битумоминеральная композиция

Формула изобретения

Битумоминеральная композиция, включающая битум, полиэтилен, пластификатор и минеральный наполнитель, отличающаяся тем, что в качестве полиэтилена она содержит смесь полиэтилена низкого давления и полиэтилена высокого давления в соотношении 1:1 - 1:2 соответственно в виде отхода производства изоленты, в качестве минерального наполнителя - известняковые высевки фракции 0 - 5 мм, обработанные пластификатором, в качестве пластификатора она содержит маслошлам - продукт очистки промышленных стоков, образующихся в процессе термомеханической обработки металлоизделий в автомобилестроении, включающий карбонаты кальция и магния, гидроксиды алюминия, железа, кальция, магния, частицы абразивной пыли, покрытые пленкой из отработанных веретенных и талловых масел при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Битум - 10,0

Указанный полиэтилен - 0,2 - 0,6

Указанный продукт очистки промышленных стоков - 0,5 - 1,5

Известняковые высевки фракции 0 - 5 мм - Остальноел

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к технологии изготовления материалов на основе битумов и предназначено для использования при устройстве дорожных, кровельных и гидроизоляционных покрытий, подвергающихся атмосферным воздействиям и значительным перепадам температур.

Известна асфальтобетонная смесь, включающая сырую нефть, низкомолекулярный полиэтилен и минеральный наполнитель (Авт. св. СССР N798068, М.кл³. C 04 B 13/30 Мещеряков С.В., Панкратов Н.А. и др. Асфальтобетонная смесь. Бюл. 3, 1981).

Известна асфальтобетонная смесь, включающая битум, полиэтилен, пластификатор - гидролизный лигнин и минеральный наполнитель - каменный материал. Такая композиция отличается недостаточной атмосферо- и морозостойкостью (Авт. св. СССР N628154, М. кл. C 08 L 95/00, Зальянц Г.А., Макарова Н.А. и др. Асфальтобетонная смесь, Бюл. 38, 1976).

Наиболее близкой по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемой является битумоминеральная композиция, включающая битум, низкомолекулярный полиэтилен, пластификатор - машинное масло и дополнительно толуол и этилсиликат. В качестве минерального наполнителя используют маршаллит и отходы аэросила. Такая композиция имеет сравнительно невысокие деформационные характеристики: теплоустойчивость, так как температура размягчения вяжущего составляет +40. ..+51^oC и трещиностойкость, поскольку температура хрупкости вяжущего находится в пределах -15. . .-27^oC. (Авт. св. СССР N 808440, Лаврега Л. Я., Бориславская И.В. Битумноминеральная смесь. Бюл. 8, 1981).

Техническим результатом изобретения является повышение тепло- и трещиностойкости за счет повышения соответственно температуры размягчения и хрупкости вяжущего, адгезии, что улучшает качество и долговечность битумоминеральной композиции, а также снижение энергозатрат.

Технический результат достигается тем, что битумоминеральная композиция, включающая битум, полиэтилен, пластификатор и минеральный наполнитель, отличающаяся тем, что в качестве полиэтилена она содержит смесь полиэтилена низкого давления и полиэтилена высокого давления в соотношении 1:1 - 1:2 соответственно в виде отхода производства изоленты, в качестве минерального наполнителя - известняковые высевки фракции 0-5 мм, обработанные пластификатором; в качестве пластификатора она содержит продукт очистки промышленных стоков, образующихся в процессе термомеханической обработки металлоизделий в автомобилестроении, включающий карбонаты кальция и магния, гидроксиды алюминия, железа, кальция, магния, частицы абразива, отработанные веретенное и талловое масла, при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Битум - 10,0

Указанный полиэтилен - 0,2-0,6

Указанный продукт очистки промышленных стоков - 0,5-1,5

Известняковые высевки фракции 0-5 мм - Остальное

Битумоминеральную смесь готовят следующим образом. Предварительно сплавляют битум марки БНД 200/300 и отход производства изоляционной ленты - смесь полиэтилена низкого и высокого давления при 180 - 200^oC в течение 2 - 3 ч до получения однородной гомогенной массы. Минеральный наполнитель, после его холодной активизации маслошламом, нагревают до 140^oC и смешивают с композиционным вяжущим.

Смесь полиэтилена низкого давления и высокого давления - отход производства изоляционной ленты, который образуется на предприятиях, выпускающих изоленту, и представляет собой загрязненную пылью смесь полиэтилена низкого давления и высокого давления соотношением 1:1 - 1:2 соответственно, она содержит, мас.%:

Полиэтилен низкого давления и высокого давления, не менее - 97%

Примеси, не более - 3%

Маслошлам - отход предприятий автомобилестроения. Представляет собой продукт очистки промстоков, образующихся в процессе термомеханической обработки деталей грузовых автомобилей. В сухом состоянии это гидрофобный порошок, в котором высокодисперсные (S_уд= 560...670 м²/кг) минеральные частицы карбонатов Ca (13,6-19,4%) и Mg (5,6-7,8%) гидроксидов Al (8,5-10,8%), Fe (49,5- 36,1%), Ca (4-7,3%), и Mg (4-7%), абразивной пыли (14,8-11,6%) покрыты пленкой из отработанных веретенного и таллового масел. На долю минеральных частиц приходится 45...50%, отработанные масла - остальное.

