temperaturze powyżej 3 15 C nie mniej niż 40% do lepkości umownej BTA w temperaturze

Transkrypt

1 R Z E C Z P O S P O L IT A PO LSK A (12) OPIS PATENTOWY (19)PL (11) (13)B1 (21) N um er zgłoszenia: U rząd Patentow y (22) D ata zgłoszenia: R zeczypospolitej Polskiej (51) IntC l6: C08L 95/00 E01C 7/24 C10C 3/00 (54)Mieszanka mineralno-bitumiczna do napraw nawierzchni sposobem na zimno" i sposó b wytwarzania mieszanki mineralno-bitumicznej do napraw nawierzchni sposobem "na zimno" (43) Zgłoszenie ogłoszono: BUP 13/93 (45) O udzieleniu patentu ogłoszono: WUP 08/95 (73)Uprawniony z patentu: Instytut Badawczy Dróg i Mostów, Warszawa, PL (72) Twórcy wynalazku: Kazimierz Alama, Warszawa, PL Janusz Zawadzki, Warszawa, PL Zbigniew Niedzielski, Podkowa Leśna, PL Konrad Jabłoński, Warszawa, PL Hanna Walęcka, Warszawa, PL Ryszard Gołaszewski, Białystok, PL Bożena Andraka, Białystok, PL Kazimierz Kowalczyk, Gdańsk, PL PL B1 (57)1. Mieszanka mineralno-bitumiczna do napraw nawierzchni sposobem "na zimno", (57) znam ienna tym, że składa się z % m/m, korzystnie 92-98%, kruszywa mineralnego w postaci grysów, otoczonego lepiszczem bitumicznym i 0-15% m/m, korzystnie 2-8%, wypełniacza mineralnego, przy czym lepiszczem jest emulsja kationowa asfaltu drogowego o penetracji w temperaturze 25 C od x0,1 mm, korzystnie od 60-90x0,1 mm, upłynnionego mieszanką olejów destylującą w temperaturze do 280 C nie mniej niż 20% i w temperaturze powyżej 315 C nie mniej niż 40% do lepkości umownej BTA w temperaturze 25 C 5-100s, korzystnie 15-50s. 4. Sposób wytwarzania mieszanki mineralno-bitumicznej do napraw nawierzchni sposobem "na zimno", znam ienny tym, że kruszywo mineralne zestawia się z dwóch lub trzech sąsiednich frakcji grysów, korzystnie pochodzących z tej samej skały, w proporcji zapewniającej wzajemne klinowanie się ziarn i po wymieszaniu w temperaturze otoczenia dodaje się emulsję kationową asfaltu drogowego o penetracji w temperaturze 25 C od x0,1 mm, upłynnionego mieszanką olejów destylującą w temperaturze do 280 C nie mniej niż 20% i w temperaturze powyżej 3 15 C nie mniej niż 40% do lepkości umownej BTA w temperaturze 25 C 5-1 OOs, korzystnie 15-50s, którą miesza się z kruszywem a po około 1 /4 przewidzianego czasu mieszania dodaje się wypełniacz mineralny i dalej miesza aż do uzyskania całkowitego otoczenia ziarn kruszywa.

