Способ получения модифицированного битума

(5 ЕТЕН Наибол ости и до пособ мод кислением ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОВЕДОМСТВО, СССР(ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБ ОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТ(71) Белорусский политехнический институт(56) Шейхет И.М., Курасов Л.А., Березов Н.В.и др, Опыт использования кубовых остатковсинтетических жирных кислот при производстве битума. - Автомобильные дороги,1988, М 4, с. 11-12,(54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ МОДИФИЦИРОВАННОГО БИТУМА(57) Использование: дорожное строительство, Битум, полученный новым способом моИзобретение относится к дорожному строительству, в частности, к выпуску битумов.собственного производства (на локальных окислительных установках в дорожных хозяйствах) для использования при приготовлении асфальтобетонных смесей,Известен способ модификации битумов путем введения малых доз каменноугольной смолы в битум.Недостаток данного способа заключается в низкой термоокиспительной устойчивости получаемых б.итумов (быстрое старение, охрупчивание) и резком ухудшении санитарно-гигиенических условий работы с такими битумами. е близким по технической сущигаемому результату является фикации битумов получаел 1 ых гудронов на локальных окислидификации, может быть использован для приготовления асфальтобетонных смесей. Сущность изобретения: получение модифицированного кубовыми остатками синтетических жирных кислот битума осуществляют постадийно, Первоначально осуществляют окисление до битума гудрона. После вводят кубовые остатки синтетических жирных кислот, взятых в количестве 3-5 мас.% от битума, Полученную смесь перемешивают, используя гидродинамическую кавитацию путем понижения давления на 0,2-0,3 МПа, Гидродинамическая кавитация создается насосом-диспергатором. 2 табл,тельных установках, путем добавления кубовых остатков синтетических жирных кислот (КОСЖК) в гудрон перед окислением.Недостаток данного способа заключается в том, что модифицированный таким образом битул 1 имеет неудовлетворительные свойства при низких температурах: малую глубину проникания иглы, отсутствие . растяжимости при 0 С, высокую температуру хрупкости, а асфальтобетон, приготовленный на таком битуме, имеет низкую . работоспособность при отрицательных температурах: повышенную хрупкость, малую трещиностойкость. Обусловлено это тем, что в процессе окисления большая часть КОСЖК разрушается, так как в их составе много легких фракций, которые переходят в газообразное состояние при высокой температуре в реакторе и выносятся из него вместе с потоками воздуха, Оставшаясябетоне, повышая коррозионную устойчивость его, так как молекулярная составляющая сила адгезии зависит в основном от размеров капель и от площади истинного контакта,50 В качестве исходного сырья для получения битума на локальных окислительных установках использовался гудрон марки СБ по ТУ 38-401582-75, вырабатываемый из западно-сибирских нефтей. Ниже приведены характеристики этого гудрона;Плотность при 20 С, г/см 0,97 - 0,98 55 часть КОСЖК в реакторе под действием высокой температуры коксуется.Цель изобретения - улучшение свойствбитума при низких температурах,Поставленная цель достигается тем, что 5в способе модификации битумов, получаемых окислением гудронов на локальныхокислительных установках, включающемдобавление кубовых остатков синтетических жирных кислот, кубовые остатки синте- "0тических жирных кислот, добавляют послезавершения окисления гудрона, а полученную смесь диспергируют при гидродинамической кавитации путем понижениядавления в смеси на 0,2-0,3 МПа, приМем 15количество добавляемых кубовых остатковсинтетических жирных кислот составляет 35% от массы битума,Добавление КОСЖК в битум и диспергирование полученной смеси при гидродинамической кавитации обеспечиваетулучшение свойств битума при низких температурах: увеличение глубины прониканияиглы и повышение растяжимости при 0 С,снижение температуры хрупкости, так как втаком битуме нарушена сплошность внутриего, и состоит он после диспергации измельчайших капелек битума и КОСЖК. Капельки, соприкасаясь