PL95929B1 - Mieszanka bitumiczna,zwlaszcza asfaltowa do budowy nawierzchni drogowej,przeciwdzialajacej oblodzeniu i roztapiajacej snieg - Google Patents

Description

Przedmiotem wynalazku jest mieszanka bitumi¬ czna zwlaszcza asfaltowa do budowy nawierzchni drogowej, przeciwdzialajacej oblodzeniu i rozta¬ piajjacelj snieg.Jak wiadomo gololedz powstaje w temperaturze —8^-2°C odpowiednio do wzglednej wartosci wil¬ gotnosci powietrza. Najwieksze opady sniegu wy¬ stepuja równiez w tym zakresie temlpera:tiur. Poni¬ zej temperatury —8°C wilgotnosc powietrza jest zbyt miala do wytworzenia lodowej pokrywy na powierzchni drogi. Równiez opady sniegu sa mniej¬ sze.Do przeciwdzialania tworzeniu sie gololedzi i po¬ krywy snieznej, szczególnie na mostach, stosowa¬ no ogrzewane nawierzchnie drogowe, przy czym ogrzewanie nastepowalo za pomoca osadzonych w nawierzchni grzejników elektrycznych lub rur z przeplywajaca goraca wdda. Tego typu urzadzenia sa kosztowne i zuzywaja energie, doprowadzana z zewnatrz.Znane jest równiez posypywanie powierzchni ulic sola, np. chlorkiem wapnia lub sodu, które sa silnie higroskopijne i obnizaja temperature za¬ marzania wody.Dzialanie rozsypywanej soli trwa jednakze krót¬ ko, poniewaz przejezdzajace pojazdy odrzucaja sól na pobocze i woda zawierajaca sól scieka z uli¬ cy.Z opisu patentowego Wielkiej Brytanii nr 433957 znane jest stosowanie higroskqpijnych soli np. bezwodnego chlorku magnezu w srodku wiazacym, zabiegajacym natychmiastowemu dostepowi wody.Srodkiem wiazacym moze tu byc wosk, parafina [Lub podobne substancje. Chlorek magnezu w ilosci 0,2—0,6 kg/m2 powierzchni, a wiec w bardzo du¬ zej ilosci, moze byc równiez wedlug tej publikacji po wysypaniu na powierzchni jezdni pokrytty war¬ stwa smolowa i przywalcowany. Innym sposobem stosowania chlorku magnezu do zapobiegania ob¬ lodzeniu jezdni jest wzmiankowane w cytowanym opisie patentowym nanoszenie w stanie goracym przygotowanej uprzednio mieszaniny soli, masy bitumicznej i drobnego zwiru na powierzchnie drogowa. Równiez opisano tam stosowanie jako wykladziny drogowej w stanie goracym mieszani¬ ny materialu bitumicznego i soli.Podstawowym celem jednak tych wszystkich za¬ biegów jest, aiby uzyta sól byla otoczona masa bitumiczna stanowiaca srodek wiazacy. Sposób ten nie zdal jednak egzaminu praktycznego ze wzgledu zarówno na pracochlonnosc stosowania, jak i mala skutecznosc. iCelelm wynalazku jest usuniecie wymienionych niedogodnosci, a zadaniem technicznym wiodacymi do tego celu jest opracowanie - mieszanki do budo¬ wy nawierzchni drogowej zwyklym sposobem i bez odrebnych etapów posrednich, zawierajacej równomiernie rozlozone czastki substancji, czyn¬ nych pod dzialaniem wilgoci jedynie na powierz- cihni driogi tak, aby osadzone we wnetrzu nawie- 95 9293 95929 4 rzchni substancje nie tracily przedwczesnie swojej aktywnosci w wyniku dzialania dyfundujacej w glab wilgoci.Mieszanka do budowy nawierzchni, zawierajaca zaopatrzone w wodoszczelna otoczke czasitki roz¬ mrazajacych substancji czynnych w postci reagu¬ jacych z woda halogenków polega wedlug wynalaz¬ ku na tym, ze w sklad substancji czynnych oprócz halogenku, zwlaszcza chlorku wapnia, wchodzi wo- ddrotlenek metalu alkalicznego, zwlaszcza wodoro¬ tlenek sodu, oraz dodatkowo ewentualnie wodoro¬ tlenek wapnia, a otoczke czastek stanowi warst¬ wa wysychajaca oleju, zwlaszcza przygotowanego deju lnianego i/lub znana blona z tworzywa sztu¬ cznego, zwlaszcza octanu winylu, alkoholu poliwi¬ nylowego, zywicy epoksydowej lub akrylowej, przy czym stosunek wagowy halogenku do wodorku metalu alkalicznego w mieszance wynosi 1:15—20, a laczna zawartosc substancji czynnych w mieszan¬ ce wynosi Z—7V# wagowych.Najwiekszy zewnetrzny wymiar czastek substan¬ cji czynnych wynosi w przyblizeniu 2^10 mm, a srednica czastek wynosi okolo 2—7 mm..