2 Mieszanka mineralno-bitumiczna do napraw nawierzchni sposobem "na zimno" i sposób wytwarzania mieszanki mineralno-bitumicznej do napraw nawierzchni sposobem "na zimno" Zastrzeżenia patentowe 1. Mieszanka mineralno-bitumiczna do napraw nawierzchni sposobem "na zimno", zn a- m ienna tym, że składa się z % m/m, korzystnie 92-98%, kruszywa mineralnego w postaci grysów, otoczonego lepiszczem bitumicznym i 0-15% m/m, korzystnie 2-8%, wypełniacza mineralnego, przy czym lepiszczem jest emulsja kationowa asfaltu drogowego o penetracji w temperaturze 25 C od x0,1 mm, korzystnie od 60-90x0,1 mm, upłynnionego mieszanką olejów destylującą w temperaturze do 280 C nie mniej niż 20% i w temperaturze powyżej 3 15 C nie mniej niż 40% do lepkości umownej BTA w temperaturze 25 C 5-100s, korzystnie 15-50s. 2. Mieszanka według zastrz. 1, znam ienna tym, że emulsja kationowa zawiera emulgator typu dwuaminy tłuszczowej w ilości 0,2-0,4 cz. wag. ewentualnie poliaminy tłuszczowej w ilości 0,3-0,6 cz. wag. i charakteryzuje się kwasowością ph od 3 do 5, korzystnie od 3,5 do 4,5, zawartością wody w ilości 35-45%, korzystnie 40-45%, lepkością w temperaturze 20 C poniżej 30 E, korzystnie poniżej 12 E. 3. Mieszanka według zastrz. 1, znam ienna tym, że zawiera wypełniacz aktywizowany, korzystnie emulsją kationową jaką jest otoczone kruszywo w ilości 0,03-1,0, korzystnie 0,5 objętości ziarn wypełniacza. 4. Sposób wytwarzania mieszanki mineralno-bitumicznej do napraw nawierzchni sposobem "na zimno", znam ienny tym, że kruszywo mineralne zestawia się z dwóch lub trzech sąsiednich frakcji grysów, korzystnie pochodzących z tej samej skały, w proporcji zapewniającej wzajemne klinowanie się ziarn i po wymieszaniu w temperaturze otoczenia dodaje się emulsję kationową asfaltu drogowego o penetracji w temperaturze 25 C od x0,1 mm, upłynnionego mieszanką olejów destylującą w temperaturze do 280 C nie mniej niż 20% i w temperaturze powyżej 315 C nie mniej niż 40% do lepkości umownej BTA w temperaturze 25 C 5-100s, korzystnie 15-50s, którą miesza się z kruszywem a po około 1/4 przewidzianego czasu mieszania dodaje się wypełniacz mineralny i dalej miesza aż do uzyskania całkowitego otoczenia ziarn kruszywa. 5. Sposób według zastrz.4, znam ienny tym, że wypełniacz aktywizuje się emisją kationową mieszając go z wodą do uzyskania konsystencji ciastowatej i następnie z emisją w ilości od 0,03 do 1,0, korzystnie 0,5 objętości ziarn wypełniacza i miesza się aż do uzyskania jednorodności. 6. Sposób według zastrz.4 albo 5, znam ienny tym, że jako wypełniacz stosuje się mączkę ze skał wapiennych ewentualnie popiół lotny. * * * Przedmiotem wynalazku jest mieszanka mineralno-bitumiczna do napraw nawierzchni sposobem "na zimno" i sposób wytwarzania tej mieszanki. Dotychczas w kraju uszkodzenia nawierzchni w postaci ubytków wypełnia się asfaltem lanym ewentualnie mieszanką mineralno-bitumiczną zagęszczaną sposobem "na zimno" lub metodą utrwalania. Sposoby te są technicznie niedogodne z następujących powodów: - przy stosowaniu asfaltu lanego, który wytwarzany jest w specjalnym kotle mieszającotransportującym o pojemności około 2 m3 przez okres co najmniej 8 h, cała wyprodukowana

