Композиція асфальтового дорожнього покриття, стійкого до відшаровування, та спосіб його виробництва

1. Композиція асфальтового дорожнього покриття, що включає бітумну зв'язувальну речовину, заповнювач і лужну домішку проти відшаровування, де бітумна зв'язувальна речовина містить асфальт і поліфосфорну 2. Композиція асфальтового дорожнього покриття кислоту. за п. 1, де бітумна зв'язувальна речовина міститься у концентрації, що становить від приблизно 4 до приблизно 7% від маси композиції асфальтового дорожнього покриття. 3. Композиція асфальтового дорожнього покриття за п. 1, де заповнювач міститься у концентрації, що становить принаймні приблизно 90% від об'єму композиції асфальтового дорожнього покриття. 4. Композиція асфальтового дорожнього покриття за п. 1, де поліфосфорна кислота міститься у концентрації, що становить принаймні приблизно 0,05% від маси бітумної зв'язувальної речовини. 5. Композиція асфальтового дорожнього покриття за п. 1, де концентрація поліфосфорної кислоти є не більшою, ніж приблизно 2,0% від маси бітумної зв'язувальної речовини. 6. Композиція асфальтового дорожнього покриття за п. 1, де лужна домішка проти відшаровування містить гідроксид кальцію. 7. Композиція асфальтового дорожнього покриття за п. 1, де лужна домішка проти відшаровування міститься у концентрації, що становить принаймні приблизно 0,5% від маси заповнювача. 2 (19) 1 3 86073 4 ції асфальтового дорожнього покриття шляхом додавання поліфосфорної кислоти і лужної домішки проти відшаровування до композиції асфальтового дорожнього покриття. 18. Спосіб приготування композиції асфальтового дорожнього покриття, цей спосіб включає змішування модифікованої бітумної зв'язувальної речовини, яка включає асфальт і поліфосфорну кислоту, із заповнювачем і лужною домішкою проти відшаровування, щоб виготовити композицію асфальтового дорожнього покриття. 19. Спосіб за п. 18, де модифікована бітумна зв'язувальна речовина міститься у концентрації, що становить від приблизно 4 до приблизно 7% від маси композиції асфальтового дорожнього покрит тя, заповнювач міститься у концентрації, що становить принаймні приблизно 90% від об'єму композиції асфальтового дорожнього покриття, поліфосфорна кислота має концентрацію еквівалента Н3РO4 принаймні приблизно 100% і міститься у концентрації, що становить від приблизно 0,05% до приблизно 2,0% від маси модифікованої бітумної зв'язувальної речовини, і лужна домішка проти відшаровування міститься у концентрації, що становить від приблизно 0,5 до приблизно 2,0% від маси заповнювача. 20. Спосіб за п. 18, де модифікована бітумна зв'язувальна речовина складається по суті з асфальту і поліфосфорної кислоти. Даний винахід стосується домішок проти відшаровування асфальтового дорожнього покриття, і конкретніше, використання поліфосфорної кислоти у поєднанні з лужною домішкою для поліпшення зчеплення між бітумною зв'язувальною речовиною та заповнювачем. Як добре відомо, асфальт звичайно використовують як матеріал для дорожнього покриття. Типово, асфальт, який часто називають "асфальтовою зв'язувальною речовиною" або "бітумною зв'язувальною речовиною", змішують із заповнювачем, щоб створити асфальтобетон, придатний для дорожнього покриття. Таким чином, асфальтобетон містить заповнювач, вміщений всередину неперервної фази бітумної зв'язувальної речовини за допомогою зчеплення бітумної зв'язувальної речовини із заповнювачем. Однак, на жаль, бітумна зв'язувальна речовина має схильність втрачати свій адгезійний зв'язок із заповнювачем, особливо у присутності вологи, у процесі, відомому як "відшаровування". Зокрема, зчеплення між полярними молекулами всередині асфальту і полярними молекулами на поверхні заповнювача руйнується водою (полярною молекулою) з дощу або підземних джерел. Відшаровування бітумної зв'язувальної речовини від поверхні заповнювача зменшує термін служби дорожнього покриття і є серйозною проблемою для всіх багатьох мільйонів миль автомагістралей у всьому світі. На додаток до відшаровування, вода діє в асфальті як розчинник, таким чином знижуючи в'язкість асфальту, зменшуючи міцність і збільшуючи вибоїни. Беручи до уваги вищевикладене, протягом цих років були зроблені численні спроби зменшити відшаровування асфальту. Багато таких спроб були спрямовані на включення різних домішок до композицій бітумної зв'язувальної речовини або навіть до заповнювача, щоб збільшити зчеплення зв'язувальної речовини із заповнювачем. Типовий вид домішок проти відшаровування включає поверхнево-активні речовини, такі як аміни, переважно рідкі, які мають полярні групи голівок, що проявляють спорідненість до полярних поверхонь, таких як поверхня заповнювача. Аміни також типово містять довгі неполярні ланцюги жирного ряду, що проявляють високу спорідненість до бітумної зв'язувальної речовини. Молекулярна структура поверхнево-активного аміну також схильна до зменшення міжфазного натягу між бітумною зв'язувальною речовиною і заповнювачем, таким чином підвищуючи міцність адгезійного зв'язку між ними двома. Приклади таких поліамінів включають AD-HERE HP PLUS (торгове позначення Arr-Maz Custom Chemicals, Inc., Winter Haven, Флорида, США) і PAVE-BOND LITE (торгове позначення Rohm and Haas). Такі речовини проти відшаровування звичайно змішують із бітумною зв'язувальною речовиною перед нагнітанням помпою модифікованої зв'язувальної речовини до змішувальної установки. Альтернативно, протягом достатньо тривалого часу була відома модифікація бітумних зв'язувальних речовин з поліфосфорною кислотою [див., наприклад, патент США №3 751 278], хоча її переваги як домішки проти відшаровування не могли бути усвідомлені до зовсім недавнього часу. Поліфосфорні кислоти можуть реагувати з асфальтом, щоб збільшити фракцію асфальтену або дисперсію асфальтену зв'язувальної речовини. Вважають, що ця зміна є основною причиною зміни у залежності температура-в'язкість бітумної зв'язувальної речовини. Зокрема, при підвищених температурах зв'язувальна речовина, що містить поліфосфорну кислоту, схильна мати вищу в'язкість, ніж така сама зв'язувальна речовина без поліфосфорної кислоти. Навпаки, при нижчих температурах зв'язувальна речовина, що містить поліфосфорну кислоту, схильна мати нижчу в'язкість, ніж така сама зв'язувальна речовина без поліфосфорної кислоти. Другорядною причиною для збільшення в'язкості при високій температурі вважають водневі зв'язки між кислотою, що не прореагувала (ділянками вільної кислоти), та асфальтом. Деякі дослідження показують, що водневі зв'язки можуть бути принаймні частково нейтралізовані або повністю змінені за допомогою присутності звичайних амінних речовин проти відшаровування, і в результаті деякі фахівці у даній 5 галузі переконані, що поліфосфорну кислоту та амінні речовини проти відшаровування не слід використовувати разом. Подальшою альтернативою для поліпшення зчеплення є використання у композиціях дорожнього покриття гідратного вапна (яке часто називають просто "вапном"). Типово, вапно додають до композиції дорожнього покриття шляхом оброблення заповнювача. Використання вапна в асфальтовому дорожньому покритті було відоме протягом принаймні 80 років, але його переваги як домішки проти відшаровування були невідомими до зовсім недавнього часу. Зокрема, фахівці у даній галузі вважають, що вапно реагує з високополярними молекулами, утворюючи нерозчинні солі, схильні не притягувати воду. Це перешкоджає зазначеним полярним молекулам реагувати з іншими молекулами у композиції дорожнього покриття, утворюючи водорозчинні мила, що сприяють відшаровуванню [див., наприклад, Petersen, J.C., Η. Plancher, and P.M. Harnsbergen, "Lime Treatment of Asphalt to Reduce Age Hardening and Improve Flow Properties", Proceedings, AAPT, Vol. 56,1987]. Додатковий спосіб поліпшення зчеплення шляхом оброблення заповнювача включає нанесення полімерних покриттів на частинки [див., наприклад, патенти США №№5 219 901 і 6 093 494]. Зокрема, патент США №5 219 901 розкриває методику зменшення схильності до відшаровування, що включає покриття заповнювача тонкою суцільною плівкою нерозчинного у воді високомолекулярного органічного полімеру, такого як поліакрилат або стирол-поліакрилат. Хоча багато з вищезгаданих способів поліпшення стійкості до відшаровування були у різній мірі ефективними, в залежності від численних факторів, таких як тип асфальту, тип заповнювача, кількість домішки, тощо, продовжує існувати потреба в асфальтобетоні або композиції дорожнього покриття, що має підвищене зчеплення або поведінку, спрямовану проти відшаровування, на додаток до інших якостей, що робить його бажаним матеріалом для дорожнього покриття (наприклад, вартість, простота використання, стійкість до вибоїн, розтріскування, втоми, окислення і старіння, тощо). Стисло, отже, даний винахід спрямований на нову композицію дорожнього покриття, яка включає композицію асфальтового дорожнього покриття, що містить бітумну зв'язувальну речовину, заповнювач та лужну домішку проти відшаровування, де бітумна зв'язувальна речовина включає асфальт і поліфосфорну кислоту. Даний винахід також спрямований на композицію асфальтового дорожнього покриття, що складається по суті з асфальту, заповнювача, поліфосфорної кислоти і лужної домішки проти відшаровування. Крім того, даний винахід спрямований на асфальтове дорожнє покриття, яке включає ущільнену композицію асфальтового дорожнього покриття, що містить бітумну зв'язувальну речовину, заповнювач та лужну домішку проти відшаровування, де бітумна зв'язувальна речовина включає асфальт і поліфосфорну кислоту. 86073 6 Далі, даний винахід спрямований на спосіб поліпшення стійкості до відшаровування асфальтового дорожнього покриття, виготовленого з використанням композиції асфальтового дорожнього покриття, що включає асфальт і заповнювач, цей спосіб включає модифікацію композиції асфальтового дорожнього покриття шляхом додавання поліфосфорної кислоти і лужної домішки проти відшаровування до композиції асфальтового дорожнього покриття. Даний винахід також спрямований на спосіб приготування композиції асфальтового дорожнього покриття, цей спосіб включає змішування модифікованої бітумної зв'язувальної речовини, яка включає асфальт і поліфосфорну кислоту, із заповнювачем і лужною домішкою проти відшаровування, щоб виготовити композицію асфальтового дорожнього покриття. Крім того, даний винахід спрямований на спосіб покриття поверхні композицією асфальтового дорожнього покриття, цей спосіб включає осадження композиції асфальтового дорожнього покриття на поверхню та ущільнення осадженої композиції асфальтового дорожнього покриття, де композиція асфальтового дорожнього покриття містить асфальт, заповнювач, поліфосфорну кислоту і лужну домішку проти відшаровування. Відповідно до даного винаходу, було виявлено, що додавання поліфосфорної кислоти і лужної речовини проти відшаровування (наприклад, вапна) до композиції асфальтового дорожнього покриття несподівано суттєво підвищує стійкість до відшаровування композиції дорожнього покриття. Так, в одному втіленні даний винахід спрямований на композицію асфальтового дорожнього покриття, що включає асфальт, заповнювач, поліфосфорну кислоту і лужну речовину проти відшаровування. Типово, композиція асфальтового дорожнього покриття за даним винаходом може бути створена шляхом змішування модифікованої бітумної зв'язувальної речовини і суміші заповнювача, де бітумна зв'язувальна речовина включає асфальт, модифікований поліфосфорною кислотою, і суміш заповнювача включає заповнювач, оброблений лужною речовиною проти відшаровування (наприклад, вапном). Однак можливо додавати вапно до композиції дорожнього покриття після того, як почалося змішування заповнювача і бітумної зв'язувальної речовини (наприклад, шляхом впорскування гідратного вапна у барабанний змішувач безпосередньо після закачування бітумної зв'язувальної речовини). Асфальт визначений ASTM (Американським товариством з випробування матеріалів) як зв'язувальний матеріал від темно-коричневого до чорного кольору, в якому переважними компонентами є бітуми, які трапляються в природі або які одержують при переробці нафти. Асфальти типово містять вуглеводні з дуже високою молекулярною масою, які називають асфальтенами. Вони суттєво розчинні в сірковуглеці та ароматичних і хлорованих вуглеводнях. Бітум є загальним терміном, визначеним ASTM як клас чорних або темного кольору зв'язувальних речовин, природних або вироблених, що складаються головним чином із 7 високомолекулярних вуглеводнів, з яких типовими є асфальти, гудрони, пеки та асфальтени. ASTM далі класифікує асфальти або бітумні матеріали як тверді, напівтверді або рідкі, використовуючи випробування на проникнення для консистенції або в'язкості. У цій класифікації твердими речовинами є ті, що мають глибину проникнення не більшу ніж 1мм, коли застосовують навантаження 100г протягом 5 секунд при 25°С, і напівтвердими є ті, що мають глибину проникнення не більшу ніж 1мм, коли застосовують навантаження 50г протягом 5 секунд при 25°С. У торговій практиці сьогодні переважають напівтверді та рідкі асфальти. Асфальт має в'язкі властивості, які дозволяють йому текти, та пружні властивості, які протистоять плинності. При підвищених температурах переважають в'язкі властивості, і асфальт має схильність текти або деформуватися. При нижчих температурах переважають пружні властивості, і асфальт має схильність опиратися плинності. Всі типи асфальту, як природні, так і вироблені штучно, є придатними для використання у даному винаході. Природний асфальт включає в себе асфальт материнської породи, тринідадський бітум, тощо. Штучно вироблений асфальт часто є побічним продуктом операцій з переробки нафти і включає окислений асфальт, асфальт з домішками, крекінг-асфальт або залишковий бітум, нафтовий бітум, пропановий асфальт, асфальт, одержаний прямим відгоном, піролітичний асфальт, тощо. Приклади асфальту, які часто називають за їхнім місцем видобування, включають "Вайомінгський сірчистий", "Саудівський важкий", "ЗахідноТехаський проміжний", "Каліфорнійську долину", "Венесуельський" і "Канадський". Хімія асфальту може бути описана на молекулярному рівні, а також на міжмолекулярному (мікроструктурному) рівні. На молекулярному рівні асфальт є сумішшю складних органічних молекул, молекулярна маса яких знаходиться у діапазоні від кількох сотень до кількох тисяч. Хоча ці молекули впливають на динамічні характеристики асфальту, поведінка асфальту у значній мірі визначається мікроструктурою асфальту, яка є мікроструктурою диспергованої полярної рідини. Зокрема, неперервна тривимірна асоціація полярних молекул (асфальтенів) диспергована у рідині з неполярних або відносно малополярних молекул (мальтенів). Усі ці молекули здатні утворювати біполярні міжмолекулярні зв'язки змінної сили. Оскільки ці міжмолекулярні зв'язки є слабшими, ніж зв'язки, які тримають основні органічні вуглеводневі компоненти асфальту разом, вони будуть розриватися першими і регулювати динамічні характеристики асфальту. Отже, фізичні характеристики асфальту є прямим результатом утворення, розриву і перетворення цих міжмолекулярних зв'язків та інших властивостей, пов'язаних із молекулярними надструктурами. Результатом є матеріал, який веде себе пружно завдяки дії сіток полярних молекул і в'язко, оскільки різні частини сітки полярних молекул можуть переміщуватися одна відносно одної завдяки дисперсії в рідких неполярних молекулах. 