Золоминеральная смесь для оснований дорожных одежд и способ ее приготовления

 

Изобретение относится к строительству, конкретно к составам минеральных смесей для оснований дорожных одежд, и может быть использовано в дорожном строительстве, преимущественно для автомобильных дорог. Золоминеральная смесь для оснований дорожных одежд содержит щебень строительный фр. 5 - 60 мм 18 - 27 мас.%, отходы щебеночного производства фр. 0 - 5 мм 23 - 33 мас.%, золу-уноса от сжигания каменных углей 33 - 45 мас.%, отходы известкового производства - известь-пушонку 4 - 12 мас.%, подмыльный щелок 8 - 13 мас.%. Золоминеральную смесь готовят в три стадии: на первой стадии отдельно отдозированные компоненты последовательно и слоями подают на горизонтальный транспортер, на второй - производят перемешивание компонентов пересыпанием четырехслойной смеси с горизонтального транспортера на приемную площадку наклонного транспортера и подают с транспортера в бункер перемешивания, а на третьей стадии в перемешиваемую массу непрерывно подают водный раствор подмыльного щелока через дозирующие форсунки при непрерывном перемешивании всей массы до получения требуемой консистенции золоминеральной смеси. Технический результат: обеспечивается эффективность и высокая производительность способа получения золоминеральной смеси. Повышается долговечность основания дорожной одежды за счет получения монолитной массы. 2 с.п.ф-лы, 3 табл.

Изобретение относится к области строительства, конкретно, к составам минеральных смесей для оснований дорожных одежд и может быть использовано в дорожном строительстве, преимущественно для автомобильных дорог.

Известна золоминеральная смесь, описанная в статье Тимофеева Б.П. "Влияние подмыльного щелока на прочностные свойства золоминерального материала", опубликованной в сборнике "Совершенствование технологии строительства дорог с применением местных материалов и отходов промышленности", Омск, 1986 г., с .17-22 (1).

В указанной статье приводится золоминеральная смесь следующего состава: гравийно-песчаная смесь - 80%; зола-уноса - 15%, известь (100%-ной активности) - 5%. В этой же статье исследуется влияние подмыльного щелока на прочностные свойства золоминерального материала, при этом подмыльный щелок применяют в пределах 6-8% от известково-зольного вяжущего, т.е. 1,2-1,6% от общей массы золоминеральной смеси.

Недостатком вышеназванной композиции золоминеральной смеси является то, что 80% от общего веса ее составляет довольно дорогая гравийно-песчаная смесь, и лишь 20% составляют известково-зольное вяжущее и подмыльный щелок.

Целью предлагаемого изобретения является значительное увеличение в предлагаемой композиции золоминеральной смеси доли известково-зольного вяжущего и подмыльного щелока суммарно до 45-70% от общего веса золоминеральной смеси и за счет этого получения монолитной массы в основании дорожной одежды.

При этом, в составе предлагаемой золоминеральной смеси используются исключительно отходы производства, такие как: зола-уноса от сжигания каменных углей на тепловых электростанциях, отходы (отсев) щебеночного производства, отходы известкового и карбидного производства (известь-пушонка) и отходы производства моющих средств (подмыльный щелок).

Все эти компоненты предлагаемой смеси накоплены в различных регионах России в огромных количествах. Достаточно отметить, что только в г. Омске от сжигания кузбасских и экибастузских углей в золоотвалах накоплено уже свыше 50 млн. тонн золы, этого количества хватит для строительства свыше 40 тысяч километров автомобильных дорог повышенного класса.

Одновременно ставится цель разработки эффективного и высокопроизводительного способа приготовления золоминеральной смеси, который обеспечивал бы повышенное качество приготовленной смеси, и на этой основе долговечность основания дорожной одежды. При этом ставится цель существенно снизить стоимость затрат на строительство автомобильных дорог на 10-25%.

Сущность предлагаемого изобретения заключается в том, что золоминеральная смесь содержит вместо речного песка - отходы щебеночного производства, а в качестве вяжущего содержит отходы известкового производства и карбидного (известь-пушонку), золу-уноса от сжигания каменных углей и отходы производства моющих средств (подмыльный щелок). При этом в предлагаемой золоминеральной смеси доля известково-зольного вяжущего и подмыльного щелока увеличивается суммарно до 45-70% от общего веса смеси.

