Способ изготовления водоотталкивающей мелкозернистой смеси для дорожных покрытий

 

Использование: изготовления мелкозернистых смесей с водоотталкивающими свойствами для битумных дорожных смесей. Способ изготовления водоотталкивающей мелкозернистой смеси для дорожных покрытий заключается в перемешивании и измельчении до размера частиц в основном менее 0,2 мкм, преимущественно менее 0,1 мм, исходных компонентов: гидрофильной смеси хлористого натрия в виде остаточной соли от производства глицерина и минерального песка и/или лавовой муки и гидрофобного вещества, по крайней мере из группы сажа, обожженный перлит, измельченный жесткий пенополиуретан, при этом количество хлористого натра в мелкозернистой смеси составляет более 50% , в смесь дополнительно вводят добавку соли или окиси, или гидроокиси щелочноземельных или нещелочных металлов во влажном состоянии, которую совместно с остаточной солью от производства глицерина измельчают. В качестве добавки используют соль или окись, или гидроокись Fe, Zn, Al или Ca или сульфат кальция в форме гипса, образующегося в установках обессеривания газов, находящегося в нормальном влажном состоянии. Влажную смесь добавки и остаточной соли могут сушить до или во время совместного измельчения. В эту смесь можно дополнительно вводить лавовую муку или минеральный песок, получаемая смесь имеет состав, мас. % : смесь 80 - 85 мас. % остаточной соли от производства глицерина с 15 - 20 мас. % гипса дымовых газов 80; измельченный жесткий пенополиуретан 10; лавовая мука 10, или состав мас. % : указанная выше смесь 80; измельченный жесткий пенополиуретан 10; сажа 4; лавовая мука 6. Смесь имеет пониженную стоимость и удовлетворительные водоотталкивающие свойства. 8 з. п. ф-лы.

Изобретение относится к способам изготовления мелкозернистых смесей с водоотталкивающими свойствами и может быть использовано для устройства слоев покрытий дорог из битумных смесей.

Известен способ изготовления мелкозернистой смеси путем смешения лавы, песка, крупностью 1-5 мм, каинита и хлорида кальция.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является способ изготовления водоотталкивающей мелкозернистой смеси для дорожных покрытий, включающий перемешивание и измельчение до размера частиц в основном менее 0,2 мм, преимущественно менее 0,1 мм, исходных компонентов: гидрофильной смеси хлористого натрия и минерального песка и/или лавовой муки и гидрофобного вещества, по крайней мере, из группы сажа, обожженный перлит, измельченный жесткий пенополиуретан, при этом количество хлористого натра в мелкозернистой смеси составляет более 50% . В качестве хлористого натра может быть использован отход производства калия его содержащий. При этом предусмотрено к гидрофильному компоненту прибавлять цемент, а помол осуществлять либо путем помола части гидрофиль- ного компонента со всем количеством минеральных компонентов, а затем добавлять остаток гидрофильного компонента, либо объединяют их в процессе последующих этапов размола. Полученная смесь содержит, мас. % : хлористый натр или отход произ- водства калия 20-70 молотый песок 5-50 перлит 1-10 жесткий пенопо- лиуретан 1-10 сажа 1-2 Недостатком указанного способа является значительная стоимость получаемой смеси.

Целью изобретения является получение смеси с удовлетворительными водоотталкивающими свойствами при низкой ее стоимости.

Цель достигается тем, что в способе изготовления водоотталкивающей мелкозернистой смеси для дорожных покрытий, включающем перемешивание и измельчение до размера частиц в основном менее 0,2 мм, преимущественно менее 0,1 мм, исходных компонентов: гидрофильной смеси хлористого натра и минерального песка и/или лавовой муки и гидрофобного вещества, по крайней мере, из группы сажа, обожженный перлит, измельченный жесткий пенополиуретан, при этом количество хлористого натра в мелкозернистой смеси составляет более 50% , в качестве хлористого натра используют остаточную соль от производства глицерина и дополнительно вводят добавку соли или окиси, или гидроокиси щелочноземельных или нещелочных металлов во влажном состоянии и совместно их измельчают.

