Способ приготовления эмульсионно-минеральной смеси для устройства дорожных покрытий и оснований

 

СПОСОБ ПРИГОТОВЛЕНИЯ ЭМУЛЬСИОННО-МИНЕРАЛЬНОЙ СМЕСИ ДЛЯ УСТРОЙСТВА-ДОРОЖНЫХ ПОКРЫТИЙ И ОСНОВАНИЙ, путем последовательного смешения минерального материала с известью и с битумной эмульсией, отличающийся тем, что, с целью повышения прочности и водоустойчивости, битумную эмульсию подвергают электромагнитной обработке в поле напряженностью 40-160 кА/м со скоростью пересечения данного поля 0,25-2,5 м/с, а известь предварительно смептвают с водой и также подвергают электромагнитной обработке при тех же пара§ (Л метрах.

СОЮЗ CQBETCHHX \ Ф

РЕСПУБЛИК

0% Ol) ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТ1Ф

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ

К АВТОРСКОМ,Ф СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3481934/29-33 (22) 11 .08 .82 (46) 23.03.84. Бюл. Ф ll (72) О. П, Ким, М. Н. Першин, М. Ф. Никишина и А. П. Платонов (71) Ленинградский ордена Трудового

Красного Знамени и ордена Октябрьской Революции инженерно-строительный институт (53) 691,16(088 .8) (56) 1, Авторское свидетельство СССР

IP 423767, кл. С 04 В 15/00, 1971.

2. Технические указания по приготовлению и применению дорожных эмульсий ВСН 115-75. М., "Транспорт", 1976, с, 38.

gag E 01 С 7/24; С 08 Т 95/00 (54) (57) СПОСОБ ПРИГОТОВЛЕНИЯ ЭМУЛЬСИОННО-МИНЕРАЛЬНОЙ СМЕСИ ДЛЯ УСТРОЙСТВА ДОРОЖНЫХ ПОКРЫТИЙ И ОСНОВАНИЙ, путем последовательного смешения минерального материала с известью и с битумной эмульсией, о т л и ч а— ю шийся тем, что, с целью повышения прочности и водоустойчивости, битумную эмульсию подвергают электромагнитной обработке в поле напряженностью 40-160 кА/и со скоростью пересечения данного поля 0,25-2,5 м/с, а известь предварительно смешивают с водой и также подвергают электромагнитной обработке при тех же параметрах.

1 1081

Изобретение относится к дорожностроительным материалам и может быть использовано для устроиства дорожных покрытий и оснований, а также для их ремонта. 5

Известен способ обработки воды эатворения строительной смеси путем воздействия на нее вращающимся магнитным полем с напряженностью 1002000 А/см при промышленной частоте 10 электрического тока. и скорости протекания воды 0,5-2,5 м/с 1 ).

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемому является способ при- 15 готовления эмульсионно-минеральной смеси для устройства дорожных покрытий и оснований путем последовательного смешения минерального материала с известью и с битумной эмульсией (2).1О

Недостатком указанных способов является невысокая прочность и водоустойчивость.

Целью изобретения является повышение прочности и водоустойчивости сме-25 си.

Эта цель достигается тем, что согласно способу приготовления эмульсионно-минеральной смеси для устройства дорожных покрытий и оснований путем

30 последовательного смешения минерального материала с известью и с битумной эмульсией, последнюю подвергают электромагнитной обработке "в поле напряженностью 40-160 кА/м со скоростью пересечения данного поля 0,252,5 м/с, а известь предварительно смешивают с водой и также подвергают электромагнитной обработке при тех же параметрах.

Электромагнитная активация извест«40 ковой пульпы влияет на адсорбционные процессы на поверхности минерального материала за счет изменения структуры дисперсной среды — ионы, Са являют45 ся стабилизатором структуры.

Механизм электромагнитной активации битумной эмульсии следующий.

Активность битумной эмульсии определяется активностью дифильных молекул поверхностно-активного вещества о (ПАВ) " эмульгатора и характером дисперсной среды. Присутствие дифильных молекул ПА — эмульгатора вызывает изменение дисперсной среды, что проявляется в упорядочении структуры воды и ведет к уменьшению энтропии всей системы. Упорядочение структуры воды происходит у неполярной части

259 2 дифильных молекул ПАВ (гидрофобная гидратация), а ее полярная часть оказывает поляризующее воздействие на молекулы воды (обычная гидрофильная гидратация), Воздействие электромагнитного поля на такую систему может проявиться двояким образом, по-первых, электромагнитная обработка ведет к дальнейшему упорядочению структуры воды у неполярной части дифильных молекул

IIAB (т.е. повышается гидрофобная гидратация), при этом неполярный радикал выступает в качестве "затравки" вокруг которой и происходит дальнейшее упорядочение структуры воды ° Изменение структуры воды (ее большая упорядоченность) ведет к уменьшению энтропии системы. Реакцией системы на такое понижение будет стремление повысить энтропию, что возможно при уменьшении контактов между неполярным радикалом молекул ПАВ-эмульгатора с водой. Это достигается путем выталкивания ПАВ из объема на поверхность раздела фаз и путем ассоциации гидрофобйьгх радикалов в объеме раствора.