86073 8 Бітумні зв'язувальні речовини найчастіше характеризують фізичними властивостями, що показують, як вони демонструють ефективність як компоненти у композиції дорожнього покриття або гарячої асфальтобетонної суміші. Приклади важливих фізичних властивостей включають зносостійкість і реологію, і деякі випробування для оцінки різних аспектів цих властивостей включають: тонкоплівкове випробування на теплове старіння (AASHTO 179 і ASTM D 1754), прокатне тонкоплівкове випробування на теплове старіння (AASHTO T 240 і ASTM D 2872), випробування на старіння в камері тиску (AASHTO PP1), випробування на глибину проникнення (AASHTO Τ 49 і ASTM D 4), випробування для визначення температури розм'якшення (AASHTO Τ 53 і ASTM D 36), випробування на абсолютну динамічну в'язкість при 60°С (AASHTO T 202 і ASTM D 2171), випробування на кінематичну в'язкість при 135°С (AASHTO T 201 і ASTM D 2170), випробування на пластичність (AASHTO Τ 51 і ASTM D 113), випробування з ротаційним віскозиметром (AASHTO TP 48 і ASTM D 4402), з реометром динамічного зсуву (AASHTO TP 5), реометр для випробування зразків у формі бруска на вигин (AASHTO TP1) і випробування на просте розтягнення (AASHTO TP 3). Замість того, щоб звертатися до великого переліку фізичних властивостей, фахівці у даній галузі типово розподіляють бітумні зв'язувальні речовини на категорії за однією або більшою кількістю систем класифікації, таких як система класифікації за глибиною проникнення, система класифікації за в'язкістю і система класифікації експлуатаційних якостей Superpave. Ступені глибини проникнення перераховують як діапазон одиниць глибини проникнення, визначених відповідно до AASHTO Μ 20 і ASTM D 946. Ступінь 4050 є найбільш твердим сортом, ступені 60-70, 85100 і 120-150 типово використовують у США, а ступінь 200-300 є найбільш м'яким сортом і його типово використовують для холодного клімату, такого як у північній Канаді. Класифікацію за в'язкістю виконують на бітумній зв'язувальній речовині, такій як постачена (класифікація АС), або на зразках окислених залишків (класифікація AR), відповідно до AASHTO Μ 226 і ASTM D 3381. Типовими класами для гарячої асфальтобетонної суміші у США є АС-10, АС-20, АС-30, AR-4000 і AR-8000. Розроблену останньою за часом класифікацію експлуатаційних якостей Superpave (PG) звичайно вважають такою, що більш точно і повно характеризує бітумні зв'язувальні речовини для використання в дорожніх покриттях з гарячої асфальтобетонної суміші. Класифікація експлуатаційних якостей Superpave ґрунтується на ідеї, що властивості бітумної зв'язувальної речовини повинні бути пов'язані з умовами, за яких її використовують. Отже, система Superpave використовує декілька випробувань, які виконують відповідно до AASHTO PP6 при температурах, що залежать від відповідних кліматичних умов. Класифікацію експлуатаційних якостей Superpave описують, використовуючи дві цифри - перша є середньою семиденною максимальною температурою дорожнього покриття (°С), а друга є мініма 9 льною розрахунковою температурою, якої буде зазнавати дорожнє покриття (°С). Таким чином, PG 58-22 призначена для використання там, де середня семиденна максимальна температура дорожнього покриття становить 58°С і очікувана мінімальна температура дорожнього покриття становить -22°С. Бітумні зв'язувальні речовини, які типово використовують у США, мають середню семиденну максимальну температуру дорожнього покриття, що знаходиться в діапазоні від приблизно 50 до приблизно 80°С, і очікувану мінімальну температуру дорожнього покриття, що знаходиться в діапазоні від приблизно 10 до приблизно 40°С. Слід зазначити, що, як правило, PG зв'язувальні речовини, які відрізняються за специфікаціями високої і низької температури на 90°С або більше, типово є результатом деякого виду модифікацій для того, щоб поліпшити певні характеристики, такі як стійкість до високотемпературної теплової деформації ("повзучості" або "прокладання слідів коліс"), низькотемпературного розтріскування, або обох. Як зазначено вище, композиція дорожнього покриття за даним винаходом не обмежується будь-якою конкретною бітумною зв'язувальною речовиною або поєднанням зв'язувальних речовин. Хоча може бути використана будь-яка бітумна зв'язувальна речовина, краще, якщо композиція дорожнього покриття включає бітумну зв'язувальну речовину або поєднання зв'язувальних речовин, що мають фізичні властивості, придатні для конкретного застосування. Вибір такої бітумної зв'язувальної речовини або поєднання зв'язувальних речовин добре відомий фахівцям у даній галузі. Приклади наявних у продажу бітумних зв'язувальних речовин, які можуть бути придатними для приготування композиції дорожнього покриття за даним винаходом, включають CONOCO AC-30, DIAMOND SHAMROCK AC-30, SHELL AR-4000, AMOCO 64-22, CITGO AC-30, CITGO PG 67-22, VALERO PG 64-22 і HUSKY 85/100. Поліфосфорна кислота є рядом оксикислот фосфору, що мають загальну хімічну формулу Нn+2(РnО3n+і). Конкретніше, поліфосфорні кислоти зустрічаються у системі Р2О5-Н2О і мають вміст Ρ2Ο5, що вищий за приблизно 74%. Поліфосфорні кислоти є складними сумішами орто- (n=1), піро(n=2), три- (n=3), тетра- (n=4) та довших ланцюгів полімерних молекул, співвідношення яких є прямою функцією вмісту Р2О5 у кислоті. Хоча про поліфосфорні кислоти можна говорити у показниках вмісту Р2О5, типово про поліфосфорні кислоти говорять у показниках концентрації або відсотків еквівалента Н3РО4 (фосфорної кислоти). Переважно, поліфосфорна кислота, використовувана для приготування композиції асфальтового дорожнього покриття за даним винаходом, має концентрацію еквівалента Н3РО4 принаймні приблизно 100%. Більш переважно, поліфосфорна кислота має концентрацію еквівалента Н3РО4 принаймні приблизно 105%. Ще більш переважно, поліфосфорна кислота має концентрацію еквівалента Н3РО4 принаймні приблизно 110%. Навіть більш переважно, поліфосфорна кислота має концентрацію еквівалента Н3РО4 принаймні приблизно 86073 10 115%. Приклади придатних поліфосфорних кислот включають кислоти, що мають вміст еквівалента Н3РО4 105% (вміст Р2О5 приблизно 76,05%), вміст еквівалента Н3РО4 115% (вміст Р2О5 приблизно 83,29%) або вміст еквівалента Н3РО4 116,4% (вміст P2Os приблизно 84,31%), які наявні у продажу від Astaris LLC. Поліфосфорні кислоти не мають водної основи і є менш кородуючими, ніж фосфорні кислоти на водній основі, що є перевагою у порівнянні з фосфорними кислотами на водній основі. Наприклад, змішування фосфорної кислоти з гарячим асфальтом за типових умов змішування сприяє одержанню в результаті спінювання і розбризкування, тоді як поліфосфорні кислоти легко змішуються з незначним спінюванням і розбризкуванням або без нього. Переважно, кількість поліфосфорної кислоти, яку додають до композиції дорожнього покриття, є ефективною кількістю, тобто кількістю, що збільшує зчеплення між бітумною зв'язувальною речовиною і заповнювачем у порівнянні з ідентичною композицією дорожнього покриття, що не містить поліфосфорної кислоти. Більш переважно, поліфосфорну кислоту додають до композиції дорожнього покриття у кількості, що досягає максимальної переваги проти відшаровування. Хоча ця оптимальна кількість залежить від декількох факторів, включаючи тип асфальту (тобто хімічний склад асфальту), тип заповнювача, використаного