СТРОИТЕЛЬНЫЙ МАТЕРИАЛ "БУРОЛИТ" Российский патент 2007 года по МПК C04B28/04 C04B16/08 C04B18/04 E01C3/04 

Заявляемое изобретение относится к строительному материалу «Буролит» и найдет применение при строительстве и укреплении внутрипромысловых дорог, обвалок оснований кустовых площадок, оснований свалок городского мусора и промышленных отходов, а также при строительстве и рекультивации иных промышленных объектов.

В настоящее время для строительства автомобильных и железных дорог, аэродромов, оснований свалок городского мусора разработаны композиционные материалы, содержащие промышленные отходы, утилизация которых в иных сферах представляет серьезную проблему, а складирование и захоронение часто не обеспечивает экологическую безопасность району захоронения и наносит вред окружающей природной среде. В известных композиционных материалах на основе промышленных отходов (в основном шламов, шлаков, техногенных грунтов) обеспечивается их прочное связывание с достижением нерастворимых новообразований, что позволяет широко использовать такие материалы при строительстве определенных промышленных объектов.

Так, например, известен материал для устройства оснований дорог и наземных сооружений, содержащий в качестве минерального материала техногенный грунт (например, золошлак мусоросжигающих заводов, отвалы металлургических заводов, отходы химических и нефтехимических предприятий), в качестве вяжущего содержащий отход подготовки известкового молочка теплоэлектростанции или заводов по производству силикатного кирпича (RU, 2114239, МКИ: Е01С 3/04, публ. 27.06.98).

Указанный материал позволяет экономить природные ресурсы, а именно щебень, песок, гравий и заменять их неутилизируемыми в настоящее время вышеуказанными промышленными отходами.

Известен также композиционный материал, включающий бокситовый шлам, коксовую пыль, нейтрализованный шлам катализаторного производства, сульфатные сточные воды (RU, 2039858, МКИ: Е01С 7/36, публ. 20.07.95). Указанный материал предназначен для устройства автомобильных дорог, а покрытие, получаемое при использовании этого материала, отвечает требованиям ГОСТа.

В качестве прототипа выбран материал, описанный в заявке на патент №2004138652, публ. 10.06.2006. Указанный материал содержит буровой шлам, образующийся в процессе строительства нефтяных скважин, цемент и пенопласт.

Буровой шлам, образующийся в процессе строительства нефтяных скважин, представляет собой вязкопластичную массу, насыщенную водой, содержащую выбуренную породу, включающую незначительное количество углеводородов, но большой процент загрязняющих веществ, например химических реагентов бурового раствора. Складирование и захоронение бурового шлама часто не обеспечивает экологическую безопасность району захоронения и наносит вред окружающей природной среде.

Большие объемы шлама нефтедобычи даже в виде материала, описанного в заявке на патент №2004138652, представляют большую проблему как в плане его складирования без нанесения вреда окружающей среде, так и в отношении необходимости выделения значительных площадей для организации хранилищ.

В основу заявляемого изобретения положена задача путем капсулизации бурового шлама создать строительный материал, пригодный для использования, в том числе при дорожном строительстве, и при этом успешно утилизировать буровой шлам.

Эта задача решается созданием строительного материала «Буролит», включающего буровой шлам, цемент и пенопласт, который согласно изобретению содержит буровой шлам, имеющий плотность от 1,3 до 1,8 кг/дм³, карбамидо-формальдегидный пенопласт, имеющий плотность 10-30 кг/м³, в количестве 10-25% от объема бурового шлама, цемент в количестве 10-20% от объема бурового шлама и дополнительно содержит минеральный наполнитель преимущественно с размером частиц от 2,7 до 3,1 мм, выбранный из группы, содержащей песок и дробленый гранит, в количестве 10-20% от объема бурового шлама.

Техническим результатом изобретения, на достижение которого направлено создание нового технического решения, является превращение бурового шлама в инертный композиционный материал, связывающий в своей структуре загрязняющие вещества, исключающий их миграцию в окружающую природную среду. Кроме того, созданный строительный материал «Буролит» при использовании, например, для укрепления откосов дорожного полотна обеспечивает прочность их поверхностного слоя, устойчивость к ветровой и водяной эрозии и таким образом способствует увеличению срока службы сооружений, при строительстве которых применяют этот материал.