-Grubosc otoczki substancji czynnych moze wyno¬ sic korzystnie od kilku mikronów do kilku dzie¬ sietnych czesci milimetra. Korzystne jest równiez Jesli dodatek susfcancji czynnych do mieszanki skla- da sie z okolo 5 czesci wagowych wodorotlenku sodu, okolo 95 czesci wagowych chlorku wapnia i mniej niz 0,2 czesci wagowych wodorku wapnia.Wodorek wapnia w powyzszym skladzie moze byc stosowany jako dodatek bez otoczki.Mieszanke wedlug wynalazku wytwarza sie w ten sposób, ze wymieniona surowce do budowy nawierzchni drogowej miesza sie na miejscu bu- nymi w stosunku odpowiadajacym miejscowym warunkom geograficznym i klimatycznym. Jest to niezwykle korzystne, poniewaz zawartosc dodatku* substancji czynnych mozna optymalnie dostosowac do warunków zewnetrznych, które np. zaleza od tego, czy nawierzchnia drogi ukladana jest na moscie, na odcinku lesnym, w górach czy na rów¬ ninie. Poniewaz w wiekszosci przypadków dla kaz¬ dego odcinka drogi znana jest srednia roczna wielkosc opadów deszczu lub sniegu i wartosc temperatury, to biorac pod* uwage wlasciwosci surowców podstawowych do wytwarzania mieszan¬ ki bitumicznej mozna dosc dokladnie wyliczyc' optymalny sklad mieszanki w zakresie substancji czynnych jako funkcje tych warunków i^ rodzaju stosowanych substancji.Przykladowo wiadomo, ze zalezne od tempera¬ tury wspólczynniki dyfuzji dla bitumu sa zawsze rzedu lKlO-8 gramów na centymetr grubosci, na cm8 powieirzchni, na godzine dla róznicy cisnien 1 mm slupa rteci.Przedmiot wynalazku uwidoczniono przykladowo na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia w prze¬ kroju pionowym odcinek górnej warstwy nawierz¬ chni drogowej, zlbudowanej przy uzyciu mieszanki /wedlug wynalazku, fig. 2 — w powiekszonej skali wycinek nawierzchni wedlug fig. 1, fig. 3 zas — sohemalt obrazujacy niektóre etapy procesu wy^ tWarzania mieszanki wedlug wynalazku. Górna warstwa 1 nawierzchni drogowej, wytworzona we¬ dlug wynalazku z mieszanki któraj grubosc wynosi okolo 4—6 cm, zawiera trzy rodzaje pojedynczych czastek' 2, 3 i 8, które sa równomiernie rozproszone w surowcu podstawowym, na przyklad w miesza¬ ninie asfaltu z piaskiem. Te pojedyncze czastki 2, 3 i 8 miesza sie z surowcem podstawowym przed ukladaniem nawierzchni drogowej.Mieszanka wedlug wynalazku dziala w nastepu- ló jacy sposób.Znany jest fakt, ze drogi o srednim natezeniu ruchu sa zwykle poddawane scieraniu, które zmniejsza ganubosc nawierzchni o okolo 5—10 cm w ciagu roku. Z poczatkiem uzytkowania nawierz- chni otoczka 7 czastek osadzonych w najwyzszej warstwie nawierzchni zastaje w procesie scierania otwarta od góry, jak to schematycznie przedsta¬ wiono na rys. 2 i jadro czastki zawierajace aktyw¬ na substancje styka sie z para wodna zawarta w *o powietrzu, z woda deszczowa lub ze sniegiem.Silnie higroskopijny wodorotlenek sedu rozpusz¬ cza sie, egzotermicznie i snieg w bliskim otoczeniu czasteczki zaczyna topniec. Woda powstala w ten sposób styka sie z równiez silnie higroskopijnym chlorkiem wapnia, który jest zawarty w jadrach sasiednich czastek, równiez pozbawionych czesci otoczki w procesie scierania.Temperatura zamarzania wody obniza sie przy tym znacznie a wokól miniaturowych zaglebien w nawierzchni, w których znajduja sie krysztaly chlorku wapnia, zaczyna gromadzic sie woda o wysokiej zawartosci soli, która powoli rozprze¬ strzenia sie na cala powierzchnie drogi i skutecznie zapobiega gololedzi. 