для виготовлення композиції дорожнього покриття, вміст вологи в асфальті та заповнювачі, включення полімерних домішок, тощо, вона може бути легко визначена за допомогою стандартної емпіричної перевірки. Загалом, однак, вважають, що поліпшення, спрямовані проти відшаровування, можна спостерігати при включенні лише приблизно 0,05%, за масою, поліфосфорної кислоти до бітумної зв'язувальної речовини. Переважно, концентрація поліфосфорної кислоти, доданої до асфальту, становить принаймні приблизно 0,1% від маси бітумної зв'язувальної речовини. Більш переважно, концентрація поліфосфорної кислоти, доданої до асфальту, становить принаймні приблизно 0,2% від маси бітумної зв'язувальної речовини. Також було виявлено, що на зчеплення може шкідливо впливати перевищення верхнього рівня концентрації поліфосфорної кислоти. Хоча цей верхній рівень концентрації відрізняється для конкретного асфальту, краще, якщо концентрація поліфосфорної кислоти, доданої до асфальту, буде не більшою ніж приблизно 2% від маси бітумної зв'язувальної речовини. Більш переважно, концентрація поліфосфорної кислоти, доданої до асфальту, є не більшою ніж приблизно 1,5% від маси бітумної зв'язувальної речовини. Ще більш переважно, максимальна концентрація поліфосфорної кислоти становить приблизно 1,2% від маси бітумної зв'язувальної речовини. Навіть більш переважно, максимальна концентрація поліфосфорної кислоти становить приблизно 1% від маси бітумної зв'язувальної речовини. Навіть ще більш переважно, концентрація поліфосфорної кислоти, доданої до асфальту в максимальній концентрації, стано 11 вить приблизно 0,7% від маси бітумної зв'язувальної речовини. Беручи до уваги вищевикладене, в одному втіленні даного винаходу поліфосфорна кислота знаходиться в концентрації, що лежить у межах від приблизно 0,05 до приблизно 2,0% від маси бітумної зв'язувальної речовини. Переважно, поліфосфорна кислота знаходиться в концентрації, що лежить у межах від приблизно 0,1 до приблизно 1,2% від маси бітумної зв'язувальної речовини. Більш переважно, поліфосфорна кислота знаходиться в концентрації, що лежить у межах від приблизно 0,1 до приблизно 0,7% від маси бітумної зв'язувальної речовини. На додаток до поліфосфорної кислоти, композиція дорожнього покриття за даним винаходом включає лужну домішку проти відшаровування. Передбачають, що, типово, лужна домішка проти відшаровування була б гідратним вапном, яке містить гідроксид кальцію (Са(ОН)2). Технічне гідратне вапно є сухим порошком, одержаним шляхом оброблення негашеного вапна (оксиду кальцію, СаО) достатньою кількістю води, щоб задовольнити його хімічну спорідненість до води, таким чином перетворюючи оксиди на гідроксиди. Переважно, кількість вапна, доданого до композиції дорожнього покриття, є ефективною кількістю, тобто кількістю, що збільшує зчеплення між бітумною зв'язувальною речовиною і заповнювачем у порівнянні з ідентичною композицією дорожнього покриття, що не містить вапна. Більш переважно, вапно додають до композиції дорожнього покриття у кількості, що досягає максимальної переваги проти відшаровування. Хоча ця оптимальна кількість залежить від декількох факторів, включаючи тип асфальту (тобто хімічний склад асфальту), тип заповнювача, використаного для виготовлення композиції дорожнього покриття, вміст вологи в асфальті та заповнювачі, включення полімерних домішок, тощо, вона може бути легко визначена за допомогою стандартної емпіричної перевірки. Загалом, вважають, що поліпшення, спрямовані проти відшаровування, можна спостерігати при включенні вапна до композиції дорожнього покриття на рівні лише приблизно 0,5% від маси заповнювача. Переважно, концентрація вапна, доданого до композиції дорожнього покриття, становить принаймні приблизно 1% від маси заповнювача. Крім того, краще, якщо концентрація вапна, доданого до композиції дорожнього покриття, є не настільки високою, щоб бути шкідливою для інших властивостей. Типово, концентрація вапна є не вищою ніж приблизно 2,0% від маси заповнювача. Переважно, концентрація вапна є не вищою ніж приблизно 1,5% від маси заповнювача. По суті, в одному втіленні даного винаходу композиція дорожнього покриття містить вапно у концентрації, що знаходиться в межах від приблизно 0,5 до приблизно 2,0% від маси заповнювача. Переважно, композиція дорожнього покриття містить вапно у концентрації, що знаходиться в межах від приблизно 1,0 до приблизно 1,5% від маси заповнювача. Коли вапно додають до гарячої асфальтобетонної суміші, воно реагує із заповнювачем, укріплюючи зв'язок між бітумом і камінням. У той самий 86073 12 час як вапно обробляє заповнювач, воно також реагує з бітумною зв'язувальною речовиною. Зокрема, вважають, що вапно реагує з високополярними молекулами, які можуть в іншому випадку реагувати в суміші з утворенням водорозчинних мил, що сприяє відшаровуванню. Коли ці молекули реагують з вапном, вони утворюють нерозчинні солі, які більше не притягують воду [див., наприклад, Petersen, J.C., Η. Plancher, and P.M. Harnsbergen, "Lime Treatment of Asphalt to Reduce Age Hardening and Improve Flow Properties", Proceedings, AAPT, Vol. 56, 1987]. Крім того, дисперсія крихітних частинок гідратного вапна по всій суміші робить її більш в'язкою і твердою, зменшуючи імовірність того, що зв'язок між бітумною зв'язувальною речовиною і заповнювачем буде механічно зруйнований, навіть якщо вода не присутня. Гідратне вапно, яке використовують для приготування композиції дорожнього покриття за даним винаходом, може бути додане до заповнювача, асфальту або до обох згідно з будь-яким придатним методом. Існує декілька випробуваних та ефективних методів додавання гідратного вапна до асфальту. Приклади таких методів включають впорскування гідратного вапна до барабанного змішувача, додавання вапна у мішалку асфальтобетонного змішувача, додавання сухого гідратного вапна до вологого заповнювача з маринуванням, додавання суспензії вапна до заповнювача з маринуванням або без нього [див., наприклад, "How to Add Hydrated Lime to Asphalt", An Overview of Current Methods, National Lime Association, http://www.lime.org/publications.html]. Типово, метод, за допомогою якого додають гідратне вапно, встановлює керування транспорту штату. Ці розроблені штатом специфікації і методики типово пристосовують до місцевих матеріалів і можливостей будівельних компаній та обладнання. Додатково, було виявлено, що композиція дорожнього покриття за даним винаходом може включати поверхнево-активну домішку проти відшаровування. Як згадано вище, більшість таких домішок є домішками амінного типу, і це відкриття є несподіваним, оскільки домішки амінного типу деякі фахівці у даній галузі вважають несумісними з модифікацією фосфорної кислоти. Важливо зазначити, що тип поверхнево-активної домішки проти відшаровування, що може бути включена до композиції дорожнього покриття за даним винаходом, не обмежується амінним типом, але також включає інші наявні у продажу поверхнево-активні речовини, які відомі фахівцям у даній галузі як такі, що збільшують зчеплення між заповнювачем і бітумною зв'язувальною речовиною. Типово, домішки проти відшаровування амінного типу включають, наприклад, первинні аміни, діаміни, триаміни, тетраміни, поліаміни, амідоаміни або етоксильовані діаміни, тощо. Переважно, поверхнево-активна домішка проти відшаровування є рідиною, так що вона більш легко змішується з усім об'ємом асфальту. Типові наявні у продажу рідкі амінні домішки проти відшаровування включають домішки проти відшаровування PAVEBOND і MORLIFE, наявні у продажу від Rohm