При этом влажную смесь добавки с остаточной солью от производства глицерина сушат до или во время совместного измельчения. А во время измельчения остаточной соли от производства глицерина и добавки дополнительно вводят лавовую муку или минеральный песок.

Кроме того, в качестве добавки используют соль или окись, или гидроокись Fe, или Zn, или Al, или Са.

А также в качестве добавки используют сульфат кальция в форме гипса, образующегося в установках обессеривания дымовых газов, находящегося в нормальном влажном состоянии.

При этом измельченный жесткий пенополиуретан или обожженный перлит используют в количестве по меньшей мере 10% в расчете на гидрофильную смесь. А при использовании измельченного жесткого пенополиуретана с сажей количество последней равно 1-6% в расчете на гидро- фильную смесь.

Причем мелкозернистая смесь имеет состав, мас. % : смесь 80-85 мас. % остаточной соли от про- изводства глицери- на с 15-20 мас. % гипса отходящих газов 80 измельченный жест- кий пенополиуретан 10 лавовая мука 10
Также мелкозернистая смесь имеет состав, мас. % :
cмесь 80-85 мас. %
остаточной соли от про-
изводства глицерина
с 15-20 мас. % гипса дымовых газов 80
измельченный жест- кий пенополиуретан 10 сажа 4 лавовая мука 6
Остаточная соль от производства глицерина образуется в виде сухого остатка при перегонке натурального глицерина, получаемого при расщеплении жиров и масел в производстве мыла. Химический состав остаточной соли, мас. % : NaCl 94,7-96,8; глицерин 0,3-0,75; жирные кислоты 2,8-4,5.

Было обнаружено, что после совместного измельчения остаточной соли (в расчете на долю остаточной соли) с 0,5-45 мас. % соли или окиси, или гидроокиси (добавка), катионы которой не являются катионами щелочных металлов, получают смесь с очень хорошими водоотталкивающими свойствами. Особенно пригодны соли, а также гидроокиси, содержащие в качестве катионов Fe, или Zn, или Al, или Са, такие как Fe(OH)₂, Fe(OH)₃, Zn(OH)₂, ZnO, Al(OH)₃, Ca(OH)₂, CaO.

Cовместное измельчение производят ни в мокром состоянии, ни в совершенно сухом виде. Смесь требуется только слегка увлажнить. При слишком высокой влажности смесь следует перед или во время измельчения в случае необходимости соответствующим образом подсушить, т. е. необходимо обеспечить сыпучесть продукта. По сравнению с другими мокрыми способами изготовления расход энергии в данном случае сравнительно небольшой. Как правило, можно отказаться от раздельной сушки. Для получения особенно хороших водоотталкивающих свойств мелкозернистой смеси можно добавлять во время процесса измельчения или же в процессе последующего перемешивания дополнительные водоотталкивающие средства. Так, например, можно применять недорогие водоотталкивающие средства, измельченный полиуретановый твердый пенопласт, сажу, а также обожженный перлит.

Совершенно особое преимущество предлагаемого изобретения заключается в том, что в качестве добавки можно использовать также сульфат кальция в виде гипса дымовых газов из установок обессеривания дымовых газов.

Образующийся в установках обессеривания дымовых газов гипс, как правило, сухой, но все же содержит некоторую остаточную влагу. В таком нормально влажном состоянии он наилучшим образом пригоден для его использования в способе согласно изобретению, потому что отпадает необходимость в проведении особой сушки продукта до или после совместного измельчения с остаточной солью.

Во многих случаях, с целью устранения возможности комковатости и слипания в процессе совместного измельчения добавляют вспомогательные вещества. Особенно пригодны для этой цели каменная мука или минеральный песок (например, в виде лавы, извести или же кварца), или золы электростанций.

Минимальное количество, которое можно использовать в качестве добавки, зависит от вида добавки, причем это количество легко можно определить проведением простых испытаний. Доля, равная 0,5 мас. % , необходима, по меньшей мере, также и при высокоактивных добавках, в то время как доля, равная свыше 45 мас. % , ни в коем случае не способствует повышению водоотталкивающих свойств. Достигаемое водоотталкивание также и без специальных водоотталкивающих средств в конце совместного измельчения остаточной соли и добавки настолько эффективно, что полученный таким образом продукт можно использовать в свою очередь как водоотталки- вающее средство для водоотталкивания другой соли. Такой дополнительной солью может быть остаточная соль или же любая другая соль, способная понижать температуру замерзания воды.