При этом чем больше упорядоченность тем с большей энергией выталкиваются молекулы ПАВ на поверхность тем больг. ше ее поверхностная активность. Вовторых, в гидратном слое, вблизи полярной части дифильных молекул ПАВ происходит изменение энергии взаимодействия ионов с молекулами воды, составляющих непосредственное окружение (ближняя гидратация) и изменение поляризации ионами близлежащих объектов воды (дальняя гидратация), вызванная поляризацией электронных облаков ионов под воздействием магнитного поля, Степень гидратации ионов по мере упорядочения структуры воды уменьшится, так как ионы, присутствующие в эмульсиях, обладают диамагнитными свойствами. В то же время менее гидратированные ионы обладают наибольшей адсорбционной активностью, ибб гидратная оболочка ослабляет электростатическое притяжение.

При контакте такой активированной системы (битумной эмульсии) с поверхностью минералов адсорбционные процессы на границе раздела фаз протекают с большей интенсивностью, что приводит к увеличению степени адсорбции и прочности закрепления ПАВ-эмульгатора на минеральном материале, вследствие этого улучшается смачивание и

3 108! адгезия пленки битума на поверхности минерального материала, увеличивается скорость формирования эмульсионноминеральных смесей и в конечном итоге улучшаются физико-механические свойства эмульсионно-минеральных смесей.

Таким образом, при электромагнитной обработке таких сложных многофазных гетерогенных систем, как битумная эмульсия и известняковая пульпа, 10 механизм электромагнитной активации весьма сложен. При этом электромагнитное поле воздействует не только на воду, но и на все составляющие сложной гетерогенной системы, в той или 1S иной мере.

Пример. Для приготовления эмульсионно-минеральной смеси используют гранитную щебеночную смесь в количестве 3 кг и битумную эмульсию 20 в количестве 0,48 кг. Битумную эмульсию готовят по обычной технологии. В качестве эмульгатора используют омыленную обиетиновую. смолу; битум марки БНД 90/130. 25

Показатели образцов из змульсионно-минеральных смесей, полученных

По извест

По предлагаемому способу ному способу

Параметры .3МО

Скорость пересечения магнитного поля, м/с, 0,25 1,0 1,5 2,5

При напряженности магнитного поля

Н = 16 кА/м

2,7 3,2 3,0 2,8

4,1

Водонасыщение, об.й

Набухание, об.Ж

0,95 0,98 1,1 0,99

1,6

16,0

19;0

18,9

20, 1 19,2

l9,3 . 16,5

l6i0

12,8

15,9

Водонасыщение образцов

0,89

0,96 0,86 0,84

0,80

0,73

0i81

0,89 0,78 0,79

При напряженности магнитного поля

Н = 40 кА/м

Физико-механические свойства

Прочность на сжатие, х 10 Па, сухих образцов, 5

20 С

Коэффициент водоустойчивости

Коэффициент длительности водоустойчивости

259 4

Известь в количестве 0,06 кг смешивают с 0,12 кг воды и полученную пульпу подвергают электромагнитной обработке. Затем обработанную известковую пульпу смешивают с щебеночной смесью до равномерного распределения ее по поверхности щебня. В полученную смесь вводят активированную при TQM же режиме битумную эмульсию, полученную смесь перемешивают до однородного состояния. Из полученной смеси формируют образцы размером — диаметр равен высоте — 50 мм и испытывают по стандартной методике.

Результаты испытания эмульсионноминеральных смесей, полученных при различных режимах электромагнитной обработки представлены в таблице.

Из приведенных данных видно, что эмульсионно-минеральная смесь, приготовленная по предлагаемому способу имеет высокую прочность и водоустойчивость по сравнению со смесью, полу ченной по известному способу.

1081259

Продолжение таблицы

Па предлагаемому способу

По иэвестному способу

Параметры ЭМО

4,1

Водонасьпцение, об.g

1,6

24,4

23,0

16,8

12,8

24,0 23,6 . 23,1

22в6 ггэ6 2)в7

0,94

0,80

0,94 0,96 0,94

0,73

23 21 21

0,94 0,93 0,92

2,4

0,94

4ь)

I,6

24,0 24,2 24,) 23,4 23 2 22,9

16,0

23,9

Водонасыщение образцов

22,5

l2,8

Коэффициент длительности водоустойчивости

0,92

0,92 0,90

0,9!

0,73

Водонасьпцение, об.X

Набухание, об.7

2,6

2,3

2,4

2,3

4,1

0,96 0,94 0,93

0,94

1,6

Прочность на сжатие, х )0 Па

22,1

22,9

24,0

24,3

16 0

Водонасыщение образцов

21,2

21,3

22,3

23,6

12,8

Коэффициент водоустойчивости

0,96 0,93 0,93

0,97

0,80

Коэффициент длительности водоустойчивости

0,84 0,91

0,89

0,90

0,73

ВНИИПИ Заказ 1488/25 Тираж 519 Подписное

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Физико-механические свойства

Набухание, об.Х

Прочность на сжатие, х 10 Па, сухих образцов

20 С

Водонасьпцеиие образцов

Коэффициент водоустойчивости

Коэффициент длительности водоустойчивости годонасыщение, об.Х

Набухание, об.X ,Прочность на сжатие, х )0 Па, сухих образцов, 20 С

Показатели образцов из эмульсионно-минеральных смесей, полученных

Скорость пересечения магнитного пол м/с

0 25 1,0 1,5 2,5

2,4 2,3 . - 2 2 2,3

0,95 0,93 0,93 0,94

0,90 0,92 0,91 0,90

При напряжении магнитного поля

Н 0,)00 кА/м

При напряженности магнитного поля

Н = 160 кА/м