Способ получения каменноугольного вяжущего для дорожного строительства

 

СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ КАМЕННОУГОЛЬНОГО ВЯЖУЦЩГО ДЛЯ ДОРОЖНОГО СТРОИТЕЛЬСТВА путем окисления кислородом воздуха при перемешивании и повышенной температ)фе каменноугольных дегтей в присутствии высокомолекулярной добавки , отличаю-щийся тем, что, с целью повышения качества и выхода целевого продукта, в качестве добавки используют полистирольную пыль в количестве 2- 3 мас.% и 1-нонаноп или 1 деканол в количестве

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

С0014АЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК ((9) (! )) 4(5() С 10 С 3/04

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ;

Н АВТ0РСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ. (21) 3665687/23-04 (22) 26.09.83 (46) 07.05.85. Бюл. Р 17 (72) В. И. Братчук, В. Г. Гагацев, Г. А. Москаленко, А. И. Повзун и А. Н. Бачурин (71) Макеевский инженерно-строительный институт (53) 665.637.88 (088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР и 601301, кл. С 10 С 3/04, 1974.

2. Авторское свидетельство СССР

N; 941395, кл. С 10 С 1/00, 1980 (прототип) . (54) (») СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ КАМЕННΠ—

УГОЛЬНОГО ВЯЖУШЕГО ДДЯ ДОРОЖНОГО СТРОИТЕЛЬСТВА путем окисления кислородом воэдуха при перемешивании и повышенной температуре каменноугольных дегтей в присутствии высокомолекулярной добавки, о т л и ч а ю. ш и и с я тем, что, с целью повышения качества и выхода целевого продукта, в качестве добавки используют полистирольную пыль в количестве 2—

3 мас.% и 1-нонанол или 1 деканол в количестве (0,8 — 1,0) -10 б,мас.% и процесс проводят при 160-180 С.

1154307

Изобретение относится к способам получения органических вяжущих из каменноугольных продуктов коксохимическог о производства и может быть использовано в углсхпмической промьш ленности, а также при производстве вяжущим непосредственно на асфальтобетонных заволах, в дорожно-строительных организациях.

С мол оперегонные цехи на коксохимических заводах производят, главным образом, 10 маловязкпе каменноугольные вяжущие с ус,1О ловной вязкостью 5 — 200 с по С, с содержанием воды до 16 мас.% (сырая каменноугольная смола) . Они не пригодны для строительства усовершенствованных дорожных 15 покрытий вследствие длительности формирования структуры дорожных дегтебетонов, Бетоны на таких вяжущих обладают малой прочностью и неудовлетворительными водными свойствами и морозостойкостью из-за щ низкой вязкости самого вяжущего и низкой их пластичности. Кроме того, отсутствуют эластические свойства в области отрицательных температур.

Загущение маловяэких каменноугольных вяжущих на асфальтобетонных заводах проводят их термоокислением по компрессорной или бескомпрессорной технологии. Процессу термоокисления предшествует обезвоживание вяжущих, которое длится 10 — 12 ч. Время проведения процесса термоокисления по компрессорной технологии колеблется в пределах 14 — 18 ч, по бескомпрессорной 6 — 8 ч.

Выход готового продукта 70-80 мас.%. Это значительно повышает стоимость вяжущего, а.такде ухудшает условия труда на таких 35 предприятиях.

Известен способ получения вяжущего для дорожных покрытий путем окисления при

180 — 200 С, расходе воздуха 15 — 25 л/кг..мин в течение 20 — 30 мин остаточных продуктов от дистилляции поглотительного масла, предварительно насыщенных бензольными углеводородами коксового газа 111.

Однако вяжущее с малым интервалом плас.45 тичности не обладает эластическими свойствами, вследствие чего бетонные смеси на его основе имеют узкие температурные интервалы укладки и уплотнения, не позволяющие транспортировать их на большие расстояния. 50

Это значительно сокращает сроки строительного сезона.