При этом с дополнительной солью можно или проводить совместное измельчение в сухом виде, или после раздельного измельчения остаточной соли до крупности зерен в основном менее 0,09 мм все перемешивать и получать таким образом продукт с хорошими водоотталкивающими свойствами, который имеет большое преимущество в том, что содержит особенно высокую долю соли, способной снижать точку замерзания воды, например, у дорожного покрытия.

При применении дополнительных водоотталкивающих средств, как например, измельченного полиуретанового жесткого пенопласта или обожженного перлита, доля таких водоотталкивающих добавок (в расчете на долю гидрофильных компонентов) составляет выгодным образом по меньшей мере от 8 до 10 мас. % . Применение сажи в качестве единственного дополнительного водоотталкивающего средства менее целесообразно. Отличные результаты можно получить в случае добавки измельченного полиуретанового жесткого пенопласта в соединении с сажей (приблизительно от 1 до 6 мас. % гидрофильных компонентов).

П р и м е р. В первом испытании перемешивают в принудительном смесителе 80 мас. % остаточной соли от глицеринового производства, 10 мас. % измельченной лавы и 10 мас. % измельченного полиуретанового жесткого пенопласта и после этого совместно измельчают до крупности зерен менее 0,09 мм. Изготовленную таким образом мелкозернистую смесь подвергают испытанию на водоотталкивающие свойства, при котором на поверхность пробы этой мелкозернистой смеси осторожно наносят каплю воды. Капля воды начала тотчас погружаться в мелкозернистую смесь и менее чем через минуту совершенно исчезла с поверхности испытываемой смеси.

Во втором испытании вместо необработанной остаточной соли используют смешанную остаточную соль, состоящую из до 85 мас. % соли и до 15 мас. % гипса дымовых газов. В остальном как изготовление, так и состав не отличались от первого испытания. При проведении испытания на водоотталкиваемость пробы второй мелкозернистой пробы нанесенная на нее капля воды в течение 30 мин оставалась на поверхности смеси практически без изменения. Через 3 ч капля воды все еще оставалась на поверхности смеси, хотя уже в форме плоского цилиндра. Заметного погружения капли в испытываемую смесь установить было невозможно, так как она скорее всего до этого полностью испарилась.

В третьем испытании остаточную соль перемешивают с гипсом дымовых газов не перед совместным измельчением различных долей мелкозернистой смеси согласно испытанию 2, а все доли смешивают между собой только при измельчении. Водоотталкивающие свойства полученной таким образом мелкозернистой смеси не оказались при этом такими же хорошими, как у продукта, полученного при проведении испытания 2.

Был проведен еще один вариант эксперимента два, в соответствии с которым сначала долю смешанной с гипсом дымовых газов с остаточной солью и частичное количество измельченной лавы добавляют к этой смеси и совместно измельчают до величины зерен менее 0,09 мм и такую смесь только после этого перемешивают в принудительном смесителе с ранее измельченным до крупности зерен менее 0,09 мм полиуретановым жестким пенопластом.

В пятом испытании водоотталкивающие свойства были проверены у продукта согласно изобретению, который был изготовлен из 80 мас. % остаточной соли и 20 мас. % гипса дымовых газов путем совместного измельчения до величины зерен менее 0,09 мм. Нанесенная на поверхность полученной смеси капля воды оставалась в течение более одного часа без какого-либо изменения, т. е. без увлажнения поверхности смеси и растекания.

Кроме того, измельчают в сухом виде 15 мас. % полученного в пятом испытании порошка вместе с 13 мас. % каменной муки и 72 мас. % соли, состоящей, в основном, из хлористого натрия. Также и этот новый продукт был похож по своим водоотталкивающим свойствам на продукт, который был получен по условиям пятого испытания.