85 Odpowiednio do zuzywania sie nawierzchni przez scieranie, pojawiaja sie na powierzchni drogi wciaz nowe, uprzednio glebiej polozone czastki, które uczynniaja sie skutkiem starcia ich otoczki, tak ze skutecznosc rozmrazania pozostaje praktycznie 40 stala w ciagu calego okresu eksploatacji nawierz¬ chni drogi.Znaczna czesc znajdujacych sie pod powierzchnia drogi czasteczek jest calkowicie otoczona otoczka 7 nLeiprzepusziczalna dla wody i odporna na dzialanie 45 substancji rozmrazajacej. Z tego powodu czynne substancje zawarte w tych czastkach nie moga przedwczesnie stykac sie z woda_ dyfundujaca wiglab nawierzchni drogi i ich aktywnosc jest jak¬ by zakonserwowana do czasu, az starcie nawierz- 50 chni osiagnie odpowiedni stopien.Zaglebienia, tworzace sie w wyniku scierania otoczek czastek na powierzchni drogi, jak równiez w wyniku czesciowego rozpuszczania sie jadra czastek, sa bardzo male, praktycznie tworzace ka- 55 maliki kapilarne. Zapobiega to szybkiemu wymy¬ slaniu aktywnych substancji jader czastek w okre¬ sie panowania wyzszych temperatur, które wyklu¬ czaja powstawanie pokrywy snieznej lub golole¬ dzi, a wiec szczególnie w lecie, w wyniku dzia¬ no lania wilgoci lub nawet gwaitciwmago delsziczu. Na¬ wet juz calkowicie wyplukane jadra czastek moga pozostac aktywne, gdyz pozostalosci soli krystali¬ zuja w zaglebieniach od nowa po wyschnieciu drogi tworzac nawierzchnie nadal do dzialania. 65 Wybór chlorku wapnia uzasadnia zarówno ana-5 - 95929 6 liza gospodarcza, jak i to, ze sól ta doskonale nadaje sie do wymienionego celu, poniewaz naj¬ silniej obniza temperature zamarzania wódy, piroces rozpuszczenia jej w wodzie przebiega egzotermicz¬ nie, jest 'bardzo higroskopijna i przy suszeniu krystalizuje jako hydrat lub jego mieszanina z woda. Wodorcltlenek sodu jest równiez 'bardzo korzystny zaróiwno zo wzglejdu ma .cene, jak równiez ze wzgledu na wlasciwosci; szczególnie wydzielenie ciepla przy rozpuszczeniu w wodzie oraz higroskopijnósc. W czasie hydrolizy chlcrku wapnia powstaja jony chlorowe, a przy hydrolizie 'wodorotlenku sodu powstaja jony sodowe, które przyczyniaja sie do obnizenia temperatury krzep¬ niecia wody.Wybór mieszaniny chlorku wapnia i wodoroltlen- ku sodu jako aktywnych substancji rozmrazaja¬ cych, zajpewnia' szczególnie trwale i dlugookresowe dzialanie rozihrazajace. To dzialanie zostaje jeszcze wzmocnione przez dodatek czastek wodorku wap¬ nia, poniewaz wodorek wapnia reaguje z woda równiez w niskich temperaturach.Jako substancja rozmrazajaca moga byc zamiast wyróznionego chlorku walpnia uzyte równiez: bro¬ mek lub jodek wapnia, albo inne odpowiednie chlorki, bromki lub jodki, podczas gdy zamiast wodorotlenku sodu mozna uzyc innych odpowied¬ nich wodorotlenków lulb ich mieszanin albo in¬ nych substancji, które pod dzialaniem wilgoci wy¬ kazuja dzialania egzotermiczne.Jest rzecza istotna, aby