and Haas, і 13 домішку проти відшаровування AD-HERE, доступну від Arr-Maz Custom Chemicals, Inc. Якщо вона включена, концентрація поверхнево-активної домішки проти відшаровування у композиції дорожнього покриття за даним винаходом переважно узгоджується з концентрацією (концентраціями), яка вважається придатною для конкретного застосування, і пов'язаними змінними, такими як тип асфальту, тип заповнювача, тощо. Типово, концентрація поверхнево-активних домішок проти відшаровування становить від приблизно 0,5 до приблизно 1,0% від маси бітумної зв'язувальної речовини. Однак у ще одному втіленні композиція дорожнього покриття за даним винаходом є переважно не модифікованою рідкими домішками проти відшаровування, загалом, і домішками проти відшаровування рідкого типу, зокрема. Формулюючи інакше, у цьому втіленні бітумна зв'язувальна речовина є, переважно, в основному вільною від рідких амінних домішок проти відшаровування. Зокрема, концентрація таких домішок є, в порядку збільшення переваги, меншою ніж приблизно 0,5, 0,2, 0,1, 0,05 або 0,01% від маси бітумної зв'язувальної речовини, або навіть 0%. Композиція дорожнього покриття за даним винаходом може також включати полімерний модифікатор. Типові полімерні модифікатори асфальту включають стирол-бутадієн-стирольні співполімери (СБС), стирол-бутадієнові співполімери (СБ) та еластомерні потрійні співполімери. Наявні у продажу потрійні співполімери включають ELVALOY, доступний від DuPont, який є етилен-гліцидилакрилатним полімером (тобто він містить етиленовий основний ланцюг, модифікований гліцидильною функціональною групою, щоб забезпечити епоксиподібні реакційні властивості, та акрилатною функціональною групою, щоб забезпечити гнучкість та еластомерні властивості). Додаткові придатні полімерні модифікатори можуть включати етилен-вініл-ацетатні полімери (ЕВА), етиленметакрилатні полімери (ЕМА), стирол-ізопренові співполімери (СІС), епоксидні смоли, природні каучуки, і полідіолефіни, такі як полібутадієн і поліізопрен. Якщо він включений, концентрація полімерного модифікатора у композиції дорожнього покриття за даним винаходом переважно узгоджується з концентрацією (концентраціями), яка вважається придатною для конкретного застосування, і пов'язаними змінними, такими як тип асфальту, тип заповнювача, тощо. Типово, концентрація полімерних модифікаторів становить від приблизно 2 до приблизно 10% від маси бітумної зв'язувальної речовини. Більш типово, концентрація полімеру становить від приблизно 2 до приблизно 6% від маси бітумної зв'язувальної речовини. Потрійні співполімери, такі як наявний у продажу модифікатор ELVALOY, типово включають приблизно 2% від маси бітумної зв'язувальної речовини, а іноді лише приблизно 1% від маси бітумної зв'язувальної речовини. Однак у ще одному втіленні композиція дорожнього покриття за даним винаходом є переважно не модифікованою полімерами. Формулюючи ін 86073 14 акше, у цьому втіленні бітумна зв'язувальна речовина є, переважно, в основному вільною від полімерних модифікаторів. Зокрема, концентрація таких домішок є, в порядку збільшення переваги, меншою ніж приблизно 1,0, 0,5, 0,2, 0,1, 0,05 або 0,01% від маси бітумної зв'язувальної речовини, або навіть 0%. Беручи до уваги вищенаведені втілення, композиція дорожнього покриття може також бути в основному вільною від рідких домішок проти відшаровування і полімерних модифікаторів. Таким чином, в одному втіленні даного винаходу композиція дорожнього покриття за даним винаходом може складатися, по суті, з бітумної зв'язувальної речовини, поліфосфорної кислоти, вапна і заповнювача у концентраціях, що є переважно узгодженими з величинами, викладеними тут. Приготування бітумної зв'язувальної речовини може бути здійснене будь-яким придатним способом, відомим у даній галузі, наприклад, безпосереднім додаванням з перемішуванням або поточним змішуванням. Незалежно від способу, приготування бітумної зв'язувальної речовини типово полегшується при підвищенні температури бітумної зв'язувальної речовини, поліфосфорної кислоти та інших домішок. Щоб полегшити змішування, температуру підвищують принаймні до температури розм'якшення асфальту. Типово, температуру суміші підвищують до значень від приблизно 160 до приблизно 200°С. Після того, як асфальт нагрівають до температури, достатньої для цілей змішування, поліфосфорну кислоту та будь-які інші компоненти типово вводять у гарячу асфальтову сировину з перемішуванням, достатнім для диспергування поліфосфорної кислоти та інших необов'язкових компонентів по всьому асфальту. Хоча бітумні зв'язувальні речовини, що включають асфальт, домішки, такі як поліфосфорна кислота, і полімерні модифікатори (якщо вони присутні) можуть бути приготовані шляхом поточного змішування компонентів на підприємстві з виготовлення гарячої асфальтобетонної суміші (що часто називають після-змішуванням), краще, якщо асфальт, поліфосфорна кислота та будь-який необов'язковий полімерний модифікатор будуть змішані постачальником бітумної зв'язувальної речовини перед доставкою на підприємство з виготовлення гарячої асфальтобетонної суміші (що часто називають попереднім змішуванням). Деякі поєднання асфальту та домішок можуть бути змішані відносно легко з використанням змішувального котла, тоді як інші потребують подрібнення з великим зсувом або інших особливих операцій змішування. Однак цю перевагу не слід інтерпретувати як вказівку, що поліфосфорна кислота не може бути змішана з бітумною зв'язувальною речовиною (вільною від полімерного модифікатора або що містить його) в установці для гарячої асфальтобетонної суміші. На противагу, поверхневоактивні домішки проти відшаровування типово попередньо не змішують - їх типово змішують з асфальтом в установці для гарячої асфальтобетонної суміші перед тим, як асфальт змішують із заповнювачем. Способи змішування поверхнево 15 активних домішок проти відшаровування та асфальту добре відомі фахівцям у даній галузі, і будьякий такий спосіб може бути використаний для приготування композиції асфальтового дорожнього покриття за даним винаходом. Подібним чином, хоча може бути можливим попереднє змішування лужної домішки проти відшаровування (наприклад, вапна) з асфальтом, така практика була б нетиповою. Як зазначено вище, вапно типово додають до композиції дорожнього покриття, обробляючи заповнювач перед його змішуванням із бітумною зв'язувальною речовиною. "Заповнювач" є загальним терміном для мінеральних матеріалів, таких як пісок, гравій і дроблене каміння, які використовують із бітумною зв'язувальною речовиною, щоб створювати складні матеріали, такі як композиція асфальтового дорожнього покриття. За об'ємом заповнювач типово відповідає за принаймні приблизно 90% об'єму композиції асфальтового дорожнього покриття. Наприклад, для композицій асфальтового дорожнього покриття не є незвичайним містити від приблизно 92 до приблизно 96%, за об'ємом, заповнювача. Заповнювач може включати природний заповнювач, штучний заповнювач або їхнє поєднання. Природний заповнювач типово є камінням, що добувають з відкритого котловану (тобто, кар'єру), яке зменшують до використовуваних розмірів за допомогою механічного дроблення. Природні заповнювачі походять від порід трьох широких геологічних класифікацій: вулканічного походження, осадового і метаморфічного. Вивержені породи є в основному кристалічними, які були сформовані шляхом охолодження розплавленої речовини під земною корою. Осадові породи були сформовані з осадженого нерозчинного матеріалу на дні океану або озера, який був перетворений на каміння за допомогою