Способ приготовления эмульсионно-минеральной смеси для устройства дорожных покрытий и оснований Советский патент 1984 года по МПК E01C7/24 C08L95/00 

1 Изобретение относится к дорожностроительным материалам и может быть использовано для устройства дорожных покрытий и оснований, а также для их ремонта. Известен слособ обработки воды затворения строительной смеси путем воздействия на нее вращающимся магнитным полем с напряженностью 1002000 А/см при промышленной частоте электрического тока, и скорости проте кания воды 0,5-2,5 м/с С3Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемому является способ приготовления эмульсионно-минерапьной смеси для устройства дорожных покрытий и оснований путем последовательного смещения минерального материала с известью и с битумной змульсией C2 Недостатком указанньрс способов яв ляется невысокая прочность ч водоустойчивость. Целью изобретения является повышение прочности и водоустойчивости сме си. Эта цель достигается тем, что сог ласно способу приготовления эмульсио но-минеральной смеси для устройства дорожных покрытий и оснований путем последовательного смешения минерального материала с известью и с битумной эмульсией, последнюю подвергают электромагнитной обработке 1а поле напряженностью 40-160 кА/м со скоростью пересечения данного поля 0,252,5 м/с, а известь предварительно смешивают с водой и также подвергают электромагнитной обработке при тех же параметрах. Электромагнитная активация извест ковой пульпы влияет на адсорбционные процессы на поверхности минерального материала за счет изменения структуры дисперсной среды - ионы; Са являют ся стабилизатором структуры. Механизм электромагнитной активации битумной эмульсии следующий. Активность битумной эмульсии определяется активностью дифильных молекул поверхностно-активного веществ (ПАВ) - эмульгатора и характером дис персной среды. Присутствие дифильных молекул ПАВ - эмульгатора вызывает изменение дисперсной среды, что проявляется в упорядочении структуры воды и ведет к уменьшению энтропии всей системы. Упорядочение структуры воды происходит у неполярной части 592 днфильных молекул ПАВ (гидрофобная гидратация), а ее полярная часть оказьшает поляризующее воздействие на молекулы воды (обычная гидрофильная гидратация). Воздействие электромагнитного поля на такую систему может проявиться двояким образом, по-первых, электромагнитная обработка ведет к дальнейшему упорядочению структуры воды у неполярной части дифильных молекул ПАВ (т.е. повышается гидрофобная гидратация), при этом неполярный радикал выступает в качестве затравки вокруг которой и происходит дальнейшее упорядочение структуры воды. Изменение структуры воды (ее большая упорядоченность) ведет к уменьшению энтропии . Реакцией системы на такое понижение будет стремление повысить энтропию, что возможно при уменьшении контактов между неполярным радикалом молекул ПАВ-эмульгатора с водой. Это достигается путем выталкивания ПАВ из объема на поверхность раздела фаз и путем ассоциации гидрофобЬых радикалов в объеме раствора. При этом, чем больше упорядоченность тем с большей энергией выталкиваются молекулы ПАВ на поверхность, тем больше ее поверхностная ак.тивность. Вовторых, в гидратном слое, вблизи полярной части дифильных молекул ПАВ происходит изменение энергии взаимодействия ионов с молекулами воды, составляюш;их непосредственное окружение (ближняя гидратация) и изменение поляризации ионами близлежащих объектов «оды (дальняя гидратация), вызванная поляризацией электронных облаков ионов под воздействием магнитного поля. Степень гидратации ионов по мере упорядочения структуры воды уменьшится, так как ионы, присутствунлцие в эмульсиях, обладают диамагнитными свойствами. В то же время менее гидратированные ионы обладают наибольшей адсорбционной активностью, ибо гидратная оболочка ослабляет электростатическое притяжение. При контакте такой активированной системы (битумной эмульсии) с поверхностью м;шералов адсорбционные процессы на граянце раздела фаз протекают с большей интенсивностью, что приводит к увеличению степени адсорбции и прочности закрепления ПАВ-эм льгатора на минеральном материале, вследствие этого улучшается смачивание и

310

адгезия пленки битума на поверхности минерального материала, увеличивается скорость формирования эмульсионноминеральньпс смесей и в конечном итоге улучшаются физико-механические свойства эмульсионно-минеральных смесей.

Таким образом, при электромагнитной обработке таких сложных многофазных гетерогенных систем, как битумная эмульсия и известняковая пульпа, механизм электромагнитной активации весьма сложен. При этом электромагнитное поле воздействует не только на воду, но и на все составляницие сложной гетерогенной системы, в той или иной мере.

Пример. Для приготовления эмульснонно-минеральной смеси используют гранитную щебеночную смесь в количестве 3 кг и битумную эмульсию в количестве 0,48 кг. Битумную эмульсию готовят по обычной технологии. В качестве эмульгатора используют омыленную обиетнновую смолу; битум марки БНД 90/130.

594

Известь в количестве 0,06 кг смешивают с 0,12 кг воды и полученную пульпу подвергают электромагнитной обработке. Затем обработанную известковую пульпу смешивают с щебеночной смесью до равномерного распределения ее по поверхности щебня. В полученную смесь вводят активированную при том же режиме битумную эмульсию, полученную смесь перемешивают до однородного состояния. Из полученной смеси формируют образцы размером - диаметр равен высоте - 50 мм и испытьшают по стандартной методике.

Результаты испытания эмульсионноминеральных смесей, полученных при различных режимах электромагнитной обработки представлены в таблице.

Из приведенных данных видно, что эмульсионно-минеральная смесь, приготовленная по предлагаемому способу имеет высокую прочность и водоустойчивость по сравнению со смесью, полученной по известному способу.

СПОСОБ ПРИГОТОВЛЕНИЯ ЭМУЛЬСИОННО-МИНЕРАЛЬНОЙ СМЕСИ ДЛЯ УСТРОЙСТВА-ДОРОЖНЫХ ПОКРЫТИЙ И ОСНОВАНИЙ, путем последовательного смешения минерального материала с известью и с битумной эмульсией, отличающийся тем, что, с целью повышения прочности и водоустойчивости, битумную эмульсию подвергают электромагнитной обработке в поле напряженностью 40-160 кА/м со скоростью пересечения данного поля 0,25-2,5 м/с, а известь предварительно смептвают с водой и также подвергают электромагнитной обработке при тех же пара§ (Л метрах.

При нап Водонасьш1ение, об.% Набухание, об.% Прочность на сжатие, X , сухих образцов, Водонасьш1ение образцов Коэффициент водоустойчивостиКоэффициент длительности водоустойчивости 2,7 0,95 20,1 19,3 0,96 0,89 При н яженности магнитного поля Н 16 кА/м 3,2 3,0 2,8 4,1 0,98 1,1 0,99 1,6 19,.2 18,9 19,0 16,0 . 16,5 15,9 16,0 12,8 0,86 0,84 0,89 0,80 0,78 0,79 0,81 0,73 пряженности магнитного поля Н 40 кА/м

Продолжение таблицы