RU2063990C1

RU2063990C1 - Binding agent applicable in highway engineering

Info

Publication number: RU2063990C1
Application number: RU93036686A
Authority: RU
Inventors: С.В. Казначеев; С.И. Романов; В.И. Молодцова; Э.И. Новиков; Л.Н. Кривенко; В.И. Легкоступ
Original assignee: Волгоградская государственная архитектурно-строительная академия; Государственное предприятие "Волгоградавтодор"
Priority date: 1993-07-15
Filing date: 1993-07-15
Publication date: 1996-07-20

Abstract

FIELD: road-building materials, asphalt-concrete mixtures, black broken stone, and preparation of structural layers of pavement by impregnation and surface treatment of pavement. SUBSTANCE: binding agent applicable in highway engineering contains bitumen and 1.0-1.5 mas.% of wastes of production of aniline-aniline resin with amine number not below 150. Binding agent has needle penetration depth at 25 C, 0.1 70-72, and at 0 C 21-22, softening temperature is 47-48 C. Saturation with water of asphalt-concrete made on the binding agent is 3.7-3.9 vol.%, water-resisting factor is 0.97, and compression strength at 20 C is 3.10-3.20 MPa. EFFECT: higher efficiency. 2 tbl

Description

Заявляемое изобретение относится к области дорожно-строительных материалов, а именно к составу вяжущего, и может бить использовано для приготовления асфальтобетонных смесей, черного щебня, устройства конструктивных слоев дорожных одежд методом пропитки и устройства поверхностной обработки дорожных покрытий. The claimed invention relates to the field of road-building materials, namely, to the composition of the binder, and can be used for the preparation of asphalt mixtures, crushed stone, the device of the structural layers of pavement by impregnation and surface treatment of road surfaces.

Известно вяжущее для дорожного строительства, включающее битум и добавку. Known astringent for road construction, including bitumen and additive.

Недостатком известного вяжущего является то, что использование в качестве добавки анионного поверхностно-активного вещества ПАВ снижает активность его сцепления с кислыми горными породами минеральным заполнителем, что не обеспечивает достаточной водостойкости и сдвигоустойчивости полученной битумоминеральной смеси. A disadvantage of the known binder is that the use of an anionic surfactant as an additive surfactant reduces the activity of its adhesion to acidic rocks with mineral aggregate, which does not provide sufficient water resistance and shear stability of the obtained bitumen-mineral mixture.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к заявляемому изобретению является вяжущее для дорожного строительства, включающее битум и аминный активатор адгезии. The closest in technical essence and the achieved result to the claimed invention is an astringent for road construction, including bitumen and amine adhesion promoter.

Преимуществом вяжущего указанного состава является то, что катионная добавка аминный активатор адгезии улучшает адгезионные свойства вяжущего и повышает водостойкость получаемых асфальтобетонных смесей, конструктивных слоев дорожных одежд, устраиваемых с применением вяжущего, и сдвигоустойчивость. An advantage of the binder of the specified composition is that the cationic additive amine activator of adhesion improves the adhesive properties of the binder and increases the water resistance of the resulting asphalt mixes, structural layers of pavements arranged using a binder, and shear resistance.

Недостатком вяжущего по прототипу является то, что использование в качестве аминного активатора адгезии ингибитора отложения солей ИОМС-1 обеспечивает сравнительно высокое водонасыщение получаемых смесей 4,4-6,0% недостаточную водостойкость и сдвигоустойчивость. The disadvantage of the binder of the prototype is that the use of an inhibitor of salt deposition IOMS-1 as an amine activator of adhesion provides a relatively high water saturation of the resulting mixtures of 4.4-6.0%, insufficient water resistance and shear resistance.

Задачей заявляемого изобретения является повышение качества вяжущих, а именно адгезионных свойств и эластичности, расширение их ассортимента, а также утилизация и нейтрализация вредных отходов промышленного производства. The task of the invention is to improve the quality of binders, namely, adhesive properties and elasticity, expanding their assortment, as well as utilizing and neutralizing harmful industrial wastes.

Сущность заявляемого изобретения заключается в том, что вяжущее для дорожного строительства, включающее битум и аминный активатор адгезии, в качестве аминного активатора адгезии содержит отход производства анилина - анилиновую смолу с аминным числом не ниже

в количестве 1,0 1,5 мас.The essence of the claimed invention lies in the fact that the binder for road construction, including bitumen and an amine adhesion activator, contains as an amine activator of adhesion aniline production waste - aniline resin with an amine number of at least

in the amount of 1.0 to 1.5 wt.