тепла і тиску. Осадові породи є шаруватими за зовнішнім виглядом і далі класифіковані на основі переважного мінералу. Наприклад, осадові породи звичайно класифікують як вапнякові (вапняк, крейда, тощо), крем'янисті (крем'янистий сланець, піщаник, тощо) або глинисті (глинистий сланець, тощо). Метаморфічні породи є виверженими або осадовими породами, які піддавалися достатньому нагріванню, тиску або обом факторам, так що їх мінеральна структура змінилася у порівнянні зі структурою вихідної породи. Штучний заповнювач типово є побічним продуктом інших виробничих процесів, таким як шлак з металургійного технологічного процесу (наприклад, виробництва сталі, олова і міді). Штучний заповнювач також включає спеціалізовані матеріали, які виробляють, щоб мати особливі фізичні характеристики, не виявлені в природному камінні, наприклад, низьку щільність. Мінеральний склад заповнювача значною мірою визначає фізичні та хімічні характеристики заповнювача і те, як він демонструє ефективність як матеріал дорожнього покриття, зокрема, склад заповнювача значно впливає на сприйнятливість або схильність композиції дорожнього покриття піддаватися відшаровуванню. Фактично, фізико-хімічні властивості поверхні заповнювача можуть відігравати значно більшу 86073 16 роль у відшаровуванні гарячої асфальтобетонної суміші, ніж властивості бітумної зв'язувальної речовини. Хоча складні явища, пов'язані із зсувом бітумної зв'язувальної речовини з поверхонь частинок заповнювача водою, ще повністю не зрозумілі, відомо, що важливим фактором є хімічний склад заповнювача або вміст мінеральних речовин. Наприклад, грає роль спорідненість заповнювача до води або асфальту. Деякі заповнювачі мають спорідненість до води вищу, ніж до асфальту (гідрофільні), яка сприяє тому, щоб зробити їх більш сприйнятливими до відшаровування. Ці заповнювачі мають тенденцію бути кислотними, і їх приклади включають кварцит, піщаник і граніт. З іншого боку, заповнювачі зі спорідненістю до асфальту вищою, ніж до води (гідрофобні) схильні бути менш сприйнятливими до відшаровування. Ці заповнювачі мають тенденцію бути основними, і їх приклади включають мармур, вапняк, базальт і доломіт. Композиція дорожнього покриття за даним винаходом може включати будь-який придатний тип заповнювача дорожнього покриття. Однак, як показано прикладами нижче, поліпшення у зчепленні є особливо очевидним при використанні заповнювача, відомого як сприйнятливий до відшаровування, такого як граніт Lithonia. Таким чином, заповнювач може бути вибраний для поліпшення властивості композиції дорожнього покриття не відшаровуватися. Однак вибір заповнювача типово не ґрунтується виключно на його схильності до відшаровування. Звичайно враховують інші фактори, такі як твердість, міцність, стійкість до стирання, опір втомі, вартість, доступність, тощо, і вони можуть мати більшу значимість, ніж стійкість до відшаровування. Наприклад, хоча вапняк взагалі розглядають як хороший заповнювач у показниках стійкості до відшаровування, його вважають поганим заповнювачем у показниках твердості або міцності. Заповнювач також вибирають на основі максимального розміру або розміру агломерату його частинок. Приклади розмірів агломерату включають 4,75мм, 9,5мм, 12,5мм, 19,0мм, 25,0мм і 37,5мм. На додаток до розміру агломерату, гранулометричний склад (тобто відносні кількості частинок різного розміру, які типово визначають за допомогою ситового аналізу) має тенденцію бути фактором вибору. Приклади типових градацій включають: щільні або з добре підібраним гранулометричним складом, які найбільш широко використовують у США; з переривчастим гранулометричним складом, які схильні піддаватися розділенню під час укладання композиції дорожнього покриття; без дрібних і пилоподібних фракцій, які можуть давати в результаті більший відсоток пустот, оскільки там недостатньо дрібних частинок між більшими частинками; і однорідні за гранулометричним складом, де всі частинки мають по суті однаковий розмір. Вибір придатного типу заповнювача та його властивостей (наприклад, розміру агломерату, гранулометричного складу, вмісту вологи, тощо) для конкретного застосування ґрунтується на багатьох факторах, таких як розміщення дорожнього 17 покриття, тип транспорту, температура, тощо, і є відомим та зрозумілим для фахівців у даній галузі. Спосіб приготування композиції асфальтового дорожнього покриття Оскільки фахівцям у даній галузі, як правило, зрозуміло, що ступінь поліпшення або шкоди для властивостей, таких як спрямовані проти відшаровування, та інших властивостей, таких як здатність до утворення вибоїн, жорсткість, стійкість до стирання, окислення і старіння, і розтріскування залежать значною мірою від численних змінних, таких як тип(и) асфальту (асфальтів), тип(и) заповнювача (заповнювачів), параметри модифікації асфальту, включаючи температуру, час, тип(и) і концентрацію (концентрації) модифікаторів, емпіричне визначення оптимальних матеріалів, концентрацій, умов технологічного процесу або їхніх поєднань є бажаним для виготовлення асфальтобетону, що має найвищий ступінь властивостей проти відшаровування поряд з іншими прийнятними властивостями. У цілому, прийнятна композиція асфальтового дорожнього покриття може бути приготована шляхом змішування бітумної зв'язувальної речовини, типово модифікованої поліфосфорною кислотою та будь-якими іншими модифікаторами, і заповнювача, типово обробленого вапном, при підвищеній температурі (наприклад, вищій ніж приблизно 165°С) протягом часу, достатнього щоб вкрити заповнювач (наприклад, від приблизно 1 до приблизно 4 годин), згідно з будь-яким способом, відомим у даній галузі. Загальновідомі способи включають приготування шихти, барабанне змішування з паралельним потоком і барабанне змішування з протитоком. Хоча для поєднання заповнювача з бітумною зв'язувальною речовиною можуть бути використані різні способи, одержана в результаті композиція дорожнього покриття є, по суті, однаковою - заповнювач і зв'язувальна речовина у кількості, достатній, щоб вкрити заповнювач і в достатній мірі зв'язати композицію дорожнього покриття. Типово, кількість бітумної зв'язувальної речовини становить принаймні приблизно 4%, за масою, із залишком композиції дорожнього покриття, що містить заповнювач, який переважно оброблений вапном. Крім того, композиція дорожнього покриття типово не містить більше ніж приблизно 7%, за масою, бітумної зв'язувальної речовини, оскільки, між іншим, воно стає значно більш дорогим і, типово, більш схильним до деформації. З цієї точки зору, концентрація бітумної зв'язувальної речовини у композиції дорожнього покриття переважно становить від приблизно 4 до приблизно 7%, за масою. Більш переважно, концентрація бітумної зв'язувальної речовини становить від приблизно 4,5 до приблизно 6,5%, за масою. Використання композиції асфальтового дорожнього покриття Важливо зазначити, що, хоча додавання фосфорної кислоти і вапна може бути застосоване для поліпшення зчеплення між асфальтом і заповнювачем, інші фактори, пов'язані з тим, як наносять композицію дорожнього покриття, відіграють важливу роль у терміні служби дорожнього покриття. 