ШЛАМОБЕТОН Российский патент 2000 года по МПК E01C3/04 E01C7/36 E02D3/12 

Изобретение относится к дорожному строительству и может быть использовано при устройстве основания автомобильных дорог и аэродромов.

Известны грунтобетоны, в которых для укрепления грунтов любого генезиса применяют целую гамму минеральных и органических вяжущих, вплоть до отходов промышленности - бокситовый и нефелиновый шламы, нейтрализованный шлам каталитического производства (авт. св. СССР N 1073374, авт. св. СССР N 1073353).

Известны грунтобетоны, в которых, исходя из экономических соображений, а порой и дефицита грунтов, в качестве последних применяют попутные продукты - отходы камнедробления, коксовую пыль, гранитные отсевы (авт. св. СССР N 1073353, авт. св. СССР N 2039858) и отходы промышленности: бокситовый шлам, мартеновские шлаки (Артюхина Г.Г. Применение бокситовых шламов, обработанных нефтяными гудронами и эмульсиями при строительстве автомобильных дорог местного значения на Северо-западе РСФСР. Автореф. канд. дисс. - Л.: ЛИСИ, 1980; авт. св. N 1245654).

Недостатки известных композиций: медленный процесс формирования структуру, низкая водостойкость, технологические сложности за счет многокомпонентности шихт и точной дозировки стабилизирующих добавок, достаточно высокая себестоимость продукта.

Наиболее близким аналогом к предложенному изобретению является шламобетон, содержащий нефтяной шлам, известь, как гашеную, так и негашеную, в соотношении 2:1 по массе и малопрочный известняк в качестве грунта (см. Соколов Г.В. и др. Использование отходов нефтеперерабатывающих производств Горьковской области в дорожном строительстве. Сб. "Расширение ресурсов вяжущих для дорожного строительства". Труды "Гипродорнии".- Вып. 27. М., 1979, с. 32-33).

Задачей изобретения является повышение водо- и морозостойкости, деформативной способности, а также упрощение технологического процесса и себестоимости покрытия, выполненного из шламобетона, за счет стабилизации минеральными вяжущими: известью или цементом нефтешлама.

Поставленная задача решается тем, что шламобетон, включающий нефтешлам и минеральное вяжущее, в качестве нефтешлама используют продукт очистки сточных вод нефтеперерабатывающих заводов, содержащий минеральную часть в количестве 70-75 мас.%, которая представляет собой полидисперсные частицы CaCO₃ и MgCO₃, гидроксиды Ca(OH)₂, Mg(OH)₂, Al(OH)₃, Fe(OH)₃, органическую часть, состоящую из сырой нефти и продуктов ее переработки, включая фракции масел, смол, асфальтенов и их модификации -асфальтогеновые кислоты и воду 25-30 мас. %, причем соотношение органической части и воды составляет 1:2, а в качестве минерального вяжущего известь или цемент при следующем соотношении компонентов в шламобетоне, мас.%:
Продукт очистки сточных вод нефтеперерабатывающих заводов - 86,2-87,6
Известь или цемент - 12,4-14,8
Теоретической основой стабилизации нефтешламов известью или цементом является прежде всего их совместимость: возможность получения композиционных материалов, аналогичных по свойствам грунтобетонам (Платонов А.П., Прешин М. Н. Композиционные материалы на основе грунтов. - М.: Химия, 1987. 142 с.). Наличие в нефтешламе минеральных и органических веществ положительно влияет на процессы твердения минеральных вяжущих. Карбонаты кальция и магния, входящие в состав нефтешлама, обладая большой емкостью поглощения, снижают концентрацию Ca(OH)₂, что способствует активации физико-химических процессов гидролиза и гидратации клинкерных минералов. Гидрозоли железа и алюминия нефтешлама, выполняя роль амфотерных гидроксидов, интенсифицируют процессы образования щелочных водостойких соединений, уплотняющих структуру и повышающих водоустойчивость цементошламобетона.

Идентичное действие оказывают органоминеральные соединения - продукты взаимодействия асфальтогеновых кислот нефтешлама с известью. Они повышают неразмываемость известишламобетона. И, наконец, гидроксиды кальция и магния нефтешлама выступают в роли самостоятельного вяжущего и тем самым дополнительно укрепляют последний.

Кроме того, органические соединения нефтешлама (масла) как гидрофобизаторы и пластификаторы способствуют повышению удобообрабатываемости (однородности) и удобоукладываемости (плотности) гидроизоляционных свойств шламобетонов.