между собой, притягиваются друг к другу (но не сливаются), 30создавая вязкую систему, При низких температурах это обеспечивает повышениерастяжимости битума, так как капельки придействии сил растяжения изменяют шарообразную форму на продолговатую. Наличие капелек КОСЖК, которые находятсямежду капельками битума и связывают ихмежду собой, обеспечивает снижение температуры хрупкости, модифицированногобитума, так как температура хрупкости 40КОСЖК значительно ниже температурыхрупкости чистого битума. Этим же обстоятельством обусловлено увеличение глубиныпроникания иглы при низких температурах,Кроме того, наличие капельной КОСЖК в 45битуме улучшает адгезию битума к поверхности минеральных материалов в асфальтоВязкость условная, определяемая по вискозиметру с диаметром отверстия 5 мм при 80 С, с 20 - 40Температура вспышки не ниже, С 190 Минимальная температура воспламенения, С 368Получение битума осуществляется на местных, локальных окислительных установках, где принята технология; основанная на длительном окислении гудронов при температуре 250-270 С. Такие установки находятся непосредственно в дорожных хозяйствах и выпускаются на них главным образом битумы марок БН, качество которых ниже, чем БНД,Диспергирование смеси можно осуществлять на серийно выпускаемых смесителях-диспергатерах(например, типа СО), применяемых на предприятиях, выпускающих кровельные и гидроизоляционные материалы.Применяемые в дорожной отрасли битумные насосы типа ДС-ЗА(ДСА) (см, Асфальтобетонные и цементобетонные заводы: Справочник./ В,И.Колышев, П,П,Костин и др, МТранспорт, 1982, с. 32) создают номинальное давление 0,6 МПа. Этого номинального давления вполне достаточно, чтобы снизить давление в смеси на 0,2-0,3 МПа с помощью насоса-диспергатора и осуществить гидродинамическую кавитацию и, тем самым, диспергировать смесь.Предлагаемый способ модификации битума реализуется следующим образом, В емкость с нагретым битумом, полученным при окислении гудрона на локальной окислительной установке, добавляют необходимое количество КОСЖК, затем полученную смесь диспергируют при гидродинамической кавитации путем уменьшения местного давления в насосе-диспергаторе. В результате этого получают модифицированный битум с улучшенными свойствами при низких температурах. Модифицированный битум используют для приготовления асфальтобетонных смесей.Примеры осуществления способа модификации битумов, получаемых при окислении гудронов на локальных окислительных установках.П р и м е р 1, Битум готовят следующим образом. В емкость объемом 50 литров заливают 40 кг нагретого до 180 С битума, полученного при окислении гудрона в локальной окислительной установке. Затем в емкость добавляют 0.8 кг (27 ь от массы битума) нагретых до 160 С КОСЖК. Смесь перемешивают. Затем полученную смесь пропускают через насос-диспергатор, где1789534 0,3 МПа,подвергают ее диспергации при гидродинамической кавитации путем уменьшения местного давления в нем на 0.25 МПа, Полученный таким образом битум испытывают по стандартным методикам для определения показателей свойств битума, Результаты испытаний приведены в табл, 1.П р и м е р ы 2-5, Битумы готовят по примеру 1, только количество добавки КОСЖК составляло 3,0; 4,0; 5,0; 6,0 от массы битума соответственно,П р и м е р ы 6-9, Битумы готовят по примеру 3, только смесь диспергируют в насосе-диспергаторе путем снижения местного давления в нем на 0,15; 0,20; 0,30; 0,35 МПа соответственно.П р и м е р 10, Битум готовят в соответствии с известным способом-прототипом. Для этого в гудрон перед окислением добавляют 250 КОСЖК от массы гудрона. После окисления битум испытывают по стандартным методикам. Результаты исследований приведены в табл. 1.Кроме того битумы, полученные в примерах ММ 1-10, испольэовали длл приготовления асфальтобетонных смесей, иэ которых формовали образцы асфальтобетона, и определяли показатели физико-механических свойств его. Состав испытываемых асфальтобетонных смесей соответствовал составу мелкозернистого асфальтобетона типа В марки П (по ГОСТ 9128-84), с содержанием битума 6.5 , (Состав в мас.