Также в соответствии с вторым испытанием готовят смесь, содержащую 80 мас. % смеси, состоящей из 80-85 мас. % остаточной соли от производства глицерина и 15-20 мас. % от производства глицерина гипса дымовых газов; 10 мас. % измельченного жесткого пенополиуретана; 4 мас. % сажи и лавовой муки. Капля соли на такой поверхности остается неизменной практически в течение 45 мин. В дальнейшем происходит растекание, выраженное значительно слабее, чем во втором испытании.

Изготовленная предлагаемым способом мелкозернистая смесь может быть без каких-либо проблем использована в качестве традиционного наполнителя, например, в битумных смесях при изготовлении дорожных покрытий. Такие дорожные покрытия проявляют при температурах до нескольких ниже нуля градусов С отличное, предотвращающее образование льда действие, которое сохраняется в течение очень длительного промежутка времени.

Так например, в пробах, содержащих описываемый наполнитель и подвергшихся без транспортных нагрузок воздействию естественных атмосферных влияний, сохраняли еще по истечении трех лет свое предотвращающее образование льда действие. Такое действие сохраняется в течение длительного времени также и при транспортных нагрузках, потому что вследствие постоянного незначительного истирания дорожного покрытия все время обнажаются все новые частицы соли, равномерно распределенные в асфальтовой массе, благодаря чему сохраняется эффект активной соли. Мелкозернистая смесь, изготовленная в соответствии с изобретением, не ухудшает сцепляемости транспорта с поверхностью дороги в случае мокрого покрытия.

Формула изобретения

1. СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ВОДООТТАЛКИВАЮЩЕЙ МЕЛКОЗЕРНИСТОЙ СМЕСИ ДЛЯ ДОРОЖНЫХ ПОКРЫТИЙ, включающий перемешивание и измельчение до размера частиц в основном менее 0,2 мм, преимущественно менее 0,1 мм, исходных компонентов: гидрофильной смеси хлористого натра и минерального песка и/или лавовой муки и гидрофобного вещества по крайней мере из группы: сажа, обожженный перлит, измельченный жесткий пенополиуретан, при этом количество хлористого натра в мелкозернистой смеси составляет более 50% , отличающийся тем, что в качестве хлористого натра используют остаточную соль от производства глицерина и дополнительно вводят добавку соли, или окиси, или гидроокиси щелочноземельных или нещелочных металлов во влажном состоянии, которую измельчают с остаточной солью от производства глицерина.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что влажную смесь добавки с остаточной солью от производства глицерина сушат до или во время совместного измельчения.

3. Способ по пп. 1 и 2, отличающийся тем, что во время измельчения остаточной соли от производства глицерина и добавки дополнительно вводят лавовую муку или минеральный песок.

4. Способ по пп. 1 - 3, отличающийся тем, что в качестве добавки используют соль, или окись, или гидроокись Fe, или Zn, или Al, или Ca.

5. Способ по пп. 1 - 4, отличающийся тем, что в качестве добавки используют сульфат кальция в форме гипса, образующегося в установках обессеривания дымовых газов, находящегося в нормальном влажном состоянии.

6. Способ по п. 1, отличающийся тем, что измельченный жесткий пенополиуретан или обожженный перлит используют в количестве по меньшей мере 10% в расчете на гидрофильную смесь.

7. Способ по п. 1 или 6, отличающийся тем, что при использовании измельченного жесткого пенополиуретана с сажей количество последней равно 1 - 6% в расчете на гидрофильную смесь
8. Способ по пп. 1 - 7, отличающийся тем, что изготавливают мелкозернистую смесь состава, мас. % :
Смесь 80 - 85% остаточной соли от производства глицерина с 15 - 20 мас. % гипса дымовых газов 80
Измельченный жесткий пенополиуретан 10
Лавовая мука 10
9. Способ по пп. 1 - 7, отличающийся тем, что изготавливают мелкозернистую смесь состава, мас. % :
Смесь 80 - 85% остаточной соли от производства глицерина с 15 - 20% гипса дымовых газов 80
Измельченный жесткий пенополиуретан 10
Сажа 4
Лавовая мука 6