Способ же приготовления золоминеральной смеси для оснований дорожных одежд по предлагаемому изобретению заключается в смешивании компонентов в три стадии: на первой стадии производят дозированную подачу из отдельных бункеров на горизонтальный транспортер последовательно и слоями, щебня строительного фракции 5-60 мм, золы-уноса от сжигания каменных углей, отходов щебеночного производства фракции 0-5 мм и отходов известкового производства - извести пушонки, на второй стадии производят перемешивание компонентов пересыпанием четырехслойной массы компонентов с горизонтального транспортера на приемную площадку наклонного транспортера и подачу их с транспортера в бункер перемешивания, а на третьей стадии в перемешиваемую массу непрерывно подают подмыльный щелок в виде водного раствора через дозирующие форсунки при непрерывном перемешивании всей массы до получения требуемой консистенции золоминеральной смеси.

В качестве аналога предлагаемой золоминеральной смеси можно принять состав смеси компонентов, приводимый в источнике информации (1).

Предлагаемое изобретение осуществляют следующим образом. Содержание щебня в предлагаемой смеси заметно сокращают, например, до 18-27%, при этом применяют не только гранитный щебень, а щебень строительный. Речной песок, как правило, содержащий илистые включения, из состава предлагаемой смеси исключают полностью, а вместо него используют исключительно отходы щебеночного производства самых мелких фракций от 0 до 5 мм в объеме по массе от 23 до 33%. В качестве вяжущего в предлагаемой смеси используют отходы известкового и карбидного производства - известь-пушонку от 4 до 12%, в значительных количествах от 33 до 45% используют золу-уноса от сжигания каменных углей на тепловых электростанциях, а также отходы производства моющих средств - подмыльный щелок от 8 до 13%.

Таким образом, предлагаемая золоминеральная смесь для оснований дорожных одежд имеет состав при следующих соотношениях компонентов, мас.%: Щебень строительный фр. 5-60 мм - 18-27 Зола-уноса от сжигания каменных углей - 33-45 Отходы щебеночного производства фр. 0-5 мм - 23-33 Отходы известкового производства (известь-пушонка) - 4-12 Подмыльный щелок - 8-13 Способ приготовления предлагаемой золоминеральной смеси осуществляют следующим образом.

Смешивание всех пяти компонентов проводят в три стадии. Первая стадия смешивания включает дозированную подачу из отдельных четырех бункеров, расположенных последовательно друг за другом на горизонтальный ленточный транспортер последовательно и слоями друг на друга соответственно щебня строительного, золы-уноса от сжигания каменных углей, отходов щебеночного производства, а затем отходов известкового производства. В результате, по транспортеру после четвертого бункера движется четырехслойная, предварительно смешанная (на первой стадии) золоминеральная масса-смесь.

Вторая стадия смешивания происходит при пересыпании четырехслойной массы минеральных компонентов смеси на приемную площадку второго, но уже наклонного транспортера, например, для подачи массы компонентов несколько выше первого горизонтального транспортера и засыпку (подачу) с наклонного транспортера в бункер перемешивания.

А третья стадия смешивания золоминеральной смеси включает непрерывную подачу в перемешиваемую массу пятого компонента - водного раствора подмыльного щелока через дозирующие форсунки при непрерывном перемешивании всей массы компонентов до получения требуемой (заданной) консистенции всей массы золоминеральной смеси (готовности смеси к укладке). Перемешивание ведут до полного смачивания всех компонентов известково-мыльным "молочком", и тогда вступают в реакцию схватывания вяжущие вещества.

Затем открывают бункер перемешивания и готовая масса золоминеральной смеси загружается в самосвалы всех типов и доставляется непосредственно на подготовленное основание дороги (площадки, тротуара и т.д.) для укладки. А затем производится укладка, уплотнение и покрытие асфальтобетонной смесью без предварительной обработки битумом. В течение 30 суток золоминеральная масса набирает заданную по рецептуре прочность и превращается в монолит.

Толщина покрытия в плотном теле основания дорожной одежды составляет от 16 до 24 см и укладывается в один прием. Это обусловлено требованием технологии работ по строительству автомобильных дорог от 4-й до 1-й категории, тротуаров, площадок.

