СОСТАВ ДЛЯ ПРИГОТОВЛЕНИЯ ХОЛОДНОГО АСФАЛЬТОБЕТОНА Российский патент 2014 года по МПК C04B26/26 C08L95/00 C04B111/27 

Изобретение относится к дорожному строительству, а именно к технологии приготовления асфальтобетонных смесей для ремонта покрытий автомобильных дорог и аэродромов, и может быть использовано для получения холодных асфальтобетонов с одновременной утилизацией нефтесодержащих отходов - нефтяных шламов. Холодный асфальтобетон может применяться при укладке малых площадей и при проведении текущего ремонта асфальтобетонного полотна (ямочный ремонт асфальтобетонного покрытия, превентивный ремонт дорог). Особенно актуально применение холодных асфальтобетонов в зимний период, когда традиционные способы ремонта дорожного покрытия становятся невозможными.

В условиях постепенного истощения природных запасов нефти и заметной тенденции удорожания стоимости нефтепродуктов актуален поиск альтернативных источников углеводородов.

Нетрадиционным источником углеводородов могут быть разнообразные отходы нефтедобычи и нефтепереработки, в частности, нефтешламы. Не менее важной стороной утилизации этих отходов является решение экологических проблем, связанных с их хранением. Так, например, только на нефтеперерабатывающих предприятиях России в прудах-накопителях ежегодно накапливается до 600 тысяч тонн нефтешламов. Состав этих отходов достаточно разнообразен: они содержат (% масс.) 10-56% нефтепродуктов, 30-85% воды, 1,3-46% минеральных примесей.

Типичный состав образцов некоторых нефтешламов (НШ) приведен в таблице 1.

Таблица 1 Показатель НШ нефтеперерабатывающего завода (Образец №1) НШ пруда-накопителя (Образец №2) Содержание органической части, % масс. 80,0 60,5 Содержание минеральной части, % масс. 2,7 3,5 Содержание воды, % масс. 16,5 30,0 Содержание механических примесей, % масс. - 6,0 Содержание общей серы, % масс. 3,4 4,3 Плотность при 20°C, г/см³ 0,975 1,01

В настоящее время применение холодных асфальтобетонов - один из наиболее перспективных способов снижения энергозатрат в дорожном строительстве. Холодные асфальтобетоны можно перевозить на большие расстояния без риска потери или изменения их потребительских свойств. Ремонтный сезон продлевается до температуры минус 20°C, при этом обеспечиваются высокая мобильность и оперативность ремонтных работ. Сокращается энерго- и механовооруженность ремонтных бригад.

Чаще всего, холодная асфальтобетонная смесь производится на основе битума, полимерных добавок и минеральных наполнителей. Главный недостаток подобных составов - не соответствие показателей водонасыщения, водостойкости и остаточной пористости асфальтобетонов для покрытий автомобильных дорог требованиям ГОСТ 9128-97 к холодным асфальтобетонам и относительно высокая стоимость, что сильно ограничивает возможные сферы применения полученного таким способом асфальтобетона.

В предлагаемом составе в качестве компонента битумного связующего для получения холодного асфальтобетона используются нефтяные шламы в количестве до 50% от массы связующего.

При этом достигается улучшение показателей водонасыщения, водостойкости и пористости и одновременно решается задача снижения себестоимости холодного асфальтобетона.

Известны холодные асфальтобетонные смеси типа Дх с добавкой асфальтового гранулята холодного фрезерования и применяемые для устройства оснований и покрытий автомобильных дорог (Патент РФ №2412127).

Состав для приготовления холодных асфальтобетонных смесей включает отсев дробления фр. 0-15 мм, масс.%: 89,0, известняковый минеральный порошок 11,0% и битум жидкий (разжиженный) 6,0% (сверх 100%). Согласно изобретению в минеральную часть асфальтобетонной смеси вводят асфальтовый гранулят холодного фрезерования фр. 0-15 мм в количестве 6,5-7,5% от массы смеси.

Известен «Холодный песчаный асфальтобетон» по патенту на изобретение №2174498, включающий битум и песок. В качестве песка он содержит серосодержащие "хвосты" фракции 0-5 мм, являющиеся продуктом отсева камнедробления производства серы, в качестве битума содержит битум марки МГ 70/130 и дополнительно асфальтобетон содержит нефтешлам нефтеперерабатывающего завода при следующем соотношении компонентов, мас.ч.:

битум МГ 70/130 - 6,0-6,5

серосодержащие "хвосты" фракции 0-5 мм - 99,0-98,0

нефтешлам - 1,0-2,0

Нефтешлам нефтеперерабатывающего завода образуется в процессе очистки промстоков и представляет собой обводненную темно-окрашенную пастообразную массу, которая состоит из сырой нефти и продуктов ее переработки (20-14%), высокодисперсных минеральных частиц (24-34%) и воды (56-52%). Минеральная часть содержит гидроксиды алюминия, железа, кальция, магния, карбонаты кальция и магния и кремнезем.