3 ilość powinna być wykorzystana w stanie gorącym, to jest w tym samym dniu, bezpośrednio po wytworzeniu. - przy stosowaniu mieszanek mineralno-bitumicznych, zagęszczanych na gorąco, które są produkowane w specjalnych wytwórniach o wydajności od 25 do 250 ton na godzinę również konieczne jest wykorzystanie każdej wyprodukowanej partii bezpośrednio po wytworzeniu, tj, w tym samym dniu przed ostygnięciem a poza tym uformowanie warstwy z tej mieszanki wymaga natychmiastowego zagęszczenia odpowiednim walcem drogowym. - przy stosowaniu do napraw metody utrwalania powierzchniowego wymagane jest dostarczenie na miejsce wbudowania oddzielnie kruszywa i oddzielnie lepiszcza w specjalnej skrapiarce. Trudnością w stosowaniu tych znanych metod napraw jest wymaganie aby temperatura otoczenia była dodatnia, a miejsca naprawiane były suche i dodatkowo dla utrwaleń powierzchniowych w przypadku stosowaniu lepiszczy innych niż emulsje, konieczne jest wykonywanie napraw w temperaturach otoczenia odpowiednio wysokich, zależnie od lepkości stosowanego lepiszcza. Do wykonywania napraw doraźnych nawierzchni drogowych nawet w porze zimowej, tj. w okresie gdy nie produkuje się standardowych mieszanek mineralno-bitumicznych ani też standardowych lepiszczy bitumicznych jak również nie wykonuje się powierzchniowych utrwaleń, najbardziej przydatna jest mieszanka mineralno-bitumiczna o właściwościach eksploatacyjnych nie gorszych od mieszanek uzyskiwanych wyżej opisanymi metodami ale nadająca się do magazynowania, co najmniej przez kilka tygodni, w pryzmach lub w szczelnych pojemnikach po kilkadziesiąt kilogramów i nadająca się do wbudowania w miejscach uszkodzeń i ubytków nawierzchni bez podgrzewania. Mieszanka ta powinna nadawać się do zagęszczania lekkim sprzętem ręcznym lub mechanicznym. W innych krajach europejskich stosowane są do tego celu mieszanki mineralno-bitumiczne nie skawalające się podczas magazynowania. Mieszanki te wytwarza się w ten sposób, że kruszywo mineralne bez wypełniacza otacza się asfaltem drogowym upłynnionym olejem pochodzenia naftowego lub asfaltem drogowym fluksowanym olejem pochodzenia węglowego zwykle w temperaturze około 70 C. Mieszanki te mogą być magazynowane w stanie nie skawalonym do kilku tygodni w pryzmie kilkudziesięciu tonowej. Okres magazynowania zależy od intensywności odparowania zastosowanego upłynniacza - oleju. Mieszanki tego rodzaju, wyprodukowane z zastosowaniem jako lepiszcza drogowego asfaltu upłynnionego olejem frakcji naftowej, były w Polsce doświadczalnie stosowane do napraw nawierzchni drogowych w latach sześćdziesiątych jednak nie rozpowszechniono tej metody, głównie z powodu zwiększonych zagrożeń bezpieczeństwa pracy i niezadowalających parametrów jakościowych, zwłaszcza nadmiernego starzenia. W krajach, w których ze względu na łagodny klimat możliwe jest stosowanie do wytwarzania mieszanek nie skawalających się kruszywa jednofrakcyjnego, bez stawiania ograniczenia odnośnie do wielkości wolnej przestrzeni, są również używane zamiast asfaltów upłynnionych lub fluksowanych asfaltowe emulsje wodne, zwłaszcza kationowe. Niedogodnością tej metody jest występowanie przedwczesnego rozpadu emulsji w przypadku zróżnicowanego pod względem chemicznym kruszywa lub większego zróżnicowania uziamienia kruszywa i w następstwie brak otoczenia błonką lepiszcza ziarn grubych oraz utrata urabialności mieszanki. Przeprowadzone prace laboratoryjno-badawcze wykazały, że można wytworzyć mieszankę mineralno-bitumiczną do napraw nawierzchni sposobem na zimno, spełniającą wymagania eksploatacyjne i nadającą się do magazynowania, z kruszywa, lepiszcza bitumicznego i wypełniacza, pod warunkiem właściwego dobrania składu mieszanki mineralnej i zastosowania do otoczenia jej składników specjalnego lepiszcza zgodnie z wynalazkiem. Mieszanka według wynalazku składa się z % m/m, korzystnie 92-98%, kruszywa mineralnego w postaci grysów, otoczonych lepiszczem bitumicznym i 0-15% m/m, korzystnie 2-8%, wypełniacza mineralnego, przy czym lepiszczem jest emulsja kationowa asfaltu drogowego o penetracji w temperaturze 25 C od x0,1 mm, korzystnie od 60-90x0,1 mm, upłynnionego mieszanką olejów destylującą w temperaturze do 280 C nie mniej niż 20% i w