86073 18 Наприклад, фахівцям у даній галузі добре відомо, що товщина дорожнього покриття ("товщина шару") і ступінь ущільнення, який часто визначають як відсоток пустот, впливають на проникність дорожнього покриття для води. В цілому, вважають, що товщина шару має бути приблизно у тричотири рази більшою, ніж розмір агломерату заповнювача. Наприклад, переважна товщина шару для композиції дорожнього покриття, що містить агломерати розміром 9,5мм, становить приблизно 38мм (приблизно 1,5 дюйма). Правильний вибір суміші і товщини шару сприяє ущільненню композиції дорожнього покриття, таким чином зменшуючи проникність. Переважно, ущільнення композиції дорожнього покриття відбувається до відсотка пустот, меншого ніж приблизно 7,5%. Як правило, ущільнення може бути таким, що можна досягнути відсотка пустот лише приблизно 4-5%. Приклад 1. Оцінка чутливості до вологи з використанням техаського випробування кипінням Техаське випробування кипінням (метод Техасу Тех-530-С) або ASTM D 3625, "Effect of Water on Bituminous-Coated Aggregate Using Boiling Water" ("Вплив води на вкритий бітумом заповнювач із використанням киплячої води"), є суб'єктивним випробуванням, яке широко застосовують у промисловості бітумних зв'язувальних речовин, щоб оцінити зчеплення бітумної зв'язувальної речовини з конкретним заповнювачем. У цьому випробуванні бітумну зв'язувальну речовину змішують із заповнювачем і температуру суміші підвищують до приблизно 135°С. При досягненні приблизно 135°С суміш виливають у резервуар (наприклад, хімічну склянку) з киплячою водою і вміст кип'ятять протягом приблизно десяти хвилин. Потім бітумну зв'язувальну речовину відділяють від води і дають змогу висохнути при кімнатній температурі. Висушений асфальт оцінюють візуально, приблизно підраховуючи відсоток заповнювача, вкритого прилиплою бітумною зв'язувальною речовиною. Як правило, одночасно випробовують контрольний зразок асфальтобетону (тобто бетону без домішок проти відшаровування), щоб більш точно оцінити ефективність домішки (домішок). Ці випробування виконували, щоб оцінити вплив на відшаровування, який мали б різні концентрації 105% поліфосфорної кислоти на три асфальти з хімічним складом, що значно відрізняється. Також оцінювали вплив двох рідких амінних домішок проти відшаровування і вапна у поєднанні з поліфосфорною кислотою. Двома рідкими амінними домішками проти відшаровування були PAVEBOND (легкий сорт), доступний від Rohm & Haas, та ADHERE (HP plus), доступний від Arr-Maz Custom Chemicals, Inc. Заповнювач був гранітом Lithonia, 9,5мм, доступним від Martin Marietta. Цей заповнювач був вибраний тому, що відомо, що він є особливо сприйнятливим до відшаровування. Вибраними асфальтами були PG 64-22 від Valero/UDS, PG 67-22, доступний від Citgo, і PG 5822, доступний від Husky. Концентрації компонентів і результати техаського випробування кипінням наведені нижче у таблиці А. 19 86073 20 2 Попередньо змішують із заповнювачем перед гарячою асфальтобетонною сумішшю. Вищевикладені дані вказують на наступні несподівані результати. По-перше, поєднання приблизно 0,5% поліфосфорної кислоти і приблизно 2,0% заповнювача, обробленого вапном, показало найкращі загальні властивості проти відшаровування. По-друге, ці дані свідчать, що композиції дорожнього покриття, які містять приблизно 0,5% поліфосфорної кислоти з 0,5% рідкою домішкою проти відшаровування і без неї, мають подібні ступені зчеплення. По-третє, високі концентрації поліфосфорної кислоти самі по собі не поліпшують зчеплення. По суті, вважають, що перевищення певної концентрації поліфосфорної кислоти (наприклад, приблизно 2,0%), разом із вапном або рідкими домішками проти відшаровування, зменшує зчеплення бітумної зв'язувальної речовини із 21 заповнювачем. По-четверте, контрольний (необроблений) асфальт показав найгірше зчеплення. По-п'яте, старіння композиції дорожнього покриття (тобто, витримування її при приблизно 49°С протягом приблизно одного тижня) поліпшило стійкість до відшаровування композиції дорожнього покриття. Нарешті, включення приблизно 0,5% поліфосфорної кислоти до бітумної зв'язувальної речовини, здається, має такий самий ефект, як додавання 2,0% вапна до заповнювача. На закінчення, поліпшення зчеплення досягають, вибираючи концентрації поліфосфорної кислоти і вапна в межах діапазонів, які легко визначити. Приклад 2. Реологічна оцінка з реометром динамічного зсуву Декілька бітумних зв'язувальних речовин, зазначених у прикладі 1, випробовували відповідно до стандартного випробування з реометром динамічного зсуву (AASHTO ТР 5). Випробування включає вимірювання комплексного модуля зсуву (G*) і кута зсуву фаз (δ), який є відставанням у часі, вираженим у радіанах, між максимальним прикладеним напруженням при зсуві і максимальною результуючою деформацією зсуву. Комплексний модуль зсуву (G*) і кут зсуву фаз (δ) використовують як прогнозуючі параметри для утворення вибоїн та розтріскування від утоми. Щоб протисто 2 Попередньо змішують із заповнювачем. Величина РДЗ "модифікованої" зв'язувальної речовини, еквівалентної зв'язувальній речовині без вапна. Між іншим, вищевикладені дані свідчать, що додавання 0,5% рідкої амінної домішки проти відшаровування (ефіру аміну) давало змішані результати для в'язкої частини комплексного модуля 3 86073 22 яти утворенню вибоїн, бітумна зв'язувальна речовина повинна бути жорсткою (не деформуватися надто сильно) і вона повинна бути пружною (здатною повертатися до своєї початкової форми після деформації під дією навантаження), що відповідає великій пружній частині комплексного модуля зсуву (G*cos5). Інтуїтивно, чим вище значення G*, тим жорсткішою є бітумна зв'язувальна речовина (стійкою до деформації), і чим нижче значення δ, тим більшою є пружна частина G* (здатність пружно відновлюватися після деформації до своєї початкової форми). Щоб протистояти розтріскуванню від утоми, бітумна зв'язувальна речовина повинна бути пружною і не занадто жорсткою (надмірно жорсткі речовини будуть швидше розтріскуватися, ніж деформуватися і пружно відновлюватися після деформації). В'язка частина комплексного модуля зсуву (G*sin8) є переважно невеликою. Хоча вони здаються подібними, точне визначення великого G*cos5 і малого G*sin5 є не одним і тим самим. Обидва вони типово вимагають невеликих кутів зсуву фаз (δ), але ключем є наявність комплексного модуля зсуву (G*), який не є ні занадто великим, ні занадто малим. Концентрації компонентів і результати випробування з реометром динамічного зсуву (РДЗ) наведені нижче у таблиці В. зсуву (G*sind). Зокрема, для асфальту PG 64-22 G*sind зменшувався при додаванні рідких амінних домішок, найбільше зниження забезпечувала домішка PAVEBOND. Для асфальту PG 67-22 домішка PAVEBOND збільшувала G*sind, a ADHERE зменшувала G*sind. Для асфальту PG 58-22 обидві домішки збільшували G*sind, але ADHERE за 23 86073 24 безпечувала більше підвищення. Далі, спостерігалося значне збільшення G*sind при додаванні 0,5% поліфосфорної кислоти без рідкої амінної домішки. Фактично, збільшення було достатньо великим, щоб підвищити високотемпературний клас цієї зв'язувальної речовини. Крім того, змішували результати G*sind від поєднання 0,5% поліфосфорної кислоти і рідких амінних домішок. Зокрема, вони були нейтральними для асфальтів PG 64-22 і PG 67-22 і значно збільшувалися для асфальту PG 58-22. Більше того, додавання 2,0% поліфосфорної кислоти, з рідкими амінними домішками або без них, значно збільшувало G*sind. Приклад 3. Оцінка чутливості до вологи з використанням методики Lottman Методику Lottman, яка також відома відповідно до вказівки AASHTO Τ 283-89 (1993) і має назву "Resistance of Compacted Bituminous MixtureInduced Damage" ("Стійкість ущільненої бітумної суміші до викликаного ушкодження"), виконували для визначення впливу насичення і прискореного кондиціонування води на поперечну міцність на розтягнення ущільнених бітумних сумішей. Зразки готували, використовуючи приблизно 6,4% бітумної зв'язувальної