Химический состав минеральной части нефтешлама, масс.%: Потери при прокаливании - 47,56-52,66; CaO - 17,1-43,8; MgO - 3,4-4,0; Al₂O₃ - 1,0-10,9; Fe₂O₃ - 3,5-4,9; SiO₂ - 17,02-23,5; RO - 0,0-9,92; SO - 0,0-6,9.

Водонасыщение холодного песчаного асфальтобетона снизилось в 1,1-1,4 раза, набухание - в 1,2-1,4 раза по сравнению с требованиями ГОСТа 9128-97;

Холодный песчаный асфальтобетон по патенту №2174498 является наиболее близким по технической сущности к заявляемому изобретению и взят в качестве прототипа.

Задачей изобретения по сравнению с прототипом является получение состава холодного асфальтобетона, содержащего нефтяной шлам (побочный продукт нефтепереработки) с улучшенными показателями водонасыщения, водостойкости и пористости асфальтобетонов для покрытий автомобильных дорог в соответствии требованиям ГОСТ 9128-97 к холодным асфальтобетонам типа Дх, с одновременным снижением себестоимости продукции.

Техническим результатом от использования изобретения является

1. Улучшение показателей водонасыщения, водостойкости и пористости асфальтобетонов для покрытий автомобильных дорог в соответствии с требованиями ГОСТ 9128-97 к холодным асфальтобетонам типа Дх.

Задача решается, а технический результат достигается тем, что состав для приготовления холодного асфальтобетона включает связующее, содержащее битум, песок и нефтяной шлам.

В качестве песка состав содержит отсевов дробления гранита фракции 0-5 мм, нефтяной шлам - обезвоженный, имеющий состав в масс.%: органическая часть 60-80, минеральная часть 2-4, сера 3-5, вода остальное, и входящий в состав связующего в количестве 20-50% от его массы, и дополнительно известняковый минеральный порошок при следующем соотношении компонентов состава, масс.%:

известняковый минеральный порошок 5,0-6,0 битум 3,0-6,0 нефтяной шлам 1,0-3,0 отсевов дробления гранита фр. 0-5 мм остальное

В качестве песка состав содержит отсев дробления гранита Кузнецкого месторождения Ленинградской области фр. 0-5 мм.

Общая характеристика состава нефтяного шлама приведена в таблице 2.

Количество вводимого нефтешлама зависит от его состава - при введении низкоминерализованных нефтешламов, отличающихся относительно невысоким содержанием воды, количество нефтешлама по отношению к массе битумного связующего составляет 50 масс.%, при введении высокоминерализованных нефтешламов прудов-накопителей количество нефтешлама к массе битумного связующего составляет не менее 20 масс.%.

Обезвоживание нефтешлама, в зависимости от состава сырья, требуемого аппаратурного оформления, а также наличия необходимых энергоресурсов, может осуществляться одним указанных способов:

1) Непрерывное обезвоживание нефтешлама с использованием устройства, содержащего узел подогрева шлама, узел ультразвукового воздействия, а также узел разделения воды с нефтешламом (Патент РФ №94240);

2) Способ обезвоживания шлама с помощью механического измельчителя с последующей термической обработкой при температуре 300-400°C во вращающемся трубчатом смесителе (Патент РФ №2156750);

3) Обезвоживание нефтешлама осуществляют с использованием устройства в виде контейнера с проницаемым для воды полимерным материалом (Патент РФ №111131).

Холодные асфальтобетонные смеси готовят в существующих стационарных смесительных установках, оборудованных дополнительным устройством для автоматического дозирования и перемешивания нефтешлама с битумом при приготовлении битумного связующего.

Точность дозирования песка дробления должна соответствовать классу точности 2 по ГОСТ 10223, ГОСТ 30124. Точность дозирования минерального порошка, битума и нефтешлама - ±1,5% по массе.

Примеры составов для приготовления холодной асфальтобетонной смеси приведены в таблице 1.

Свойства получаемых холодных асфальтобетонов при введении нефтешламов (образец №1 и образец №2) приведены в таблицах 3 и 4.