Согласно изобретению, для понижения температуры замерзания композиционного строительного материала целесообразно, чтобы он дополнительно содержал кальций хлористый в количестве 2,0% от массы бурового шлама.

Вариант выполнения заявляемого изобретения состоит в том, что буровой шлам имеет следующий состав: нефтепродукты - 1,2 мас.%, вода - 21,17 мас.%, глинистые сланцы - 15,54 мас.%, высокопластичные глины - 31.15 мас.%, песок - 14,6 мас.%, алевролиты - 8,0 мас.%, барит - 0,85 мас.%, карбанаты - 0,5 мас.%, сайпан - 0,13 мас.%, карбоксиметилцеллюлоза - 0,04 мас.%, нитрилотриметилфосфоновая кислота - 0,025 мас.%, сайдрил - 0,07 мас.%, трибос - 0,07 мас.%, графит - 0,14 мас.%, глинопорошок - 1,5 мас.%, тяжелые металлы - 4,5 мас.%, механические примеси - 0,515 мас.%.

Согласно изобретению, полезно, чтобы в качестве указанного цемента строительный материал «Буролит» содержал цемент, который пригоден для применения при температуре, выбранной в интервале от -30 град.С до +40 град.С, например цемент марки М400 Д20.

Другие цели и преимущества заявляемого изобретения станут ясны из последующего подробного описания строительного материала «Буролит» и конкретных примеров его выполнения.

Заявляемый строительный материал «Буролит» создан на основе бурового шлама, образующегося в процессе строительства нефтяной скважины.

Буровой шлам представляет собой вязкопластичную массу, насыщенную водой, содержащую в основном выбуренную породу и химические реагенты бурового раствора.

Состав бурового шлама в некоторой мере зависит от нефтяного месторождения и может иметь в качестве примера следующий состав: нефтепродукты - около 1,2 мас.%, вода - около 21,17 мас.%, глинистые сланцы - около 15,54 мас.%, высокопластичные глины - около 31,15 мас.%, песок - около 14,6 мас.%, алевролиты - около 8,0 мас.%, барит - около 0,85 мас.%, карбанаты - около 0,5 мас.%, сайпан (торговое название вещества) - около 0,13 мас.%, карбоксиметилцеллюлоза - около 0,04 мас.%, нитрилотриметилфосфоновая кислота - около 0,025 мас.%, сайдрил (торговое название вещества) - около 0,07 мас.%, трибос (торговое название вещества) - около 0,07 мас.%, графит - около 0,14 мас.%, глинопорошок - около 1,5 мас.%, тяжелые металлы - около 4,5 мас.%, механические примеси - около 0,515 мас.%.

При этом плотность бурового шлама, предлагаемого к использованию в составе заявляемого материала, колеблется от около 1,3 до около 1,8 кг/дм³.

Для капсулизации бурового шлама и превращения бурового шлама в инертный композиционный материал, связывающий в своей структуре загрязняющие вещества, исключающий их миграцию в окружающую природную среду, в заявляемый материал был введен карбамидоформальдегидный пенопласт, имеющий плотность 10-30 кг/м³, в сочетании с цементом.

Для возможности использовать заявляемый композиционный материал и при температуре, выбранной в интервале от -30°С до +40°С, целесообразно использовать цемент марки М400 Д20.

Карбамидоформальдегидный пенопласт, содержащийся в заявляемом материале, используется в количестве 10-25% от объема бурового шлама. Цемент используется в количестве 10-20% от объема бурового шлама.

Было найдено согласно изобретению, что присутствие в заявляемом материале цемента в сочетании с карбамидоформальдегидным пенопластом в указанных количествах позволяет устранить текучесть бурового шлама, придает материалу сыпучие свойства и препятствует миграции загрязняющих веществ в окружающую среду.

Заявляемый строительный материал «Буролит» также содержит согласно изобретению минеральный наполнитель преимущественно с размером частиц от около 2,7 до около 3,1 мм, выбранный из группы, содержащей песок и дробленый гранит, в количестве 10-20% от объема бурового шлама.

Согласно изобретению, для понижения температуры замерзания композиционного материала целесообразно, чтобы он дополнительно содержал кальций хлористый в количестве около 2,0% от массы бурового шлама.

