Способ получения вяжущего для асфальтобетонной смеси
Использование: дорожное строительство , приготовление асфальтобетонных смесей . Сущность изобретения: нефтяной гудрон смешивают с 6-8% кубовых остатков синтетических жирных кислот при 80-90°С, нагревают смесь до 180-200°С, диспергируют ее путем гидродинамической кавитации при понижении давления в смеси на 0,1-0,2 МПа и в процессе диспергирования в нее вводят 45-55% сланцевой золы, которую в увлажненном до текучести состоянии обрат,, батывают в вихревом слое ферромагнитных частиц в течение 2-4 с при величине магнитной индукции равной 0,1-0,14 Т. Общие затраты на получение 1 т вяжущего равны 13,93 кг условного топлива, 2 табл.
СОЮЗ СОВЕТСКИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ
РЕСПУБЛИК (51)5 С 04 В 26/26
ГОСУДАPСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ
IlO ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ
ПРИ ГКНТ СССР
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4829997/33 (22) 29.05.90 (46) 07.10.92. Бюл. ¹ 37 (71) Белорусский политехнический институт (72) Ю.А.Безбородов, А.В,Бусел и Я,Н,Ковалев (56) Петухов И,Н. Результаты применения структурообразующих добавок, — Автомобильные дороги, 1988, № 4, с, 10-11, Шейхет И,М. и др. Опыт использования кубовых остатков синтетических жирных кислот при производстве битума, — Автомобильные дороги, 1988, № 4, с. 11 — 12. (54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ВЯЖУЩЕГО
ДЛЯ АСФАЛЬТОБЕТОННОЙ СМЕСИ
Изобретение относится к дорожному строительству, в частности к получению вяжущего из нефтяного гудрона, и может быть использовано для приготовления асфальтобетонных смесей.
Известен способ использования нефтяных гудронов в комплексе с кубовыми остатками синтетических жирных кислот (КОСЖК) и добавками, содержащими свободную окись кальция при приготовлении асфальтобетонных смесей (1).
Недостаток известного способа заключается в том, что при его осуществлении невозможно контролировать показатели свойств получаемого вяжущего, т.е, оно получается непосредственно в ходе приготовления асфальтобетонной смеси при перемешивании материалов. Отсутствие контроля за свойствами вяжущего не дает возможность гарантировать нормативные показатели физико-механических свойств асфальтобетонов.
„, Ы„„1766865A1 (57) Использование: дорожное строительство, приготовление асфальтобетонных смесей, Сущность изобретения: нефтяной гудрон смешивают с 6-8 кубовых остатков синтетических жирных кислот при 80 — 90 С, нагревают смесь до 180-200 С, диспергируют ее путем гидродинамической кавитации при понижении давления в смеси на 0,1-0,2
МПа и в процессе диспергирования в нее вводят 45-55% сланцевой золы, которую в увлажненном до текучести состоянии обра-,.„, батывают в вихревом слое ферромагнитных частиц в течение 2 — 4 с при величине магнит-. ной индукции равной 0,1-0,14 Т, Общие затраты на получение 1 т вяжущего равны
13,93 кг условного топлива, 2 табл.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является способ приготовления битума путем смешения нефтяного гудрона и кубовых остатков синтетических жирных кислот (КОСЖК) при температуре 80 — 900С, нагрева полученной смеси до 180 — 200 С и перевода гудрона в битум путем окисления в локальных окисли- 0 тельных установках (2). &
Недостаток данного способа заключа- Со ется в большой его энергоемкости, 0л
Так, для получения таким способом од- (Л ной тонны битума необходимо затратить 1,5» 10 КДж энергии (тепловой, электрической)
6 или в пересчете на условное топливо 51 кг ! у.т. Кроме того, при осуществлении данного способа образуются потери сырья в виде испарения легких фракций гудрона и
КОСЖК, а также в виде коксообразных осадков в колонне (реакторе) установки, Закоксовывание внутреннего объема колонны, и особенно маточника, существенно снижает производительность установки.
1766865
Цель изобретения — снижение энергозатрат.
