RUBBER MASTIC

Изобретение относится к области дорожно-строительных материалов и может быть использовано в качестве мастики для ремонта дорожных и аэродромных покрытий, для заливки швов и трещин строительных конструкций и дорожных одежд.
Известна битумно-резиновая мастика (А.С. 937494 C09D 3/24, C08L 95/00), включающая битум, резиновую крошку и фильтр-прессную пыль сахарных заводов, при этом компоненты мастики берут в соотношении, мас.%: битум 58-84, резиновая крошка 8-18, фильтр-прессная пыль сахарных заводов 8-24. Указанная мастика имеет недостаточно низкую температуру хрупкости, а также повышенную температуру и продолжительность ее приготовления, при которой очень старится битум.
Известна мастика (А.С. 960209 C09D 3/24, C08L 95/00), включающая в качестве органического вяжущего, мас.%: нефтяной гудрон 58-80, резиновую крошку, 8-15, кубовые остатки синтетических жирных кислот 8-21, известь-пушонку 4-6. Однако указанная мастика имеет высокую температуру размягчения и недостаточно низкую температуру хрупкости.
Наиболее близкой по технической сущности является резино-битумная мастика, описанная в изобретении к патенту Российской Федерации (C08L 95/00, 17/00, RU 2209219), содержащая битум БНК 90/40, резиновую крошку, битумное сырье, эталонамин, при соотношении компонентов, мас.%: битум БНК 90/40 51,0-85,5, резиновая крошка 7,0-15,0, битумное сырье 7,0-30, эталонамин 0,5-4,0.
Недостатком указанной мастики является то, что для ее пригоовлеия используется очень вязкий не дорожный, а кровельный битум. Кроме того, указанная мастика имеет высокую температуру размягчения, что требует более длительного разогрева при ее использовании, а следовательно, в большей степени будет происходить старение материала, кроме того, мастика имеет не очень низкую температуру хрупкости и невысокую эластичность.
Задача изобретения - улучшение свойств дорожной мастики: растяжимости, эластичности, температур хрупкости и размягчения, и расширение номенклатуры мастик.
Сущность изобретения заключается в том, что битумно-резиновая мастика, включающая дорожный битум марки БНД 60/90, резиновую крошку и пластифицирующую добавку из строительной извести и минерального порошка, дополнительно содержит полимерную добавку из резинового термоэластопласта при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Битум БНД 60/90
68-78
Резиновая крошка
9-13
Резиновый термоэластопласт РТЭП
5-7
Пластифицирующая добавка при соотношении
строительная известь:минеральный порошок 3:7
8-12
Разработанная битумно-резиновая мастика позволяет использовать ее в дорожном и аэродромном строительстве для заливки швов и трещин дорожных покрытий и конструкций. При этом расширяется очень узкая номенклатура дорожных битумно-резиновых мастик. Приготовляемые мастики (таблица 1) имеют оптимальную температуру размягчения до 68-73°С, пониженную температуру хрупкости до минус 36-40°С, повышенную эластичность до 65-68%, и растяжимость до 13-18 см, сокращается время ее приготовления до максимально двух часов при температурах не выше 170°С, что уменьшает старение вяжущего в процессе его приготовления, улучшается пожаро- и экологическая безопасность.
Анализ известных технологических решений показал, что использование резиновой крошки и полимерных термоэластопластов в сочетании с минеральными наполнителями в битумных дорожных мастиках известно. Однако мастики, приготовленные с использованием таких материалов, отличаются менее отрицательной температурой хрупкости, более низкой эластичностью и растяжимостью, имеют повышенную температуру размягчения и приготовления, нередко пожаро- и экологически опасны и для приготовления требуют значительно больше времени.
Известно также использование в составе мастик резиновой крошки, добавок минерального характера (фильтр-прессная пыль сахарных заводов), включающих карбонатный наполнитель и строительную известь. Однако мастики, полученные с использованием подобных добавок, требуют более длительного их приготовления и при более высоких температурах. Следует также отметить очень узкий спектр битумных мастик, известных для использования в дорожном строительстве.
Применение разработанного состава битумно-резиновой мастики с использованием резиновой крошки в сочетании с резиновым термоэластопластом и минеральным пластификатором (минеральным порошком и строительной известью) обеспечивает битумно-резиновой мастике свойства, которые она проявляет в заявляемом решении, а именно мастика имеет пониженную температуру хрупкости и более оптимальную температуру размягчения, повышенные эластичность и растяжимость и сокращенное максимум до двух часов время ее приготовления при значительно невысоких температурах, при которых не так интенсивно протекают процессы старения битумного вяжущего, а также снижается пожаро- и экологическая безопасность. Введение резиновой крошки в состав битумного вяжущего позволяет осуществлять значительную экономию дорогостоящих полимерных материалов и значительно удешевлять модификацию вяжущего. В процессе перемешивания резиновой крошки с битумным вяжущим в присутствии пластифицирующей добавки, включающей строительную известь и минеральный порошок, происходит частичный распад набухшей резиновой крошки с образованием вязкой пастообразной массы.