krysztaly soli i czastki wodorotlenku byly pokryte otoczka, dla zapobie¬ gniecia przedwczesnej hydrolizie lulb innym re¬ akcjom pod dzialaniem wilgoci iczastek osadzonych we wnetrzu nawierzchni. Otoczka 7 musi byc wiec nieprzepuszczalna dla wody i odporna zaróiwno na chemiczne wplywy substancji w niej zawarltych, jak i na temperature jaka uzyskuje mieszanina ¦ podczas jej;.przygotowania w celu naniesienia :na drcge w postaci nawierzchni. Temperatura ta na ogól wynosi najwyzej 150oC. Szczególnie korzyst- nym maiterialem na Otoczki okazal sie wysychajacy^ alej roslinny, szczególnie olej lniany, przede wszy^ stkirn gotowany olej lniany (tak zwany zageszczo¬ ny) lub pokost lniany, jednakze mozna równiez uzyc na przyklad oleju sojowego.Jako material na otoczki mozna uzyc odpowied¬ nie tworzywa sztuczne, na przyklad na bazie odta- nu etylu, alkoholu poliwinylowego, zywicy epoksy¬ dowej lub akrylowej, jako material na otoczki moze byc uzyta równiez odjppwiednia pochodna ropy naftowej, która nie atakuje bitumu surowca podstawowego. Zaleznie od materialu^ grubosc otoczki wynosi okolo 10-8—10_1 mim.Przyklad wykonania wynalazku wyjasniono bli¬ zej na fig. 3, na którym schematycznie przedsta¬ wiono wytwarzanie czastek mieszanki. W zbiorniku , miesza sie 94,5—05 czesci wagowych krysztalów chlorku wapnia i 5—5,5 czesci wagowych wodoro¬ tlenku sodu. Wystepujaca reakcja pewnej ilosci czastek z wytworzeniem chlorku sodu i wodoro¬ tlenku wapnia jest bez ilosciowego znaczenia. Ze zbiornika 10 mieszanine czastek przenosi sie za pomoca przenosnikia tasmowego U, perforowanego lub wykonanego z -siatki, przez pojemnik z kapiela oleju lnianego.Po wyprowadzeniu czastek z kapieli olej czescio¬ wo odcieka sam, czesciowo zas skutkiem wibracji tasmy przenosnika spowodowanej niewidocznym na rysunku urzadzeniem wibracyjnym, które przy¬ spiesza proces odciekania i poprawia rozlozenie czastek na powierzchni przenosnika. Grubosc war¬ stwy olejowej wynosi zazwyczaj tylko kilka rni- kronów. W celu przyspieszenia procesu suszenia otoczki olejowej przenosnik tasmowy 11 moae przechodzic jeszcze przez suszarke tunelowa 13, wyposazona przykladowo w promiennikipodczea wieni. Przyspieszenie procesu suszenia nie* jest jednak konieczne. Po wyjsciu z suszarki tu¬ nelowej 13 czastki z otoczka olejowa przenosi sie do zbiornika 14 lub do mieszanki, gdzie zostaja równomiernie zmieszane ze sproszkowanyim wodor¬ kiem wapnia. ¦ ¦- ^ "*.'¦¦' Zawartosc wodorku wapnia wynosi okolo 0,2 iczesci wagowych na 100 czesci wagowych wyjscio¬ wej mieszaniny chlorku wapnia i wodorotlenku sodu. Galy proces przygotowawczy powinien prze¬ biegac" przy bardzo malej wilgotnosci* pdwie- trza. • ; % Zamiast zanurzania w kapieli czastek przezna- iczonych do pokrycia otoczka, mozna je w tym celu poddac opryskiwaniu. W tym celu czaslflri substancji przeznaczone do pokrywania, umiesza sie w zadanych proporcjach w mieszance, do któ¬ rej wtryskuje sie ciekly surowiec za pomoca dysz lub pistoletów natryskowych, z tym, ze wodorek rwapnia dodaje sie na koncu procesu.Gotowa mieszanine umieszcza sie w odpowied- nich pojemnikach lub workach i transportuje na budowe, gdzie dodaje sie ja do podstawowego surowca mieszanki bezposrednio przed polozeniem nawierzchni. Podczas mieszania dodatków i surow¬ ca podstawowego moze ox^ywiseie pewna liczba *o czastek zostac usz^ ewentu¬ alnie