Отход производства анилина анилиновая смола или кубовый остаток образуется в процессе выделения (дистиляции) целевого продукта анилина, получаемого каталитическим восстановлением нитробензола. Смола анилина при 20°С с высоким содержанием анилина представляет собой жидкость черного цвета, но консистенция ее может быть и другой пастообразной или густой в зависимости от содержания анилина. Чем больше содержание анилина, тем она более подвижная, менее вязкая. Содержание анилина может колебаться от 15 до 80% С повышением температуры до 80^oС и выше смола становится жидкотекучей.Aniline production waste aniline resin or bottoms is formed during the isolation (distillation) of the desired aniline product obtained by the catalytic reduction of nitrobenzene. The aniline resin at 20 ° C with a high content of aniline is a black liquid, but its consistency may also be other pasty or thick, depending on the content of aniline. The higher the content of aniline, the more mobile, less viscous. The aniline content can range from 15 to 80%. As the temperature rises to 80 ^o C and above, the resin becomes fluid.

Состав смолы анилина, мас. анилин 15-80; циклогексиламин 0-10; толуидин 2-4; дифемиламин 3-20; метафенилендиамин 1-3; о,п-аминофенолы 1-6; едкий натр NаОН 1-3; высококипящие, высокомолекулярные смолистые вещества 6-45. The composition of the resin aniline, wt. aniline 15-80; cyclohexylamine 0-10; toluidine 2-4; diphenylamine 3-20; metaphenylenediamine 1-3; o, p-aminophenols 1-6; caustic soda NaOH 1-3; high boiling, high molecular weight resinous substances 6-45.

Свойства смолы анилина: плотность 1,0-1,25 г/см³; условная вязкость при 20^oС 20-30 сантистоксов; аминное число 150-300

, температура вспышки 90-200^oC; pН 8-12.Properties of aniline resin: density 1.0-1.25 g / cm ³ ; viscosity at 20 ^o C 20-30 centistokes; amine number 150-300

, flash point 90-200 ^o C; pH 8-12.

Использование анилиновой смолы в качестве активатора адгезии в составе вяжущего улучшает сцепление битума с минеральным заполнителем и повышает эластичность вяжущего, что обусловлено содержащимися в ней циклическими ароматическими амилами и смолистыми соединениями сложного состава, содержащими также аминные группы. При смешении смолы с битумам при температуре 120-140^oС происходит химическое взаимодействие анилина с высокомолекулярными соединениями битума, в результате этого свободный анилин в вяжущем не обнаруживается. Образование химических связей аминосодержащих соединений смолы анилина с высокомолекулярными соединениями битума приводит к повышению молекулярной массы и улучшению эластичности вяжущего и сдвигоустойчивости получаемых асфальтобетонных смесей.The use of aniline resin as an adhesion promoter in the binder improves the adhesion of bitumen to the mineral aggregate and increases the elasticity of the binder, which is due to the cyclic aromatic amyls and resinous compounds of a complex composition containing amine groups. When resin is mixed with bitumen at a temperature of 120-140 ^o C, aniline is chemically reacted with high molecular weight bitumen compounds, as a result of which free aniline is not found in the binder. The formation of chemical bonds of amino compounds of aniline resin with high molecular weight bitumen compounds leads to an increase in molecular weight and an improvement in the elasticity of the binder and the shear stability of the resulting asphalt mixtures.

Аминное число смолы анилина должно быть не ниже 150

, т.к. его снижение ниже 150 ухудшает сцепляющие и эластичные свойства вяжущего в сравнении с прототипом.The amine number of aniline resin should be at least 150

because its decrease below 150 worsens the adhesive and elastic properties of the binder in comparison with the prototype.

Содержание анилиновой смолы в вяжущем должно составлять 1,0-1,5% т.к. при содержании смолы выше 1,5% повышается полярность вяжущего, в связи с чем вода легче проникает в зоны контакта вяжущего с минеральным заполнителем. Снижается растяжимость вяжущего при 25^oС и возрастает изменение температуры размягчения после прогрева в сравнении с допустимыми значениями по ГОСТУ, при содержании смолы ниже 1,0% не обеспечивается достаточное сцепление вяжущих с наполнителем.The content of aniline resin in the binder should be 1.0-1.5% since when the resin content is above 1.5%, the binder polarity increases, and therefore water penetrates more easily into the binder contact zones with the mineral aggregate. The binder extensibility decreases at 25 ^o C and the softening temperature changes after warming up in comparison with the acceptable values according to GOST, with a resin content below 1.0%, sufficient adhesion of the binders to the filler is not provided.