Наиболее близким к изобретению является способ получения каменноугольного вяжущего для дорожного строительства путем 55 окисления кислородом воздуха при перемешивании смеси каменноугольного дегтя и высокомолекулярной добавки — резшювой крышки, взятой в количестве 5-15 мас.% на смесь, при 135-150 С в течение 12I 5 ч (21, Недостатками известного способа являются его высокая энергоемкость (процесс с учетом обезвоживания длится сутки при высокой температуре) и низкий выход це- . левого продукта 75 мас.%, Кроме того, получаемое вяжущее имеет малую растяжимость в области низких температур и не обладает эластичностью, а бетоны на. его основе имеют высокие значения водонасыщения, набухания, коэффициента теплоустойчивости и низкое значение коэффициента длительной водоустойчивости. Таким образом, известный способ получения вяжущего не обеспечивает достаточного качества дорожного покрытия.

Цель изобретения — повышение качества и выхода целевого продукта.

Поставленная цель достигается тем, что при способе получения каменноутольного вяжущего для дорожного строительства путем окисления кислородом воздуха при перемешивании и повышенной температуре каменноугольных дегтей в присутствии высокомолекулярной добавки, в качестве последней используют полистирольную пыль в количестве 2 — 3 мас.% и 1-нонанол или

1-деканол в количестве (0,8 — 1,0) 10 мас.% и процесс проводят при 160 — 180 С, Высокомолекулярный нормальный спирт необходим в вяжущем для интенсификации процесса его обезвоживания. Если его не до- бавлять в деготь, то обезвоживание каменноутольного вяжущего длится (в зависимости от насыщенности вяжущего водой) 6 — 12 ч, Высокомолекулярный спирт, образуя мономолекулярный слой на поверхности органического вяжущего, вытесняет менее поверхностноактивный стабилизатор пены и снижает до нуля устойчивость пленок пены, Это позволяет значительно увеличить подвод тепла к вяжущему и обезводить его в течение 1 ч.

При содержании высокомолекулярного спирта 0,8 10 б мас.% и более до .1,0 10 Б мас.% его достаточно .для образования мономолекулярного вяжущего в битумоварочном котле, где он вытесняет менее поверхностно-активный стабилизатор пены и снижает практически до нуля устойчивость пленок, пузырей и пены, понижая поверхностное натяжение до минимального постоянного значения. При большем расходе спирта он образует полимолекулярный слой, Эффект от введения высокомолекулярного спирта более 1,0 "

40 мас.% такой же, как и при концентрации его в вяжущем (0,8 — 1,0) . 10 б мас.%. .154307

В качестве высокомолекулярного спирта используют: 1-нонанол, СНз (СН ) q CH OH. молекулярная масса 144,26 усл. ед., плотность 827,4 кг/м, температура кипения

213 С и 1-деканол (СНз (СН )а СН ОН, молекулярная масса 158,28 усл. ед., плотность 829,2 кг/м, температура кипения

231 С.

Каменноугольные дорожные дегти по своему качеству должны соответствовать требова- 111 ниям ГОСТ 4641 — 80, каменноугольные смолы — ОСТ 1462 — 80, Полистирольная пыль — порошок белого цвета размером частиц менее 6,3 ° 10 м.

Она образуется в процессе очистки маточного раствора, отделяемого от суспенэионного полистирола на центрифугах, и имеет следующие свойства: влажность по массе 6 — 8%, плотность 1040 — 1060 кг/м, объемная насыпная масса 680 — 740 кг/м, удельная поверхность 350 — 400 м /кг, средняя молекулярная масса (9 — 20) . 10 .