Для приготовления предлагаемой золоминеральной смеси применяют компоненты, соответствующие требованиям ГОСТов и СНиП.

Щебень строительный по ГОСТ 8267-93. Марка щебня по морозостойкости должна соответствовать требованиям таблицы 44 СНиП 2.05.02-85.

Отходы щебеночного производства 2-го класса повышенной крупности по ГОСТ 8736-93.

Известь воздушная гидратная 2-го сорта с активностью не менее 60 по ГОСТ 9179-77.

Золы-уноса от сжигания каменных углей, применяемых в сочетании с известью, должны удовлетворять следующим требованиям (табл. 1).

Подмыльный щелок с содержанием натриевого мыла, жирных кислот не более 1%.

Из предлагаемой золоминеральной смеси изготовлены три различных состава смеси, обладающие следующими показателями модуля упругости (табл. 2).

Определение физико-механических показателей образов золоминеральных смесей (ЗМС-1, ЗМС-2, ЗМС-3) производилось после 30-ти суточного хранения во влажных условиях.

Физико-механические показатели при этом соответствовали следующим требованиям (табл. 3).

С использованием предлагаемой золоминеральной смеси и способа ее приготовления в Омской области в разных климатических зонах - Называевском, Марьяновском и Азовском районах построены три опытных участка дороги протяженностью по 1,5 км.

Сотрудниками дочернего унитарного предприятия "Омский СоюзДорНИИ" проведены испытания прочности дорожной конструкции на этих участках автодороги. Испытания проводились с помощью ударной установки УДН - НК.

Испытания показали, что на участке автодороги с традиционной конструкцией (асфальтобетонное покрытие на щебеночном основании с подстилающим слоем из песка) расчетный модуль упругости составил 137 МПа, а на участке автодороги, где в качестве основания дорожной одежды уложена золоминеральная смесь - расчетный модуль упругости составил 196 МПа, т.е. в 1,43 раза выше.

Расчетный модуль упругости рассчитывался для уровня надежности 0,95. Документ с результатами проведенных испытаний прилагается к материалам данной заявки на двух листах в одном экземпляре.

Предлагаемая золоминеральная смесь имеет перед обычным (дискретным) основанием автомобильной дороги преимущество в использовании в зонах с повышенной влажностью с близким залеганием грунтовых вод.

Литература: 1. Тимофеев Б.П."Влияние подмыльного щелока на прочностные свойства золоминерального материала", опубликовано в сборнике "Совершенствование технологии строительства дорог с применением местных материалов и отходов промышленности", Омск, 1986 г., с. 17-22.

Формула изобретения

1. Золоминеральная смесь для оснований дорожных одежд, включающая заполнитепь, золу-уноса, известь и подмыльный щелок, отличающаяся тем, что в качестве заполнителя она содержит щебень строительный фракции 5 - 60 мм и отходы щебеночного производства фракции 0 - 5 мм, в качестве золы-уноса золу-уноса от сжигания каменных углей, а в качестве извести отходы известкового производства - известь-пушонку при следующем соотношении компонентов, мас.%: Щебень строительный фр. 5-60 мм - 18 - 27
Отходы щебеночного производства фр. 0-5 мм - 23-33
Зола-уноса от сжигания каменных углей - 33 - 45
Отходы известкового производства - известь-пушонка - 4 - 12
Подмыльный щелок - 8 - 13
2. Способ приготовления золоминеральной смеси для оснований дорожных одежд, включающий смешивание компонентов, отличающийся тем, что смешивание компонентов производят в три стадии: на первой стадии производят дозированную подачу из отдельных бункеров на горизонтальный транспортер последовательно и слоями, щебня строительного фракции 5 - 60 мм, золы-уноса от сжигания каменных углей, отходов щебеночного производства фракции 0 - 5 мм и отходов известкового производства - извести-пушонки, на второй стадии производят перемешивание компонентов пересыпанием четырехслойной массы компонентов с горизонтального транспортера на приемную площадку наклонного транспортера и подачу их с транспортера в бункер перемешивания, а на третьей стадии в перемешиваемую массу непрерывно подают подмыльный щелок в виде водного раствора через дозирующие форсунки при непрерывном перемешивании всей массы до получения требуемой консистенции золоминеральной смеси.

РИСУНКИ

Рисунок 1