Поставленная цель достигается тем, что в способе получения вяжущего для асфальтобетона, включающем смешение нефтяно- 5 го гудрона с кубовыми остатками . синтетических жирных кислот при 80 — 90 С и нагрев смеси до 180-200 С, смесь диспергируют пу-ем гидродинамической кавитации при понижении давления в смеси на 10 l,0 — 0;2 МПа, а в процессе диспергирования в смесь дополнительно вводят сланцевую золу; которую предварительно увлажняют до состояния текучести и обрабатывают, в вихревом слое ферромагнитных частиц в те- 15 чение 2-4 с при величине магнитной индукции равной 0,1 — 0,14 Т, кубовые остатки синтетических жирных кислот вводят в количестве 6 — 8%, а сланцевую золу в количестве 45 — 55% от массы нефтяного гудрона. 20
Увлажнение сланцевой золы до состояния текучести позволяет обрабатывать ее в вихревом слое ферромагнитных частиц, Здесь она интенсивно перемешивается с водой. На воду и золу при этом воздейству- 25 ют ферромагнитные частицы (механическое воздействие), вихревое электромагнитное поле, локальные высокие давления и акустические колебания, В результате такого комплексного воздействия происходит 30 модификация поверхности зерен золы. На их поверхности образуются активные центры, которые ускоренно адсорбируют капельки воды. Капельки воды, осаждаясь на активные центры, консервируют их на неко- 35 торо» время, сохраняя их активность. При введении такой модифицированной добавки в горячую смесь из нефтяного- гудрона и
КОСЖК возможен переход гидроксида кальция в окись кальция, а последней взаимодей- 40 ствие с КОСЖК и образование нерастворимых кальцевых солей жирных кислот. Эти соли существуют в виде тонких нитей, что приводит к образованию дисперсно-армированной (войлокообразной) структуры в смеси. Это приво- 45 дит к повышению вязкости и растяжимоСти смеси и в то же время обеспечивает низкую температуру хрупкости ее.
Капельки воды, попадая в горячую смесь, превращаются в пузырьки пара, ко- 50 торые вспенивают массу смеси с образованием в ней тонких пленок. Одновременное диспергирование смеси путем гидродинамической кавитации способствует вспениванию всей массы смеси, вовлекая ее в преобразование, ускоряя физические изменения и химические преобразования в ней, В результате существенного расширения зоны кавитации смесь практически вся превращается в высокодисперсную массу. Положительным результатом высокой дисперсности смеси является возможность адсорбировать активными центрами, которые открылись после испарения воды капельки смеси. В результате этих процессов зерна минеральной добавки оказываются равномерно распределенными во всей массе смеси и покрытыми тонкой оболочкой(пленкой).
Эта оболочка прочно удерживается на поверхности зерен. Она препятствует слипанию их между собой и одновременно обеспечивает их скольжение относительно друг друга. Кроме того, оболочка гидрофибизирует зерна и препятствует их выпаданию в осадок при длительном хранении вяжущего. При этом оболочка повышает также и температуру размягчения смеси.
Именно в результате одновременного осуществления двух процессов; введение холодной минеральной добавки в горячую смесь нефтяного гудрона с КОСЖК и диспергирование смеси обеспечивает получение высококачественного вяжущего для асфальтобетонов, При этом энергозатраты на получение такого вяжущего снижается в 4 раза по сравнению с окислением. Кроме того, сам процесс получения вяжущего существенно ускоряется, Так, если при окислении перевод гудрона в битум осуществляется в течение 4 — 5 ч, то в предлагаемом способе процесс получения вяжущего занимает всего
4 — 5 мин. Такая быстроточность процесса исключает потерю сырья.
Изобретение осуществляется следующим образом, В емкость, заполненную на половину нефтяным гудроном при 80 — 90 С, добавляют и затем смешивают необходимое количество
КОСЖК, после чего смесь нагревают до 180— о
200 С, Затем смесь подают в насос-диспергатор. Сюда же в насос-диспергатор подают сланцевую золу, которую предварительно увлажняютдо состояния текучести(24% воды от массы минерала) и обрабатывают в вихревом слое ферромагнитных частиц, Из насоса-диспергатора полученное вяжущее поступает в емкость-накопитель, откуда подается в смесительное отделение для приготовления асфальтобетонных смесей, Энергозатраты при осуществлении предлагаемого способа и известного определены путем составления материального и энергетического балансов. Общие затраты на 1 т вяжущего 13,93 кг условного топлива, Примеры конкретного выполнения способа и свойства получаемого вяжущего приведены в табл.1. I
На полученном вяжущем готовили асфальтобетонные смеси. Из полученных смесей формовали образцы асфальтобетона и
1766865 шение нефтяного гудрона с кубовыми остатками синтетических жирных кислот при 8090 С с последующим нагревом смеси до
180 — 200 С, отличающийся тем, что, с
5 целью снижения энергозатрат, cM(. cb диспергируют путем гидродинамической кавитации при понижениИ давления в смеси на
0,1 — 0,2 МПа и в процессе диспергирования
10 в смесь дополнительно вводят сланцевую золу, которую предварительно увлажняют до состояния текучести и обрабатывают в вихревом слое ферромагнитных частиц в течение 2-4 с при величине магнитной индук15 ции 0,1 — 0,14 Т, при этом количество кубовых остатков синтетическйх жирных"кислот 6-8
%, а сланцевой золы 45-55% от массы нефтяного гудрона.
Таблн а!
Количество минеЬальной добавки 2 от массы гулроN!!