Заявляемый строительный материал «Буролит» получают путем внесения в буровой шлам с плотностью от 1,3 до 1,8 кг/дм³ при постоянном перемешивании карбамидоформальдегидного пенопласта, имеющего плотность 10-30 кг/м³, в количестве 10-25% от объема бурового шлама; цемента в количестве 10-20% от объема бурового шлама; минерального наполнителя в количестве 10-20% от объема бурового шлама. В зимнее время года производят добавку хлористого кальция в количестве около 2% от объема бурового шлама.

Перемешивание бурового шлама и капсулизирующих компонентов до получения гомогенной, быстро густеющей массы производят с помощью экскаватора «Hitachi» за счет движения ковша экскаватора в продольном и поперечном направлениях. При этом тщательно размалываются сгустки бурового шлама и сгустки цемента.

Готовый строительный материал «Буролит» используют, например, для укрепления откосов дорожного полотна, благодаря способности материала в короткое время загустевать до состояния, обеспечивающего самофиксацию смеси на уклоне откоса.

Таким образом, благодаря изобретению стало возможно превращение бурового шлама в инертный композиционный материал, связывающий в своей структуре загрязняющие вещества, исключающий их миграцию в окружающую природную среду. Созданный строительный материал «Буролит» при использовании, например, для укрепления откосов дорожного полотна обеспечивает прочность их поверхностного слоя, устойчивость к ветровой и водяной эрозии и таким образом способствует увеличению срока службы сооружений, при строительстве которых применяют этот материал.

Пример 1

Строительный материал «Буролит» содержит 50 м³ бурового шлама, включающего: нефтепродукты - около 1,2 мас.%, вода - около 21,17 мас.%, глинистые сланцы - около 15,54 мас.%, высокопластичные глины - около 31,15 мас.%, песок - около 14,6 мас.%, алевролиты - около 8,0 мас.%, барит - около 0,85 мас.%, карбанаты - около 0,5 мас.%, сайпан - около 0,13 мас.%, карбоксиметилцеллюлоза - около 0,04 мас.%, нитрилотриметилфосфоновая кислота - около 0,025 мас.%, сайдрил - около 0,07 мас.%, трибос - около 0,07 мас.%, графит - около 0,14 мас.%, глинопорошок - около 1,5 мас.%, тяжелые металлы - около 4,5 мас.%, механические примеси - остальное, и имеющего плотность около 1,3 кг/дм³. Кроме того, материал содержит взятый в виде крошки размером от 0,5 до 1,5 см карбамидоформальдегидный пенопласт плотностью 10 кг/м³, выпускаемый промышленностью под торговым наименованием «пеноизол», в количестве 15,1% от объема содержащегося бурового шлама; цемент марки М-400 Д20 (ГОСТ 30515 ГОСТ 22266, ГОСТ 25328) в количестве 12,1% от объема содержащегося бурового шлама и строительный песок в количестве 12,1% от объема содержащегося бурового шлама.

По истечении 2 дней после получения материала указанного состава его используют при устройстве оснований промысловых дорог и кустовых площадок.

Пример 2

Строительный материал «Буролит» содержит 25 м³ бурового шлама, включающего нефтепродукты - около 1,2 мас.%, вода - около 21,17 мас.%, глинистые сланцы - около 15,54 мас.%, высокопластичные глины - около 31,15 мас.%, песок - около 14,6 мас.%, алевролиты - около 8,0 мас.%, барит - около 0,85 мас.%, карбанаты - около 0,5 мас.%, сайпан - около 0,13 мас.%, карбоксиметилцеллюлоза - около 0,04 мас.%, нитрилотриметилфосфоновая кислота - около 0,025 мас.%, сайдрил - около 0,07 мас.%. трибос - около 0,07 мас.%, графит - около 0,14 мас.%, глинопорошок -около 1,5 мас.%, тяжелые металлы - около 4,5 мас.%, механические примеси - остальное до 100%, и имеющего плотность 1,3 кг/дм³. Кроме того, материал содержит взятый в виде крошки карбамидоформальдегидный пенопласт плотностью 15 кг/м³, выпускаемый промышленностью под торговым наименованием «пеноизол», в количестве 20% от объема содержащегося бурового шлама; цемент марки М-400 Д20 (ГОСТ 30515 ГОСТ 22266, ГОСТ 25328) в количестве 15% от объема содержащегося бурового шлама и дробленый гранит с размером частиц от около 2,7 до около 3,1 мм в количестве 17% от объема содержащегося бурового шлама.

