Асфальтобетонная смесь Советский патент 1993 года по МПК C04B26/26 

(Л

С

Использование: закрепление рыхлых пород в дорожном строительстве, при проводке тоннелей метро/тампонировании нефтяных и газовых скважин. Сущность изобретения: асфальтобетонная смесь содержит, об.ч.: 0,1-1,5 наполнителя; 0,5-2,0 5-20%-го водного раствора хлорида кальция; 0,75-2,5 дизельных или масляных отходов нефтепереработки на стадии очистки светлых нефтепродуктов; 1 фосфогипса. Температура начала изменения формы образца материала 120-200°С. Набухание отсутствует. 1 табл.

Изобретение относится к физико-химическим методам, связанным с переводом слабосцементированных .рыхлых пород в монолитно плотные, и может быть использовано в строительной и нефтяной промышленности, в частности дорожном строительстве, при проводке тоннелей метро, тампонировании нефтяных и газовых скважин и др.

Известна асфальтобетонная смесь, содержащая в своем составе щебень, минеральный порошок, битумосодержащую породу, нефтяной вязкий битум и песок.

Недостатком указанной асфальтобетонной смеси является низкая термоводоустойчивость и экологическая напряженность процесса ее производства.

Из известных смесей наиболее близкой к заявленном асфальтобетонной смеси является смесь, содержащая в своем составе

битуминозный песчаник, щелочной раствор гудрона и 5-20%-ный водный раствор хлорида кальция.

Недостатком асфальтобетонной смеси является низкая термоводоустойчивость и загрязнение окружающей среды, связанное с процессом приготовления щелочного раствора гудрона.

Целью изобретения является повышение термоводоустойчивости и снижение загрязнения окружающей среды.

Указанная цель достигается тем, что известная смесь, содержащая наполнитель, 5-20%-ный водный раствор хлорида кальция и щелочной продукт нефтепереработки, содержит в качестве щелочного продукта нефтепереработки дизельные или- масляные щелочные отходы нефтепереработки, на стадии очистки светлых нефтепродуктов и дополнительно фосфогипс при

NS

3

Ј о

СлЭ

следующем соотношений компонентов в объемных частях:

Наполнитель0,1-1,5 5-20%-ный водный раствор хлорида кальция 0,5-2,0 Указанные щелочные отходы нефтепереработки 0,75-2,5 Фосфогипс 1 СущностьЧлредлагаемого технического решения заключается в .следующем.

Используемый в качестве гидрофобиза- тора фосфогипс является крупнотоннажным экологически не чистым продуктом отхода, образующимся в процессе производства экстракционной фосфорной кислоты. Использование его S мировом производстве фосфорных удобрений по настоящее время остается остро проблемным, что, в свою очередь, вызывает все возрастающую по времени экологическую напряженность, которая, как известно, далеко небеспредельна. Иначе говоря, вопрос ути- лизации.фосфогипса имеет огромный интерес как у нас в стране, так и за рубежом. При этом основным фактором, сдерживающим использование фосфогипса, является его высокая физико-химическая активность. Так, в частности, он гидрофилен и характеризуется высокой гигроскопичностью, хорошо смешивается с водой и частично растворяется в ней Соответственно непосредственно использовать его, например, в качестве насыпного грунта не представляется возможным. Использование же его в качестве наполнителя, например, цементного камня приводит к резкому снижению прочностных и водоустойчивых свойств цементного камня/вплоть до самопроизвольного его разрушения. В целом вопрос использования фосфогипса зависит от эффективного решения вопроса его физико- химической активности по отношению к воде. Именно последнее положено в основу предлагаемого объекта, базирующегося на способности фосфогипса под воздействием. щелочных отходов нефтепереработки во времени утрачивать свои первоначальные Свойства и переходить в негигроскопическое гидрофобное вязкопластичное состояние, характеризующееся высокими адгезирнными свойствами. Образующаяся при этом гидрофобная вязкопластичная масса фосфогипса в силу своих высоких ад- гезионных свойств, осаждаясь и блокируя составляющие наполнителя, одновременно может выполнять функции как Тидрофоби- затора, существенно повышающего водоустойчивость асфальтобетонной смеси, так и роль вяжущего. Кроме того, сам фосфогипс в силу своих природных высоких термоустойчивых свойств способствует увеличению этих свойств конечного продукта. Таким образом предлагаемое техническое решение, обеспечивая получение асфальтобетонной смеси с повышенными термоводоустойчивыми свойствами, одновременно решает проблемный вопрос эффективного и крупномасштабного использования фосфогипса, который, в свою очередь, целиком и

полнйстью снимает экологическую напряженность процесса производства фосфорных удобрений.

Описываемая асфальтобетонная смесь испытана в лабораторных условиях. В качестве гидрофобизатора использовался фосфогипс - дигидрат или полугидрат, сырой гигроскопичный дисперсный материал, получаемый при производстве экстракционной фосфорной кислоты в качестве отхода. Около

40% представлено фракцией с размерами частиц до 0,5 мм; остальная часть представлена частицами, от 0,5 до б мм. Массовая доля основного вещества 2H2Q в пересчете на сухой дигидрат составляет порядка 92% и выше.

Ниже приводятся данные анализов фосфогипса, отобранного непосредственно из отвала (на высоте 20 м в верхней центральной части горы) Невинномысского ПО

Азот..