%: ПГС - 65, высевки - 30, минеральный порошок - 5, битумное вяжущее сверх 1000 - 6,5). Результаты испытаний приведены в табл, 2,Из табличных данных следует, что в предлагаемом способе достигаетсл преимущество перед известным в случае, когда количество добавки КОСЖК составляет 3-5 от массы битума, а понижение давления в смеси при гидродинамической кавитации составляет 0,2-0.3 МПа, Уменьшение колиФормула изобретения Способ получения модифицированного битума путем смешения и окисления гудрона и кубовых остатков синтетических жирных кислот, о т л и ч а ю щ и й с л тем, что, с целью улучшения свойств битума при низких температурах, первоначально осущест 5 10 15 20 25 30 35 40 45 чества добавки КОСЖК менее 3 ведет к значительному уменьшению глубины проникания иглы и растяжимости битума при 0 С, а также к росту температуры хрупкости битума, Увеличение количества добавки КОСЖК более 5 не вызывает существенного увеличения глубины проникания иглы и ведет к снижению растяжимости битума при 0 С. Температура хрупкости битума остается при этом без изменения,Уменьшение величины понижения давления в смеси при гидродинамической кавитации ниже 0,2 МПа ведет к уменьшению глубины проникания иглы и рзстяжимости битума при 0 С, а также к росту температуры хрупкости битума. Увеличение величины понижения давления в смеси при гидродинамической кавитации выше 0,3 МПа не вызывает существенного изменения свойств битума при низких температурах,Показатели физико-механических свойств асфальтобетонов приготовленных с использованием битумов, полученных по изобретению, превосходят аналогичные показатели свойств асфальтобетона, приготовленного на битуме, полученном по известному способу. Так, например, предел прочности при сжатии при температуре 0 С у таких асфальтобетонов ниже на 6,0 МПа, что говорит о хорошей пластичности таких асфальтобетонов при низких температурах. Коэффициент водостойкости при длительном водонасыщении у них выше в 1,37 раза, что указывает на хорошую корроэионную устойчивость таких асфальтобетонов. Кроме того, у таких асфальтобетонов (с вяжущим по изобретению) отношение предела прочности при сжатии при 20 С к пределу прочности при сжатии при температуре 50 С (Р 50) близко к отношению предела прочности при сжатии при 20 С (Р 2 о/Р 5 о = 1,7 и Ро Р 2 о = 2,16), что говорит о хорошей работоспособности асфальтобетона в широком диапазоне температур,вляют окисление гудрона, после чего вводят кубовые остатки синтетических жирных кислот, взятые в количестве 3-5% от массы гудрона, и полученную смесь перемешивают, используя гидродинамическую кавитацию, путем понижения давления в смеси на 0,21789534 щОо О Щ ао Э ОУ с О ,: оЭа, О - х Ф а (О О О . 2 ОФ %Ф х О о о а- Г) О Й СК М) О О О сч со м сч сч м м со хФ оО) а о оо оь О) О О О (О М) О О О СО Оосй л - а в Е аФ Ф Ф с О. Б 1- а Ф М о о в 5 гч: О сйФ х а в о о со о о Ж 0) О 07 И ОЪ О Ф Фо э о ф- Х чЭ О о ь о О)О 5Щ ЭО О В О О Л сч сч ф- сч Р 3 ъ о о о о о о О) О й) Ч Ч Ч о о оф:ФО Щс О 1- О Э 5 с О о К О о 1 Оо2Хаонст с О Г- с св э хФФ фООоа1 -а Э а с: 5 1 О й 1 о5О о 5 с Ф 1- Щ 6) Ф У О 5 51- 2 с о 5 2 С, О 1- Ф 5 5 Ф Щ 2 О о 5ОЕ5О1 аоСОО- гСс25 Са5 СО5;Ихо 5 ОХ%с 1 О5 ООл О - сО оГ ц 1 О - аоо Э 5 чу ъс аМ С С ОЭ СО О. Отношение показателед Козффнциент Предел прочности при схкатии, МПа, при еодостодкости Приме(з Ро/ 20 Рго/Рзо 50 лС(Рзо) 0 С(Ро) 20 лС (Рзо) 1,81 0,81 0.91 0,5 2,7 1.7 9,0 3,1 3,7 2,16 1;60 085 0.98 0.5 2.3 8.0 2,3 2.16 1.72 0,85 0.98 0.5 2.3 8,0 2.2 3.7 2.2 Э 1,71 084 0.97 0.5 2.3 7,5 2.2 3.5 227 1.69 0.84 0.97 0.5 7.5 2.2 2,1 Э.Э 2,93 182 0,81 0.83 2,8 0,6 9,1 1,7 3,1 2.17 1.63 0.85 0.97 0.5 2,3 2,2 Э.б 2,17 1.63 0.85 0,97 0,5 2,3 7,8 2,2 1.63 2.19 0.97 0.85 0.5 7,6 2,3 2,2 3.22 0,62 1.55 0.88 2.3 2,0 Не более Не менее Не менее Не менее 0,85 0,75 1,0 1.4.0 12.0 1,0 2.0 ГОСТ 9128.84 1Составитель Г.ОвчинниковаТехред М.Моргентал Корректор В,Петраш Редактор Заказ 328 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5 П роизводственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул,Гагарина, 101 10 (иаеестныа) 3.1Требование Не менее 14.0 Не болееаодостодкости при длительном ео. донасыще- нии