4 temperaturze powyżej 315 C nie mniej niż 40% do lepkości umownej BTA w temperaturze 25 C 5-100s, korzystnie 15-50s. Emulsja kationowa zawiera emulgator typu dwuaminy tłuszczowej w ilości 0,2-0,4 cz. wag. ewentualnie poliaminy tłuszczowej w ilości 0,3-0,6 cz, wag. i charakteryzuje się kwasowością ph od 3 do 5, korzystnie od 3,5 do 4,5, zawartością wody w ilości 35-45%, korzystnie 40-45%, lepkością w temperaturze 20 C poniżej 30 E, korzystnie poniżej 12 E. Korzystne jest, aby mieszanka mineralno-bitumiczna zawierała wypełniacz mineralny aktywizowany, korzystnie emulsją kationową tą, którą jest stosowana do otoczenia kruszywa. Aktywizację wypełniacza wykonuje się mieszając go z wodą do uzyskania konsystencji ciastowatej i następnie z emulsją w ilości od 0,03 do 1,0, korzystnie 0,5 objętości ziarn wypełniacza i miesza się aż do uzyskania jednorodności. Sposób wytwarzania mieszanki mineralno-bitumicznej polega na tym, że kruszywo mineralne zestawia się z dwóch lub trzech sąsiednich frakcji grysów, korzystnie pochodzących z tej samej skały, w proporcji zapewniającej wzajemne klinowanie się ziarn i po wymieszaniu w temperaturze otoczenia dodaje się emulsję kationową asfaltu drogowego, którą miesza się z kruszywem a po około 1/4 przewidzianego czasu mieszania dodaje się wypełniacz mineralny i dalej miesza się aż do uzyskania całkowitego otoczenia ziarna kruszywa. Jako wypełniacz stosuje się mączkę ze skał wapiennych ewentualnie popiół lotny. Mieszanki wykonane według wynalazku magazynowane w okresie nawet dłuższym niż trzy miesiące w pryzmach lub w workach foliowych były urabialne i nadawały się do formowania warstw w miejscach naprawianych ubytków nawierzchni drogowych bez podgrzewania. Wykonane naprawy nie odkształcały się pod wpływem ruchu samochodowego i nie zaobserwowano odmycia lepiszcza z ziarn kruszywa. Przykłady Przykładowe składy mieszanek i ich właściwości przedstawia tabela Lp Skład i ocena mieszanki Oznaczenia mieszanki Składniki i właściwości mieszanki Skład w cz.wag. suchej masy-bez wody Mieszanka grysów: bazalt. 2/4 mm i 4/6,3 mm suchych lub wilgotnych Mieszanka sucha z grysów 2/4 mm i 4/6,3 mm uzyskanych z kruszenia żwiru Mieszanka wilgotna z grysów 2/4 mm i 4/6,3 mm uzyskanych z kruszenia żwiru Lepiszcze asfaltowe z emulsji kationowej Wypełniacz wapienny aktywizowany lepiszczem asfaltowym z emulsji kationowej Właściwości Otoczenie lepiszczem ziarn kruszywa całkowite całkowite całkowite całkowite częściowe 2.2. Urabialność po wytworzeniu do formowania warstwy sposobem "na zimno" b. dobra dobra b. dobra dobra zła 2.3. Urabialność po 4 tygodniach magazynowania w pojemniku do formowania warstwy sposobem "na zimno" b. dobra dobra dobra dobra zła 2.4. Odmycie lepiszcza z ziarn kruszywa po 5 min. gotowania w wodzie mieszanki poddanej 7 cyklom zamrażania Stabilność mieszanki po wbudowaniu w nawierzchnię dobra dobra dobra dobra -

5 Emulsja zastosowana w przykładach składała się z 46 cz. wag. asfaltu D 70, 14 cz. wag. mieszanki olejów destylującej 28% w temp. poniżej 280 C i 56% w temp. powyżej 315 C, 40 cz. wag. wody, 0,3 cz. wag. dwuaminy i 0,2 cz. wag. HC1. Emulsja charakteryzowała się kwasowością ph=4,1, lepkością 7 E, przyczepnością do bazaltu 100%, czasem rozpadu na piasku kwarcowym poniżej 5 minut.

6 Departament Wydawnictw UP RP. Nakład 90 egz. Cena 1,50 zł