По истечении 2 дней после получения материала указанного состава его используют при устройстве обвалок кустовых площадок и отсыпки оснований кустовых площадок.

Пример 3

Строительный материал «Буролит» содержит 20 м³ бурового шлама, имеющего плотность 1,5 кг/дм³; карбамидоформальдегидный пенопласт, выпускаемый промышленностью под торговым наименованием «пеноизол», имеющий плотность 30 кг/м³, в количестве 10,0% от объема содержащегося бурового шлама; цемент марки М-400 Д20 (ГОСТ 30515 ГОСТ 22266, ГОСТ 25328) в количестве 10,0% от объема содержащегося бурового шлама; строительный песок в количестве 20,0% от объема содержащегося бурового шлама и кальций хлористый в количестве 2,0% от массы содержащегося бурового шлама.

По истечении 2 дней после получения материала указанного состава его используют при укреплении откосов внутрипромысловых дорог при температуре окружающей среды, равной -30°С.

Пример 4.

Строительный материал «Буролит» содержит 50 м³ бурового шлама, имеющего плотность около 1,8 кг/дм³, карбамидоформальдегидный пенопласт, выпускаемый промышленностью под торговым наименованием «пеноизол», имеющий плотность 30 кг/м³, в количестве 25,0% от массы содержащегося бурового шлама; цемент марки М-400 Д20 (ГОСТ 30515 ГОСТ 22266, ГОСТ 25328) в количестве 20,0% от массы содержащегося бурового шлама, строительный песок в количестве 10,0% от массы содержащегося бурового шлама и кальций хлористый в количестве 2,0% от массы содержащегося бурового шлама.

По истечении 2 дней после получения материала указанного состава его используют при укреплении откосов внутрипромысловых дорог при температуре окружающей среды, равной -30°С.

Изобретение относится к строительным материалам, используемым при строительстве и укреплении внутрипромысловых дорог, обваловок оснований кустовых площадок, оснований свалок городского мусора и промышленных отходов, при строительстве и рекультивации иных промышленных объектов. Строительный материал «Буролит» включает буровой шлам плотностью 1,3-1,8 кг/дм³, цемент (предпочтительно марки М400 Д20, пригодный для применения при температуре от -30°С до +40°С) -10-20% от объема бурового шлама, карбамидо-формальдегидный пенопласт плотностью 10-30 кг/м³ - 10-25% от объема бурового шлама и минеральный наполнитель (песок, дробленый гранит) с размером частиц 2,7-3,1 мм - 10-20% от объема бурового шлама. Строительный материал дополнительно содержит 2,0% кальция хлористого от массы бурового шлама. Приведен состав используемого бурового шлама. Технический результат - исключение миграции загрязняющих веществ бурового шлама в окружающую среду, увеличение срока службы сооружений. 4 з.п. ф-лы.

1. Строительный материал, включающий буровой шлам, цемент и карбамидо-формальдегидный пенопласт, отличающийся тем, что он содержит буровой шлам плотностью от 1,3 до 1,8 кг/дм³, карбамидоформальдегидный пенопласт плотностью 10-30 кг/м³ в количестве 10-25% от объема бурового шлама, цемент в количестве 10-20% от объема бурового шлама и дополнительно минеральный наполнитель с размером частиц от 2,7 до 3,1 мм, выбранный из группы, содержащей песок и дробленый гранит, в количестве 10-20% от объема бурового шлама.2. Строительный материал по п.1, отличающийся тем, что он дополнительно содержит кальций хлористый в количестве 2,0% от массы бурового шлама.3. Строительный материал по п.1, отличающийся тем, что буровой шлам имеет следующий состав, мас.%:

нефтепродукты1,2вода21,17глинистые сланцы15,54высокопластичные глины31,15песок14,6алевролиты8,0барит0,85карбонаты0,5сайпан0,13карбоксиметилцеллюлоза0,04нитрилотриметилфосфоновая кислота0,025сайдрил0,07трибос0,07графит0,14глинопорошок1,5тяжелые металлы4,5механические примеси0,515