Таким образом, предлагаемые отличия сообщают заявляемому объекту новый технический эффект улучшение адгезионных и эластичных свойств вяжущего за счет содержащихся в смоле циклических ароматических аминов и смолистых веществ. Thus, the proposed differences give the claimed object a new technical effect, improving the adhesive and elastic properties of the binder due to the cyclic aromatic amines and resinous substances contained in the resin.

Заявителю неизвестно использование анилиновой смолы для улучшения адгезионных и эластичных свойств вяжущих асфальтобетонных смесей, что свидетельствует о соответствии заявляемого объекта критерию "изобретательский уровень". The applicant is not aware of the use of aniline resin to improve the adhesive and elastic properties of cementitious asphalt mixes, which indicates the compliance of the claimed object with the criterion of "inventive step".

Описываемое вяжущее готовят следующим образом. The described binder is prepared as follows.

В аппарат, снабженный обогревом и мешалкой, загружают битум и анилиновую смолу в количестве 1,0-1,5% на смесь и производят перемешивание при температуре 120-140^oС в течение 40-60 мин до получения однородной массы, а затем полученную смесь при 120-140^oС смешивают с наполнителем, нагретым до 150-170^oС для приготовления асфальтобетонной смеси.Bitumen and aniline resin in an amount of 1.0-1.5% per mixture are loaded into a device equipped with heating and a stirrer and mixing is carried out at a temperature of 120-140 ^o C for 40-60 minutes until a homogeneous mass is obtained, and then the resulting mixture at 120-140 ^o With mixed with a filler, heated to 150-170 ^o With to prepare the asphalt mixture.

Составы вяжущего приведены в табл.1. The binder compositions are given in table 1.

Использовали анилиновую смолу вторичный продукт, полученный в процессе дистиляции анилина при его производстве на Волжском ПО "Оргсинтез" следующего состава: анилин 50% циклогексиламин 5; толуидины 2; дифениламин 10; метафенилендиамин 1; ортоаминофенол 5; NаОН 2; высококипящие, высокомолекулярные смолистые вещества 25. Aniline resin was used as a secondary product obtained during the distillation of aniline during its production at the Volzhsky PO Orgsintez of the following composition: aniline 50% cyclohexylamine 5; toluidines 2; diphenylamine 10; metaphenylenediamine 1; orthaminophenol 5; NaOH 2; high boiling, high molecular weight resinous substances 25.

Свойства смолы анилина: плотность 1,1 г/см²; условная вязкость 300 сантистоксов; аминное число

, температура вспышки 150^o; рН 9,5.Properties of aniline resin: density 1.1 g / cm ² ; conditional viscosity of 300 centistokes; amine number

, flash point 150 ^o ; pH 9.5.

С предлагаемым вяжущим по составам 1,2,3 были приготовлены плотные асфальтобетонные смеси стандартного состава по ГОСТу 9128-84 типа В: щебень 32% песок 57% минеральный порошок 11% вяжущее по составу 1,2,3 6,5% к массе минерального материала. Dense asphalt concrete mixtures of standard composition according to GOST 9128-84 type B were prepared with the proposed binder in compositions 1,2,3: crushed stone 32% sand 57% mineral powder 11% binder in composition 1,2,3 6,5% by weight of mineral material.

Свойства асфальтобетонных смесей по составам 1,2,3 представлены в табл. 2. The properties of asphalt mixtures by compositions 1,2,3 are presented in table. 2.

Таким образом, использование в вяжущем в качестве добавки анилиновой смолы улучшает водостойкость получаемого асфальтобетона и его сдвигоустойчивость, которая характеризуется прочностью при 50^oС, за счет улучшения адгезионных и эластичных свойств вяжущего, что позволяет привести битум из марки БН в марку БНД улучшенного качества. ТТТ1 ТТТ2 ТТТ3Thus, the use of aniline resin as an additive in the binder improves the water resistance of the resulting asphalt concrete and its shear resistance, which is characterized by strength at 50 ^o C, due to the improvement of the adhesive and elastic properties of the binder, which makes it possible to bring bitumen from the BN brand to the BND brand of improved quality. TTT1 TTT2 TTT3

Claims

A binder for road construction, including bitumen and an amine adhesion promoter, characterized in that as an amine adhesion activator it contains aniline production waste aniline resin with an amine number of at least 150 in an amount of 1.0-1.5 wt.