Пример. В необезвоженный каменноугольный деготь подогретый до 80 С, вводят (0,8 — 1,0) 10 мас.% высокомолекулярного спирта, включают перемешивающее устройство, обеспечивающее турбулентность потока, подводят тепло и обезвоживают вяжущее в течение 1 ч. Затем в каменноугольное вяжущее добавляют 2 — 3 мас.% полистирольной пыли при непрерывном перемешивании, доводят температуру композиции до 140 С и подают воздух в количестве

60 — 70 л/кг ° ч. Такая начальная температура окисления способствует вовлечению в этот процесс низкомолекулярных ароматических углеводородов вяжущих, позволяющих увеличить выход вяжущего. Максимальная температура термоокисления маловязких каменноугольных вяжущих 160 — 180 C. Скорость

40 подъема температуры в окислительнои установке 10-15 С/ч. В момент интенсивного подьема температуры прекращается подвод тепла в установку. Продолжительность термоокисления по компрессорной технологии

3 — 5 ч, по безкомпрессорной 2 — 3 ч. В процессе совместного воздействия механического перемешивания и окисления воздухом при высокой температуре частицы полистирола диспергируются на макромолекулы и надмолекулярные структуры вытянутой конформации, которые за счет переплетения цепей образуют пространственную сетку полимера, придающую вяжущему эластические свойства.

11ри обработке воздухом камешгоугольных вяжущих при повышенной температуре вслелствие процессов конденсапии полнмеризации углеводородов образуются многокольчатые ароматические соецинения, которые являются дополнительными узлами сшивки в пространственной сетке полимера, значительно упрочняя структуру вяжущих и повышая его вязкость

Результаты, полученные при окислении в различных режимных условиях, приведены в табл. 1, В соответствии с данными, приведенными в табл. 1, ведение процесса при параметрах, ниже оптимальных, не позволяет получить вяжущие с необходимым комплексом свойств (вяжущее получается маловязким), а при. значениях параметров процесса, выше оптимальных, получение вяжущего энергоемко н сопровождается большими потерями вследствие интенсивного испарения легкокипящих соединений каменноугольных вяжущих, В табл. 2 приведены характеристики известного и полученного по предлагаемому способу вяжущих, В соответствии с даннымн, представленными в табл. 2, вяжущее, полученное по предлагаемому способу, значительно превосходит известное по растяжимости, клеющей способности. Оно обладает эластическими свойствами в области низких температур. При этом процесс производства вяжущего по предлагаемому способу менее энергоемок, а выход готового продукта значительно выше, чем известного.

В табл. 3 приведены характеристики дегтебетонных смесей — приготовленных на основе известного и предлагаемого вяжущих, Сопоставление свойств дегтебетонов, при-; готовленных на вяжушем, полученном по предлагаемому способу, в сравнении с известным (табл. 3) показывает, что дегтебетон на основе вяжущего, полученного по предлагаемому способу, обладает повышенной плотностью, водостойкостью, морозостойкостью, теплоустойчивостью. Таким образом, изобретение повышает выход и качество целевого продукта, улучшает качество вяжущего и бетонов на его основе и, следовательно, повышает долговечность дегтебетонных дорожных покрытий, а также снижает энергозатраты на проведение способа.

1154307 ф ( р

° м

1 м> Ф м цр м м м о о

V1 Щ Щ м м " ь

I/l о о о о о г- рр <р, 1/Ъ М 3 5/)

Г (3 сч м m О с

1 1 о о î о о а о о

o o" o"

1154307

-16

-33

66

24

5,83

Набухание, об.%

0,56

7,34

3,9

1,01

1,2

8,9

1,0

0,91

0,83

0,73

7,3

3,25

0,66

0,89 пенетрацией при 25 C условной вязкостью по ао с

Растяжимость при 0 С, см

Эластичность при 0 С, %

Температура размягчения по

КиШ, С

Температура хрупкости, С

Показатель сцепления вяжущих с поверхностью каменных материалов, найденный колориметрическим методом, %

Выход вяжущего, %

Длительность процесса, ч

Объемная масса, кг/м Водонасыщение, об%

Предел прочности на сжатие, МПа, при, С

Коэффициент водоустойчивости

Коэффициент водоустойчивости при длительном водонасыщении

Коэффициент теплоустойчивости

R20/ 50

Мороэостойкость после 50 циклов попеременного эамораживания— оттаивания

Таблица 2