Таблица 3 Свойства холодного асфальтобетона при введении в связующее нефтешлама (образец №1). Пример Показатели свойств Предел прочности при сжатии при температуре 50°C, МПа, не менее Водонасыщ., % по объему Водостойкость Остаточная пористость, мин. части % Содержание нефтешлама 0% 1 0,94 3,6 1,1 4,0 2 0,95 3,5 1,1 4,0 3 0,99 3,9 1,0 4,0 Содержание нефтешлама 10% 4 0,96 3,5 1,5 3,1 5 0,97 3,6 1,5 3,1 6 0,94 3,1 1,5 3,1 Содержание нефтешлама 20% 7 0,95 2,8 1,7 3,0 8 0,93 3,1 1,7 3,0 9 0,94 2,9 1,7 2,9 Содержание нефтешлама 30% 10 0,95 2,5 1,9 2,8 11 0,92 2,2 1,9 2,8 12 0,94 1,9 1,9 2,8 Содержание нефтешлама 40% 13 0,93 1,8 2,4 2,6 14 0,93 1,9 2,4 2,6 15 0,94 1,8 2,3 2,7 Содержание нефтешлама 50% 16 0,93 1,7 2,4 2,7 17 0,92 1,8 2,3 2,6 18 0,93 1,8 2,3 2,7 ГОСТ 9128-97 для типа Дх, марки II плотные 0,5 1,0-4,0 (по объему) Не менее 0,6 2,5-5

Таблица 4 Свойства холодного асфальтобетона при введении в связующее нефтешлама (образец №2). Пример Показатели свойств Предел прочности при сжатии при температуре 50°C, МПа, не менее Водонасыщ., % по объему Водостойкость Остаточная пористость, % Содержание нефтешлама 0% 1 0,94 3,6 1,1 4,0 2 0,95 3,5 1,1 4,0 3 0,99 3,9 1,0 4,0 Содержание нефтешлама 5% 4 0,96 3,5 1,2 3,8 5 0,96 3,6 1,3 3,9 6 0,94 3,7 1,1 3,7 Содержание нефтешлама 10% 7 0,93 3,3 1,5 3,5

Продолжение 8 0,93 3,1 1,4 3,6 9 0,94 3,2 1,3 3,6 Содержание нефтешлама 15% 10 0,93 2,9 1,5 3,1 11 0,93 3,1 1,5 3,2 12 0,94 2,9 1,6 2,9 Содержание нефтешлама 20% 13 0,93 2,5 1,8 2,9 14 0,92 2,3 1,9 2,8 15 0,93 2,5 1,9 2,8 ГОСТ 9128-97 для типа Дх, марки II плотные 0,5 1,0-4,0 (по объему) Не менее 0,6 2,5-5

Изобретение относится к дорожному строительству, а именно к технологии приготовления асфальтобетонных смесей для ремонта покрытий автомобильных дорог и аэродромов, и может быть использовано для получения холодных асфальтобетонов с одновременной утилизацией нефтесодержащих отходов - нефтяных шламов. Технический результат - улучшение эксплуатационных показателей холодных асфальтобетонов и утилизация нефтешламов. Состав для приготовления холодного асфальтобетона, включающий связующее, содержащее битум, песок и нефтяной шлам, содержит в качестве песка отсев дробления гранита фракции 0-5 мм, нефтяной шлам - обезвоженный, имеющий состав в мас.%: органическая часть 60-80, минеральная часть 2-4, сера 3-5, вода - остальное, и входящий в состав связующего в количестве 20-50% от его массы, и дополнительно известняковый минеральный порошок при следующем соотношении компонентов состава, мас.%: битум 3,0-6,0, нефтяной шлам 1,0-3,0, известняковый минеральный порошок 5,0-6,0, отсев дробления гранита - остальное. 5 табл.

Состав для приготовления холодного асфальтобетона, включающий связующее, содержащее битум, песок и нефтяной шлам, отличающийся тем, что в качестве песка он содержит отсев дробления гранита фракции 0-5 мм, нефтяной шлам - обезвоженный, имеющий состав в мас.%: органическая часть 60-80, минеральная часть 2-4, сера 3-5, вода - остальное, и входящий в состав связующего в количестве 20-50% от его массы, и дополнительно известняковый минеральный порошок при следующем соотношении компонентов состава, мас.%:
битум 3,0-6,0 нефтяной шлам 1,0-3,0 известняковый минеральный порошок 5,0-6,0 отсев дробления гранита остальное