Сочетание полиэтилена низкого давления и высокого давления способствует взаимоусилению свойств. Синергетический эффект проявляется в том, что полиэтилен низкого давления имеет температуру размягчения +120^oC против +90^oC у полиэтилена высокого давления. Это обеспечивает повышение теплоустойчивости модифицированного битума при более высоких положительных температурах. Показатель температуры хрупкости у полиэтилена высокого давления -80^oC против -70^oC у полиэтилена низкого давления, что обеспечивает трещиноустойчивость модифицированного битума при более низких отрицательных температурах. (Аскадский А.А., Матвеев Ю.И. Химическое строение и физические свойства полимеров. - М.: Химия, 1983).

Активизация маслошламом минерального наполнителя проводилась по следующим соображениям.

Веретенное и талловое масла состоят в основном из ароматических углеводородов. Это в данном случае важно, поскольку частичное поглощение ароматики мальтенов из битума в процессе его сплавления с ПЭВД и ПЭНД, а также избирательная фильтрация масляной фракции модифицированного битума в поры минерального компонента предрасполагает к деструкции его коллоидной составляющей и выпадению асфальтенов в осадок. Поэтому органическая составляющая маслошлама не только обогащает масляную фракцию модифицированного битума, но и, включаясь в его коллоидную структуру, предотвращает коагуляцию асфальтенов. (Розенталь Д. А. , Таболина Л.С. Модификация покровных битумов полимерными добавками. -N 11, 1998, с. 27...28, Рыбьев И.А. Асфальтовые бетоны.- М.: Высшая школа, 1974).

Инертные полиэтилен низкого давления и высокого давления в некоторой степени снижают адгезионные свойства модифицированного битума. Гидроксиды Al и Fe, Ca и Mg, карбонаты Ca и Mg минеральной составляющей маслошлама, как известно, повышают адгезию такого модифицированного битума к минеральной подложке.

И, наконец, с введением маслошлама возможно производить приготовление битумно-минеральной композиции при температуре на 20...30^oC ниже, чем на неактивированных компонентах (ГОСТ 9128-84. Смеси асфальтобетонные дорожные, аэродромные и асфальтобетон. Технические условия), что способствует снижению энергозатрат. (Гезенцвей Л. Б. Дорожные асфальтобетоны. - М.: Транспорт, 1985, с. 350)

Составы битумоминеральных композиций представлены в таблице 1, физико-механические показатели приведены в таблице 2.

Битумоминеральные композиции испытывали по методикам, изложенным в ГОСТ 12801-84. Смеси асфальтобетонные дорожные, аэродромные и асфальтобетон.

Эксплуатационные характеристики оценивались по следующим основным показателям:

теплостойкости (по температуре размягчения модифицированного битума);

трещиностойкости (по температуре хрупкости модифицированного битума);

адгезии битумоминеральной композиции.

Составы битумоминеральных композиций отличаются от прототипа стабильными прочностными (деформационными) характеристиками при более высоких положительных и более низких отрицательных температурах, но в составе N1 (табл. 2) модифицированный битум не обладает существенно улучшенными показателями температуры хрупкости и температуры размягчения и, следовательно, незначительно повышает тепло- и трещиностойкость битумоминеральной композиции, а в составе N5 модифицированный битум снижает адгезионные свойства битумоминеральной композиции за счет, очевидно, передозировки смеси полиэтилена высокого давления и низкого давления. Составы N 2, 3 и 4 следует считать оптимальными.

Они полностью отвечают поставленной технической задаче и имеют следующие преимущества перед прототипом. Повышаются показатели температуры размягчения и температуры хрупкости модифицированного битума, за счет чего улучшаются показатели тепло- и трещиностойкости, а значит расширяется температурный диапазон работоспособности битумоминеральной композиции, повышается ее качество и долговечность.

Таким образом, проведенный заявителем анализ по научно-техническим и патентным источникам информации позволили выявить отличительные признаки в заявительном техническом решении, следовательно, заявленный способ приготовления битумополимерной смеси удовлетворяет критерию изобретения "Новизна".

В обнаруженной информации отсутствуют сведения об указанном техническом результате, из нее не выявляется влияние отличительных признаков на достижение технического результата, следовательно данное техническое решение удовлетворяет критерию "Изобретательский уровень"

Критерий изобретения "Промышленная применимость" подтверждается тем, что использование предлагаемой битумоминеральной композиции позволит найти широкое применение многотоннажным отходам предприятий автомобилестроения и изоляционных материалов, утилизация которых диктуется назревшими экологическими проблемами. Внедрение предлагаемого решения не потребует капитальных затрат.