Стабилизацию нефтешламов осуществляли ПЦ 400-ДО и негашеной известью I сорта. Последняя взята для обеспечения более полного образования гидросиликатных соединений и подсушки шлама (Егоров И.В. Использование молотой негашеной извести для строительства оснований и покрытий из переувлажненных грунтов. // Серия - Строительная промышленность, вып. 5 Л., 1962. - 31 с.).

Изготовление и испытание шламобетонов проводились согласно "Инструкции по применению грунтов, укрепленных вяжущими материалами, для устройства оснований и покрытий автомобильных дорог и аэродромов". - М., 1975, 126 с.

Расход цемента (извести) для состава N 1 составил 10,7% в счет 100%, для состава N 2 - 12,4%, для состава N 3 - 13,1%, для состава N 4 - 13,8%, а для состава N 5 - 14,5%.

Как видно из результатов табл. 1 и 2, шламобетоны состава N 1 не отвечают поставленному техническому результату, а N 5 - по качеству соответствуют требованиям, предъявляемым к стабилизированным грунтам 2 и 3 класса, но экономически нецелесообразны, так как заведомо ведут к перерасходу вяжущего. Составы N 2, N 3 и N 4 следует считать оптимальными и могут быть рекомендованы в качестве оснований, выполняющих функцию трещинопрерывающих слоев.

Аргументом этого служит то, что извести- и цементошламобетоны имеют большую стабильность при перепадах температур с одной стороны за счет гибких связей адсорбционного типа, образующихся благодаря высокой дисперсности шлама, а с другой стороны - развитию смешанной коагуляционно-кристаллической структуры в связи с присутствием в шламе смол и асфальтенов, предопределяющих высокую деформативность (Платонов А.П., Першин М.Н. Композиционные материалы на основе грунтов. - М.: Химия, 1987. - 142 с.).

Проведенный заявителем анализ уровня техники, включающий поиск по патентным и научно-техническим источникам информации и выявление источников, содержащих сведения об аналогах заявляемого изобретения, позволил установить, что заявитель не обнаружил аналог, характеризующийся признаком тождественности (идентичными) всем существенным признакам заявляемого изобретения.

Описываемый шламобетон может быть успешно использован при устройстве автомобильных дорог и аэродромов без значительного увеличения капиталовложений.

Изобретение относится к дорожному строительству и может быть использовано при устройстве автомобильных дорог и аэродромов. Шламобетон содержит нефтешлам-продукт очистки сточных вод нефтеперерабатывающих заводов и минеральное вяжущее - известь или цемент. При этом минеральная часть нефтешлама представляет собой полидисперсные частицы (мас.%): CaCO₃ и MgCO₃, гидроксиды Ca(OH)₂, Mg(OH)₂, Al(OH)₃, Fe(OH)₃ - 70 - 75, а органическая часть содержит сырую нефть и продукты ее переработки (включающие фракции масел, смол, асфальтенов и их модификации - асфальтогеновые кислоты), а также воду - 30 - 25, причем соотношение органической части смеси и воды составляет 1 : 2. Соотношение компонентов шламобетона, мас.% следующее: органоминеральная смесь - 86,2 - 87,6; известь или цемент - 12,4 - 14,8. Техническим результатом изобретения является повышение водо- и морозостойкости, деформативной способности, а также упрощение технологического процесса и себестоимости покрытия, выполненного из шламобетона. 2 табл.

Шламобетон, включающий нефтешлам и минеральное вяжущее, отличающийся тем, что в качестве нефтешлама используют продукт очистки сточных вод нефтеперерабатывающих заводов, содержащий минеральную часть в количестве 70 - 75 мас. %, которая представляет собой полидисперсные частицы СаСО₃ и MgCO₃, гидроксиды Са(ОН)₂, Mg(OH)₂, Al(OH)₃, Fe(OH)₃, органическую часть, состоящую из сырой нефти и продуктов ее переработки, включая фракции масел, смол, асфальтенов и их модификации - асфальтогеновые кислоты и воду - 25 - 30 мас.%, причем соотношение органической части и воды составляет 1 : 2, а в качестве минерального вяжущего - известь или цемент при следующем соотношении компонентов в шламобетоне, мас.%:
Продукт очистки сточных вод нефтеперерабатывающих заводов - 86,2 - 87,6
Известь или цемент - 12,4 - 14,8