Данные анализов:

PaOs общ 1,4% - в пересчете на СаЗОз P20s воды 0,8% - в пересчете на CaSO-i F0,25% - в пересчете на CaSOi

НаОгр 16% - в пересчете на CaS04- 2H20 НаО 35% - в пересчете на СаЗОз В качестве наполнителя использовался битуминозный песчаник, тампонажный цемент, ракушечник, песок, щебень и др.

Массообразующим служили дизельные

или масляные щелочные отходы нефтепереработки, получаемые при очистке светлых нефтепродуктов (бензина, керосина, дизельного топлива), соответствующие требованиям и нормам ТУ ЗЗАзССР 20139-80.

В качестве связующего использовался 5-20% водный раствор хлористого кальция (ТУ 450-80) или аналогичный ему по действию водный раствор хлорида магния той же

концентрации.

С целью определения верхних и нижних значений компонентов, входящих в состав асфальтобетонной смеси, были проведены следующие опыты. В первом случае готовились три пробы, содержащие каждая в-от- дельности фосфогипс 1 об,ч,; наполнитель 6,1 об.ч.; щелочные отходы 0,75 об.ч.; раствор хлорида кальция или магния 0,5 об;ч;, отличающиеся друг от друга тем, что для

первой пробы процент содержания хлорида кальция или магния в растворе сосавил 5%, а время перемешивания 10 мин, соответственно для второй пробы-10% и 30 мин, для третьей - 20% и 60 мин.

Во втором случае готовились три пробы, содержащие каждая в отдельности фосфо- гипс 1 об.ч.; наполнитель 0,75 об.ч.; щелочные отходы 1,5 об.ч.; раствор хлорида кальция или магния 1,5об.ч..отличающиеся друг от друга тем, что для первой пробы содержание хлорида кальция или магния в растворе составляло 5%, а время перемешивания 10 мин, соответственно для второй пробы - 10% и 30 мин, для третьтей - 20% ибО мин.

В третьем случае готовились три пробы, содержащие каждая в отдельности фосфо- гипс 1 об.ч.; наполнитель 1,5 об.ч.; щелочные отходы 2,5 об.ч.; раствор хлорида кальция или магния 2 об.ч., отличающиеся друг от друга тем, что для первой пробы процент содержания хлорида кальция или магния в растворе составил 5%, а время перемешивания 10 мин, соответственно для второй пробы- 10% и 30 мин, для третьей - 20% и 60 мин.

Во всех случаях приготовленные смеси представляли собой гидрофобную дисперсную массу, способную под давлением образовывать монолитно-плотное твердое тело. В таблице приведены результаты исследований свойств и образцов асфальтобетонной смеси цилиндрической формы, уплотненных под давлением 10 10 Па.

Снижение содержания в смеси наполнителя ниже 0,1 об.ч. увеличивает пластич- лость асфальтобетонной смеси. Увеличение содержания в смеси наполнителя больше 1,5 об.ч. снижает прочность асфальтобетонной смеси к переменным нагрузкам.

Снижение содержания в смеси массообразующего меньше 0,75 об.ч, снижает прочность асфальтобетонной смеси к переменным нагрузкам. Увеличение содержания в смеси массообразующего больше 2,5 об.ч. увеличивает пластичность асфальтобе- тонйой смеси, что нецелесообразно.

Снижение содержания в смеси связую- щего меньше 0,5 об.ч, и процентного содержания в нем хлорида кальция или магния меньше 5% нецелесообразно из-за непол- ного охвата массообразующего. Увеличение содержаний в смеси связующего больше 2 об.ч. и процентного содержания в нем хлорида кальция или магния больше 20% существенного значения не имеет и с экономической точки зрения нецелесообразно.

Уменьшение времени процесса предварительного смешивания меньше 10 мин нецелесообразно из-за неполного перехода фосфогипса в негигроскопическое гидро- фобное состояние. Увеличение времени процесса предварительного смешивания больше 60 мин существенного значения не имеет Для фосфогипса с размерами частиц 0,5 мм и меньше. Однако при использовании фосфогипса с размерами частиц свыше 0,5 мм увеличение времени предварительного смешивания увеличивает надежность процесса перехода фосфогипса в негигро- скопическое гидрофобное состояние. Однако, учитывая процесс предварительного смешивания фосфогипса с наполнителем, обеспечивающего диспергирование фосфогипса с размерами частиц 0,5 мм и меньше, в этом нет необходимости.

Формула изобретения Асфальтобетонная смесь, включающая наполнитель, 5-20%-ный водный раствор хлорида кальция и щелочной продукт нефте- переработки, отличающаяся тем, что, с целью повышения термоустойчивости и снижения загрязнения окружающей среды, она содержит в качестве щелочного продукта нефтепереработки дизельные или масля- ные щелочные отходы нефтепереработки на стадии очистки светлых нефтепродуктов и дополнительно фосфогипс при следующем соотношении компонентов, об.ч.:

Наполнитель 0,,5 5-20%-ный водный

раствор хлорида кальция0,5-2,0 Указанные щелочные отходы нефтепереработки 0,75-2,5 Фосфогипс 1

Примечание. Для образцов 1,4,7, 10 соотношение фосфогипса, наполнителя, массообразующего и связующего составляло соответственно 1,0:0,1:0,75:0,5 обл. Для образцов 5,8.11 -соответственно 1,0:0,75:1,5:1,5 обл, Для образцов 3, б, 9,12 - соответственно 1,0:1,5:2,5:2,0 обл.