речовини. Результати методики Lottman можуть бути використані для прогнозування довготривалої сприйнятливості зазначених сумішей до відшаровування і для оцінки ефективності домішок проти відшаровування, які можуть бути додані до бітумної зв'язувальної речовини або заповнювача. Міцність на розтягнення ущільнених зразків типово випробовували перед і після кондиціонування. Як правило, для кожного випробування використовували три зразки. Процес кондиціонування води включає вакуумне насичення їх вологою, витримування зразків при приблизно 60°С протягом приблизно 24 годин, і потім поміщення зразків у водяну баню, що має температуру приблизно 25°С, приблизно на 2 години. Крім того, до процесу кондиціонування може бути доданий цикл заморожування і відтавання. Визначали міцність на розтягнення некондиціонованих і кондиціонованих зразків. Як правило, якщо міцність на розтягнення кондиціонованих зразків становить принаймні приблизно 70% від некондиціонованих зразків, конкретну бітумну зв'язувальну речовину вважають стійкою до ушкодження, викликаного вологою. Різні зразки композицій і результати випробування наведені нижче у таблиці С. Примітка: джерелом заповнювача був граніт Lithonia (Martin Marietta); Mix Design GA DOT 9.5 mm; Marshall Design w/6,4% AC. Дані у таблиці С узгоджуються з деякими загальновідомими тенденціями, такими як розуміння того, що амінні домішки проти відшаровування сприяють зменшенню в'язкості бітумної зв'язувальної речовини і, як очікують, знижують міцність композиції дорожнього покриття. Також загально відомо, що вапно, саме по собі, і поліфосфорна кислота, сама по собі, сприяють підвищенню в'язкості бітумної зв'язувальної речовини і, як очікують, підвищують міцність композиції дорожнього покриття. Однак, несподівано, поєднання поліфосфорної кислоти та вапна забезпечило найбільше підвищення міцності. Також несподівано, поєднання амінної домішки проти відшаровування і полі 25 86073 26 фосфорної кислоти мало міцність, що була значно меншою, ніж для інших модифікованих зразків. Приклад 4. Гамбурзьке випробування в експлуатаційних умовах У цій методиці зразки, що містять бітумну зв'язувальну речовину і заповнювач, готують у формі ущільнених пластин, які закріплюють і поміщають у водяну баню з контрольованою температурою (наприклад, 50-60°С). Пластини ущільнюють, використовуючи лінійний місильний компактор, що досягає бажаної щільності без розтріскування заповнювача. Приготовані зразки поміщають у пристрій і приводять у рух колеса та починають запис даних. Ці дані, які можуть бути зібрані автоматично за прохід колеса, включають глибину колії і температуру бані. Часто це випробування проводять до 20000 циклів або до 20мм деформації, що б не досягалося першим. Однак для даної оцінки випробування проводили протягом 8000 циклів і ви значали глибину колії. Глибина колії 10мм була критерієм для визначення, чи зразок пройшов випробування, чи не витримав його. У даний час ці параметри використовуються декількома керуваннями транспорту штату, оскільки вони забезпечують швидшу і більш ефективну щодо затрат оцінку. Слід зазначити, що невдале випробування не обов'язково означає, що така композиція дорожнього покриття дійсно зазнала б невдачі, якби її використовували на місці. Результати випробування є просто способом прогнозування стійкості композиції дорожнього покриття до утворення колії і відшаровування за екстремальних умов вологої експозиції і оцінки відносних експлуатаційних якостей різних композицій дорожніх покриттів. Композиції бітумних зв'язувальних речовин та їхні дані реометра динамічного зсуву наведені нижче у таблиці D. Дані у таблиці D узгоджуються з даними інших прикладів і демонструють реологічні ефекти, викликані поліфосфорною кислотою та іншими домішками у відносно невеликих концентраціях. Очікували, що буде спостерігатися непряма кореляція між глибиною колії і комплексним модулем зсуву (G*). Зокрема, очікували, що при більших значеннях G* глибина колії буде меншою. Композиції дорожнього покриття, які були виготовлені з бітумними зв'язувальними речовинами, наведені у таблиці D, і результати гамбурзького випробування наведені нижче у таблиці Е. Початкові оцінки були спрямовані на встановлення температури випробування, що призвела б у результаті до невдачі у випробуванні контролю (чистої або необробленої бітумної зв'язувальної речовини, змішаної з гранітним заповнювачем Lithonia) і проходження випробування зразком, що містить чисту бітумну зв'язувальну речовину та оброблений вапном гранітний заповнювач Lithonia. Температура, що відрізняла зразки, становила приблизно 50°С. На додаток до вимірювання глибини колії, 27 86073 28 кожен із зразків візуально перевіряли для визначення відсотка відшаровування, викликаного ви пробуванням. Між іншим, дані в таблиці Ε в цілому показують, що додавання поліфосфорної кислоти має значний вплив на потенційні експлуатаційні якості композиції дорожнього покриття. Ще одним загальним спостереженням було те, що спостерігалася деяка кореляція між глибиною колії та ступенем відшаровування. Далі, здається, що стійкість до деформації може бути більш складною, ніж просто пов'язана з комплексним модулем зсуву. Конкретніше, було визначено, що поєднання бітумної зв'язувальної речовини, модифікованої поліфосфор ною кислотою, і заповнювача, обробленого вапном, забезпечувало найкращі загальні результати (тобто, другу найменшу глибину колії і менше ніж приблизно 5% відшаровування). Крім того, здавалося, не було суттєвої різниці в експлуатаційних якостях між 105% і 115% фосфорними кислотами. Також спостерігали, що відносно висока концентрація бітумної зв'язувальної речовини (тобто, приблизно 6,5%) була причиною глибини колії, що призвела до невдачі у випробуванні. 29 86073 Усі посилання, цитовані у даному патентному описі, включаючи, без обмеження, всі журнальні статті, брошури, посібники, довідники, періодичні видання, тексти, рукописи, публікації в мережі Інтернет і будь-які та всі інші публікації, тим самим включені сюди за допомогою посилання. Обговорення тут посилань призначене просто для резюмування тверджень, зроблених їх авторами, і не зроблено ніякого визнання того, що будь-яке посилання являє собою прототип. Заявники залишають за собою право заперечити точність та доречність цитованих посилань. Має бути зрозумілим, що вищенаведений опис призначений бути ілюстративним і не обмежувальним. Багато втілень будуть очевидними для фахівців у даній галузі після прочитання вищенаведеного опису. Отже, обсяг винаходу повинен бути визначений не з посиланням на один вищенаведений опис, але повинен бути визначений з поси Комп’ютерна верстка Л. Купенко 30 ланням на пункти формули винаходу і повний обсяг еквівалентів, для яких такі пункти формули винаходу є правомочними. Коли вводять елементи за даним винаходом або його втіленням, артиклі та слово "зазначений" призначені означати, що там є один або більше елементів. Терміни "що містить", "що включає" і "що має" призначені включати в себе і означати, що там можуть бути додаткові елементи, які відрізняються від перерахованих елементів. Крім того, має бути зрозумілим, що втілення, яке "складається по суті з" або "складається з певних компонентів", може також містити продукти реакції зазначених компонентів. Перераховування числових діапазонів за їх кінцевими точками включає всі числа, віднесені до категорії в межах цього діапазону. Наприклад, діапазон, описаний як від 1 до 5, включає 1, 1,6, 2, 2,8, 3, 3,2, 4, 4,75 і 5. Підписне Тираж 28 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601