moze miec uszkodzona otoczke. Równiez podczas ukladania mieszanki przy uzyciu typo¬ wych wityaiocr&w i^z^iataiczy znajdujace sie ma powierzchni czastki krusza sie lub uszkadzaja sie 45 ich otoczki, tak ze na swiezo polozonej nawierzch- . ni odrazu znajduje sie pewna liczba czynnych czastek. Nie jest to jednak wada, wprost przeciw¬ nie, jest pozadane, aby dzialanie rozmrazajace mialo miejsce od razu na swiezo ulozonej nawie- 50 rachni Wieksza ózesc osadzonych w masie na¬ wierzchni czastek ppaostaje vjednakze chroniona przez nieprzepuszczalne dla wody, nieuszkodzone otoczki.Galkowita ilosc dodatków rozmrazajacych, wpro- 55 wadzonych do mieszanki i ich itfzajamny stosu¬ nek, zaleza od rodzaju i natezenia ruchu kolowego, jak równiez od warunków Mimatycznych miejsca budowy odcinka drogi.W najczesciej wystetEhijacych warunkach, uzywa 60 sie cztery do pieciu czesci wagowych dodatków rozmrazajacych na 100 czesci wagowych materialu podstawowego. Dodatek pieciu czesci wagowych materialów rozmrazajacych do 100 czesci wagowych znianej i uzywanej zwykle do ukladania nawierz- 65 chnli drogowej mieszanki bitumicznej dal bardzo7 95929 8 * dobre wyniki. Mieszanke dodatków roz-mirazaja- cych dodano bezposrednio przed ulozeniem mate¬ rialu na miejscu budowy zwyklym sposobem do mieszanki bitumicznej podgrzanej do 150°C w 'mieszarce slimakowej.Czastki z otoczka moga miec wewnetrzna otoczke z warstwy olejowej, np. z oleju lnianego lub po¬ kostu lnianego, a nastepnie byc pokryte zewnetrz¬ na otoczka z tworzywa sztucznego. W tym oelu jadra czastek zanurza sie najpierw do kapieli ole¬ jowej, a nastepnie do kapieli z cieklego tworzywa sztucznego, ewentualnie spryskuje sie kolejno ole¬ jem i tworzywem sztucznym. PL

Claims (5)

1. Zastrzezenia patentowe 1. Mieszanka bitumiczna, zwlaszcza asfaltowa do budowy nawierzchni drogowej przeciwdzialajacej oblodzeniu i roztapiajacej snieg zawierajaca za¬ opatrzone w wodoszczelna otoczke czastki rozmra¬ zajacych substancji czynnych w postaci reaguja¬ cych z woda halogenków, znamienna tym, ze w sklad substancji czynnych oprócz halogenku, zwla¬ szcza chlorku wapnia wchodzi wodorotlenek me¬ talu alkalicznego, zwlaszcza wodorotlenku sodu, oraz dodatkowo ewentualnie wodorek wapnia, a otoczke czastek stanowi warstwa wysychajacego oleiju, zwlaszcza przegotowanego oleju lnianego lub znana blona z tworzywa sztucznego, zwllasz- 5 cza octan winylu, alkoholu poliwinylowego, zywi¬ cy epoksydowej lub akrylowej, przy czym stosunek wagowy halogenku do wodorotlenku metalu alka¬ licznego w mieszance wynosi 1:15—i20, a laczna zawartosc substancji czynnych w mieszance wyno- 10 Bi 2—7°/o wagowych.
2. 2. Mieszanka wedlug zaiste. 1, znamienna tym, ze najwiekszy wymiar zewnetrzny czastek substan¬ cji czynnych wynosi w przyblizaniu 2—10 mm, a srednica czastek wynosi okolo 2—7 mim.
3. 3. Mieszanka wedlug zastirz. 1, znamienna tym, 15 ze gnubosc otoczki wynosi od kilku mikronów do kilku dziesiatych milimetra.
4. 4. Mieszanka wedlug 'zastrz. 1, znamienna tym, ze otoczka ma wewnetrzna warstwe olejowa i zew¬ netrzna z tworzywa sztiuicznego. 20
5. 5. Mieszanka wedlug zastrz. 1, znamienna tym, ze zawiera substancje czynne w ipostaci mieszaniny o skladzie okolo 5 czesci wagowych wodorotlenku sodu, okolo 95 czesci wagowych chlorku waipnia i mniej niz 0,2 czesci wagowych wodorku wap- 25 nia, DN-J, «m. 41/78 Cena 45 zl PL