Глубина проникания иглы, 0,1 нм (па ГОСТ 1150178) Приме
Обработка минер. ло- Количество барки в вихревом слое KOCIK, 2 от ферронагнит.чвстйц мессы гупемпература хрупкости (по ГОСТ
1 1507-78) С
Дисперга» ция смеси при пение, давления, ИПа
Температура раэмягчения по
К и 0! (no
ГОСТ 1150673) С
Растяиимость, см (по ГОСТ 1150575)э рома
Рагнитная индукции
Т при 25 С при 0 С
В течение, с при 25 С(при ОвС
0 05
Oil 0
0,15
0,20
0,25
О,15
0,15
0,12
85
II п
II п п
1 п
II п п п
II п
II п п п
0 г о
0,12
0,12
30 п и
28
28
32
28
20 п
II и
0,15
0,08
0,14
0,16
0,12
II п п
0,12
85
II п
II п
tl п п п п п и« п
О, l5
50 ч
II
«н п п
«и»
«и» п
0,l5
85 п
It
I п п ч» п п
11 ч
II п п
25
85 10 49 ° 52,0
Требования
ГОСТ
2224576
61-90 20 47 50
- l 5
55 определяли показатели его физико-механических свойств.
Состав испытываемых асфальтобетонов соответствовал составу мелкозернистого асфальтобетона типа В марки П (по ГОСТ
9128-84) с содержанием вяжущего 6,5%, Результаты испытаний приведены в табл.2.
Как видно из приведенных данных на получение вяжущего по описываемому способу требуется затратить энергии значительно меньше, чем по известному (путем окисления), а асфальтобетоны, приготовленные с использованием этого вяжущего, имеют показатели физико-механических свойств, отвечающие требованиям ГОСТ 9128-84, Формула изобретения
Способ получения вяжущего для асфальтобетонной смеси, включающий сме1 .2
4
6
8
11
12
13 !
16
17
l8
19
2!
Иэвестний
59
59
59
46
59
48
56
59
59
59
59, 57 43
59
59
51,4
60,3
63 1
60,1
60,0
52,3
59,3
69,7
60,5
53,1
6l 7
61,8
60,5
6901
62,5
62,2
63,5
51,4
60,2
62,3
53,3
1,2
3,5
4,0
4,2
4,2
2,0
3,3
4, I
4,2
2,3
3,5
4,1
4.7
3,5
4,0
4,!
4,1
3,5
4,0
3.7
1,5
-19
-l9
-l9
-!9
-l9
-19
-19
-!6
-14
-19
«19
-!7
«13
-l 5
-17
19
-19
-19
-19
-17
-!3
1766865 бли а 2
Т а
Водонасыще- Набухание, ние, Коэффициенты
Предел проиности при сжатии
НПа, при температуре
Пример водостойкости длительной водостойко" сти
20 С 50 С О С
14,0
0,88
0,62
2,0
0,5
3,1
2,3
Требования
ГОСТ
912884
Не более
12,0
Не менее
1,0
1-4,0 Не более
1,0
Не менее
0,85
Не менее
2,2
Не менее
0,75
40
50
Составитель Е.бикбулатова
Техред М.Моргентал Корректор 3.Салко
Редактор
Заказ 3517 Тираж Подписное
ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР
113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5
Производственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул.Гагарина, 101
2
4
6
8
11
12 !
14
16
17
IS
19
21
Известный
3 1 ъ
3 3
3,8
3,8
3,8
3,2
3,3
3,8
3,8
3,2
3,4
3,8
3,8
3,8
3,8
3,7
2,9
3,8
3,8
3,8
4,0
1,7
2,0
2,3
2,3
2,3
1,8
2,0
2,3
2,3
2,0
2,1
2>3
2,3
2. 3
2,3
2,1
1,6
2,3
2,3
2,4
2,4
5,0
5,0
5,0
5,0
5,.0 ,5,0
5,0
5,5
6,0
5,0
5,0
5,3
6,3
6,1
5 3
5ФО
5,0
5,0
5,0
5.3
6,3
0,96
0,96
0,96
0,96
0,95
0,96
0,96
0,95
0,95
0,95
0,96
0,96
0,96
0,94
0,94
0,98
0,98
0,99
0,98
0,96
0,93
0,95
0,95
0,95
0,95 о.93
0,93
0,95
0,92
0,92
0,92
0,95
0,95
0,94
0,91
О 91
0,95
0,95 о,96
0,96
0,95
0,90
2,1
2, !.
2,0
2,0
2,0
2,!
2,2
2,0
2,1
2,1
2,0
2,1
2,0
2,4
2,3
1,9
1,8
1,7
1,8
2,1
2,3
0,2
0,2
0,2
0,2
0,2
0,2
0,2
0,2
0,2
0,2
0,2
0,2
0,2
0,5
0,3
0,1
0,1
0,1
0,2
0,3
0,5