Характеристика исходных материалов
1. Резиновая крошка - отход производства резинотехнических изделий. Крошка - вторично перерабатываемый полимер, в частности, скопившихся в больших количествах отходов использованных шин и покрышек. Диаметр частиц используемой резиновой крошки составляет до 0,5-0,9 мм.
2. Резиновый термоэластопласт РТЭП
Выпускается РТЭП научно-производственным предприятием ООО «ЮжДорНИИ» в г. Ростове-на-Дону.
Резиновый термоэластопласт РТЭП представляет собой гранулы черного цвета, сферовидной формы размером 2-6 мм. В его состав входят резино-полимерный материал, битумное вяжущее и антиоксидантаты. Описание РТЭП дано в ОДМ 218.3.001. - 2006 (Отраслевой дорожный методический документ) «Методические рекомендации по применению полимерно-дисперсного армирования асфальтобетонов с использованием резинового термоэластопласта РТЭП», изд. Федеральным дорожным агентством (Росавтодор). - М.: - 2006. с.28.
Модификатор обладает повышенной износо- и морозостойкостью, растворяется в углеводородах, битуме, хлороформе, четыреххлористом углероде и т.п. Вредных веществ не содержит.
Температура размягчения добавки не выше 140°С. Увеличение температуры размягчения и эластичности битума с 5-6-ти процентным содержанием добавки в битуме БНД 60/90 имеют соответственно значения: не менее 15% и эластичность не менее 40% при температуре 25°С (см. ОДМ 218.3.001-2006).
3. Битум. В таблице 2 представлены физико-механические показатели используемого в работе битума.
Таблица 2
Физико-механические показатели битума БНД 60/90
Наименование показателей
Нормы для битумов марки БНД 60/90
Показатели пробы битума
Глубина проникания иглы, 0.1 мм, не менее
при 25°С
61-90
76
при 0°С
20
26
Растяжимость битума, см, не менее
при 25°С
55
82
при 0°С
3.5
4,0
Температура размягчения битума, °С, не ниже
47
58,0
Изменение температуры размягчения после прогрева, °С, не более
5
5
Температура хрупкости, °С, не выше
-15
-17,0
Температура вспышки, °С, не ниже
230
261
Индекс пенетрации
от -1.0 до +1.0
-0,66
Сцепление вяжущего со щебнем из гравия
Не нормир.
2
Интервал пластичности
Не нормир.
65
Эластичность, %
Не нормир.
нет
4. Известь строительная
Известь строительная применялась воздушная, гидратная (гашеная), соответствующая требованиям ГОСТ 9179-77. В таблице 3 показатели ее свойств.
Таблица 3
Показатели свойств строительной извести
№№ п/п
Наименование показателя
Норма для известигидратной, мас.%
1
Активная CaO+MgO<sub>2</sub>
60
2
Содержание СО<sub>2</sub>
5
3
Непогасившиеся зерна
16
5. Минеральный порошок
В работе использовался неактивированный минеральный порошок со следующими физико-механическими характеристиками:
1. Зерновой состав, мас.%:
- мельче - 1.25 мм - 100
- мельче - 0.315 мм - 99.83
- мельче - 0.071 мм - 87.99
- пористость, об.% - 32.0
- набухание образцов из смеси порошка с битумом, об.% - 1.95
- показатель битумоемкости, г - 61.2
- влажность, мас.% - 0,36
- горная порода, фракция 10-20 мм - щебень известняк
- удельная эффективная активность естественных радионуклоидов, Бк/кг - 24,5, 1 класс.
Пример. Для экспериментальной проверки заявляемого состава были приготовлены 5 вариантов составов мастик. Приготовление мастик осуществлялось следующим способом. Резиновый термоэластопласт РТЭП вносился в лабораторный смеситель совместно с резиновой крошкой в разогретый до 170°С битум и полученная смесь перемешивалась в течение 1 часа. После этого вводится пластифицирующая добавка и приготовляемая мастика перемешивается дополнительно еще 20 минут.
В таблице 1 приведены результаты исследования физико-механических свойств полученной битумно-резиновой мастики. Представленные в таблице 1 результаты исследования показали, что разработанные составы и способ приготовления обеспечивают получение битумных мастик для ремонта дорожных и аэродромных покрытий, для заливки швов и трещин строительных конструкций и дорожных одежд. Приготовляемые мастики имеют пониженную температуру хрупкости (до - 40°С), повышается их эластичность (до 65-68%), растяжимость (13-18 см), сокращается время ее приготовления до 1,5 часа, улучшается пожаро- и экологическая безопасность. При этом расширяется очень узкая номенклатура битумно-резиновых мастик.