АСФАЛЬТОБЕТОННАЯ СМЕСЬ Российский патент 1995 года по МПК C04B26/26 C04B26/26 C04B14/06 C04B14/26 

Изобретение относится к производству дорожно-строительных материалов, а именно к составам смесей для асфальтобетона.

Широко известны в дорожном строительстве асфальтобетонные смеси, включающие природный песок, минеральный порошок и битум.

Недостатком этих смесей является низкая теплостойкость (прочность при сжатии 0,8-1,2 МПа при 50^оС) и недостаточная водостойкость).

Наиболее близкой по технической сущности к предлагаемому техническому решению является асфальтобетонная смесь, включающая щебень, песок, шлам гальванического производства и битум при следующем соотношении компонентов, мас.%: щебень 2,5; песок 56,2; шлам 10; битум 8,8 (1).

Недостатком этой смеси является низкая теплостойкость и водостойкость асфальтобетона.

Целью изобретения является повышение теплостойкости асфальтобетона и охрана окружающей среды.

Это достигается тем, что асфальтобетонная смесь, включающая природный песок, минеральный порошок и битум, содержит минеральный порошок, модифицированный шламом, содержащим в своем составе алюминаты, при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Битум 5,7-6,5
Модифицированный минеральный
порошок 16,0-17,8
Природный песок Остальное
Шламы образуются в процессе травления и химфрезерования алюминиевых деталей в процессе очистки сточных вод. Травление и химическое фрезирование осуществляют водными растворами щелочей. Перед очисткой сточные воды подвергают нейтрализации кислотами или отработанными водными растворами кислот. Очистка сточных вод осуществляется ионообменными смолами. Для снижения водосодержания указанные шламы направляют на фильтр-прессы. В зависимости от конструкции фильтр-прессов остаточная влажность шламов колеблется от 30 до 60%.

Остаточная влажность использованного шлама 56%.

Для приготовления модифицированных минеральных порошков используют сухой остаток шламов. Для этого шламы пропускают через сушильные агрегаты, в которых при температуре 105-110^оС шламы высушивают до постоянной массы или до остаточной влажности не выше 1-2%. После сушки цвет шламов представлен от светло-серого до светло-коричневого. Содержание алюминийсодержащего шлама в минеральном порошке должно быть в пределах 8-12% от массы порошка.

Модифицированный минеральный порошок готовят следующим образом.

Щебень из карбонатной породы (известняк, доломит, доломитизированный известняк и т.п.) и сухой шлам травления и химфрезерования алюминиевых деталей, взятые в определенной пропорции (с учетом естественной влажности), высушивают до постоянной массы и смесь загружают в помольные установки. Тонкость измельчения контролируют периодическим отбором проб и их испытанием (рассевом). В процессе измельчения алюминаты и гидроксиды металлов образуют на поверхности известняковых зерен порошка слой привитых к карбонату соединений, содержащие функциональные или реакционноспособные звенья. При этом у минерального порошка повышается структурирующая способность и облегчается введение его в битумы.

П р и м е р.

Для экспериментальной проверки готовят асфальтобетонные смеси, в которых в качестве заполнителя использовали речной кварцевый песок с модулем крупности Мк = = 2,2. По своим свойствам песок соответствует нормам ГОСТ 8736-85. В качестве вяжущего для приготовления асфальтобетонных смесей применяют битум, приготовленный на окислительной установке из гудрона Уфимского нефтеперерабатывающего завода. По своим физико-механическим свойствам битум соответствует марке БНД - 60/90 и отвечает требованиям ГОСТ 22245-90.

Для приготовления асфальтобетонной смеси по аналогу применяют гранитный щебень фр. 5-15 мм Павловского карьера Воронежской области и шлам, близкий по составу шламу, указанному в прототипе, гальванического цеха Воронежского завода "Электроприбор", содержащий (по сухому веществу) соединения, мас.%: железо 12,14; хром 13,63; никель 4,74; медь 8,26; цинк 7,71; кальций 38,44; нерастворимый в кислотах осадок 15,08. Влажность шлама 74,6%. Перед введением в асфальтобетонную смесь шлам сушили до постоянной массы и перетирали. Дальнейшее измельчение шлама осуществляют при перемешивании минеральной части асфальтобетонной смеси.

Модифицированный минеральный порошок готовят путем совместного помола в лабораторной шаровой мельнице известняка Елецкого месторождения Липецкой области и алюминатсодержащий шлам состава (по сухому веществу), мас.%: алюминаты щелочных металлов 83,5; гидроксиды: цинка 8; никеля 4; хрома 4; кадмия 0,5. Перед помолом известняк и шлам сушат до постоянной массы при 105-110^оС. Шлам вводят в известняк в количестве 5, 8, 10 ,12 и 15% от массы минерального порошка. При помоле осуществляют текущий контроль с тем, чтобы модифицированный минеральный порошок имел одинаковый зерновой состав. После помола модифицированный минеральный порошок испытывают согласно методикам ГОСТ 112784-78. По своим свойствам указанный минеральный порошок соответствовал требованиям ГОСТ 16557-78.

Составы асфальтобетонных смесей подбирали по методу получения плотных смесей. Стандартные образцы диаметром и высотой 50,5 мм изготовляют и испытывают согласно требованиям ГОСТ 12801-84. Для изготовления образцов используют асфальтобетонные смеси состава (в мас.%), приведенного в табл.1.

Результаты испытаний асфальтобетонных образцов представлены в табл.2.

Анализ результатов испытаний показывает, что асфальтобетонные смеси, приготовленные с применением минерального порошка, модифицированного алюминатсодержащими шламами, имеют показатели физико-механических свойств выше, чем аналог. При этом оптимальное количество шлама должно быть в пределах 8-12% от массы минерального порошка (смеси 2-4). Уменьшение или увеличение доли шлама в минеральном порошке приводит к снижению показателей свойств асфальтобетонов (смеси 2 и 5). При этом повышается водонасыщение и снижается водостойкость асфальтобетона.

Таким образом, изобретение позволит повысить качество асфальтобетона и обеспечить охрану окружающей среды вследствие утилизации отходов в виде шламов, образующихся при травлении и химфрезеровании алюминиевых деталей.

Использование: область производства дорожно-строительных материалов, а именно - состав для асфальтобетона. Сущность изобретения: асфальтобетонная смесь содержит следующие компоненты, мас.%: битум 5,7 - 6,5; модифицированный алюминийсодержащим шлаком карбонатный минеральный порошок 16,0 - 17,8; природный песок остальное до 100. Алюминийсодержащий шлам образуется при химической обработке изделий из алюминия и его сплавов растворами щелочей, он содержит, мас.%: алюминаты щелочных металлов 83,5 мас.%., гидрооксиды: цинка 8; никеля 4; хрома 4; кадмия 0,5. 2 табл.

АСФАЛЬТОБЕТОННАЯ СМЕСЬ, содержащая битум, минеральный порошок и наполнитель, отличающаяся тем, что в качестве наполнителя она содержит природный песок, в качестве минерального порошка она содержит карбонатный минеральный порошок, модифицированный 8 - 12 мас.% алюминийсодержащего шлама, образующегося при химической обработке изделий из алюминия и его сплавов растворами щелочей и содержащего 83,5 мас.% алюминатов щелочных металлов, гидрооксидов, мас. % : цинка - 8; никеля - 4; хрома - 4; кадмия - 0,5, при следующем соотношении компонентов смеси, мас.%:
Битум - 5,7 - 6,5
Карбонатный минеральный порошок, модифицированный 8-10 мас.% алюминийсодержащего шлама - 16,0 - 17,8
Природный песок - Остальное