NO313836B1 - Blanding inneholdende bitumen og fremgangsmÕte for Õ fremstille nevnte blanding - Google Patents

Description

Foreliggende oppfinnelse vedrører en ny form for et bituminøst materiale og en fremgangsmåte for fremstilling av det. Mer spesielt vedrører den et bituminøst materiale av mastikstype, f.eks. egnet for bruk til belegning av sveisede skjøter på rørledninger for undervannsbruk.

Det foregår kontinuerlig leting etter råolje og naturgass i marine områder, og det er et konstant behov for å legge undervannsrørledninger i den hensikt å kunne føre olje og gass fra brønnhoder og til land. Legging av slike rørledninger er en fagmessig operasjon som involverer sammensveising på et overflate-leggefartøy med lengder av betongbelagte stålrør og, etter sveisingen, å omgi ga-pene i belegget med en strømpe eller et støp og fylle med en mastiks-asfalt som deretter får avkjøle seg.

Diverse typer av mastiksasfalt-materiale er blitt foreslått, og én som er i vanlig bruk for tiden, er beskrevet i britisk patentskrift nr. 1494279. Den der be-skrevne oppfinnelse ligger i valget av passende bitumen-, fyllstoff- og aggregat-materialer.

Den fremgangsmåte som anvendes for å produsere produktet i henhold til ovennevnte GB 1492279 er i alt vesentlig den som er blitt anvendt i mange år - nemlig at den nødvendige mengde av oppvarmet bitumen blandes med alt ønsket fyllstoffmateriale, som kan være forhåndsoppvarmet, og alt ønsket forhåndsoppvarmet aggregatmateriale. Varme tilføres kontinuerlig til blandingen, som agiteres slik at det blir grundig blanding, hvoretter det smeltede produkt helles inn i støpe-former og får avkjøle seg. Under avkjøling produseres tette, faste blokker av mastiks som deretter kan bli formet og skåret etter behov etter ytterligere avkjøling for lasting på leggefartøyene som anvendes ved konstruksjon av rørledningen.

Den fremgangsmåte som anvendes på fartøyene er heller ikke endret på mange år. For å anvende den for tiden anvendte konvensjonelle mastiks som bitumen fordeles i utover i miksen, må blokkene eller arkene av mastiks, som lagres på paller på leggefartøyet, knuses til mindre partikler før de oppvarmes, med konstant miksing og agitering før mastiksen helles ned i støpeformene rundt de sveisede skjøter.

Alle disse prosesser er ganske arbeidskrevende og energi-intensive. I den løpende produksjonsprosessen blir f.eks. bitumen tilsatt i varm tilstand, og holdes under miksing ved en temperatur et eller annet sted mellom 160°C og 210°C. For ikke å gjøre mikseprosessen langsommere blir fyllstoffer konvensjonelt oppvarmet før miksing, eller det oppvarmes ved miksing med varmt bitumen og oppvarmede aggregater. Med tanke på det volum av aggregat som trenges, er det nødvendig å oppvarme aggregatet før miksing. Alle disse tre prosesser krever vesentlig energi-forbruk, både under miksingen og under oppvarmingsprosessene. Så snart den er mikset, holdes mastiksen på 180°C før all energi som anvendes går effektivt tapt når mastiksen helles inn i støpeformer og skjæres til eller formes, og får deretter avkjøle seg videre for dannelse av faste blokker. Så snart blokkene er dannet, finner en ytterligere møysommelig, arbeidsintensiv operasjon sted for å laste dem på fartøyene. Når de er kommet på fartøyene, involverer den energi som trenges for å anvende mastiksen, knuse- og oppvarmingsoperasjonene. Eiere av slike far-tøyer er vanligvis svært innstilt på å redusere prisen på driften til et minimum, men det har hittil ikke vært noe enkelt alternativ til de prosesser som for tiden er i bruk.

Foreliggende oppfinnelse omfatteren marin mastiks som omfatter 14-16 vekt% bitumen, 15-19 vekt% fyllstoff og 65-71 vekt% aggregat, idet mastiksen har en åpen granulær form som omfatter i alt vesentlig partikkelformig materiale, hvorav noe er bitumenrikt partikkelformig materiale og noe er et bitumenfattig halvprodukt.

Videre omfatter oppfinnelsen en fremgangsmåte for fremstilling av en mastiks som omfatter, i et første trinn, å mikse et delvolum av bitumen som har en temperatur på 140°C -220°C, med et aggregat ved forhøyede temperaturer og fyllstoff, idet miksingen utføres ved en temperatur over mykningspunktet for bitumenet for å danne et bitumenbelagt produkt, det bitumenbelagte produkt får av-kjøle seg, og følges av miksing av det bitumenbelagte produkt med ytterligere bitumen som har temperatur på 140°C -220°C, idet miksetemperaturen tillates å falle under mykningspunktet for det anvendte bitumen.

Vi har nå tilveiebrakt en fremgangsmåte som muliggjør en mastiksasfalt-produkt som skal produseres ved anvendelse av i alt vesentlig mindre energi. Videre, ved brukspunktet, krever vårt produkt mindre energioppbud på brukerens side. I vår prosess, som omfatter ett aspekt av oppfinnelsen, innføres en første, delvis mengde av flytende bitumen, f.eks. fra ca. 20% til 40% av den totale mengde som skal anvendes, ved en vanlig temperatur, f.eks. mellom 140°C og 220°C, ønskelig 160°C -210°C, og blandes med alt fyllstoffmateriale som skal anvendes, men som ikke trenger å være blitt oppvarmet, og sammen med alt aggregatmateriale som skal anvendes. Aggregatmaterialet vil være blitt utsatt for en viss oppvarming for at det skal tørke, men ikke så meget som i den konvensjonelle prosess.

Oppfinnelsen omfatter også et mastiks-halvprodukt som omfatter 3-6 vekt% bitumen, 16-22% fyllstoff og 72-81% aggregater.

Aggregat- og fyllstoffmaterialene mikses, f.eks. i en konvensjonell mikser, f.eks. en padleåre-mikser, med den delvise mengde bitumen ved lavere temperatur enn hva som er normalt. Bitumenet vil generelt starte ved en temperatur mellom 140°C og 220°C, vanligvis mellom 160°C og 210°C, fyllstoffet ved luft (omgi-velsestemperatur) og aggregatene ved forhøyet temperatur, f.eks. fra 110°C til 175°C. Det tilsettes ikke mer varme under mikseprosessen. Den typiske mikse-temperatur i dette trinn er over mykningspunktet for bitumenet som anvendes.

Dette gir en varm, belagt masse som får avkjøle seg, generelt til en temperatur under 40°C. Dette halvprodukt av bitumenbelagt materiale har, når det blir

kaldt, tendens, på grunn av det relativt lave innhold av bitumen, til å være en løst bundet masse som lett smuler seg, som lett gir et frittstrømmende partikkelformig materiale ved gnidning. Det kan omfatte f.eks. 3-6 vekt% bitumen, sammen med alt fyllstoff og aggregatene som er ønsket f.eks, fra 16 til 22 vekt% fyllstoff og fra 72 til 81% aggregater. Om ønsket kan det lagres i denne form, f.eks. i sekker. Et slikt produkt er et nytt materiale og omfatter et annet aspekt av oppfinnelsen.

Det kjølige (lufttemperatur) bitumenbelagte materiale (halvprodukt) og det gjenværende bitumen som er nødvendig for å tilveiebringe de konvensjonelle mastiksandeler kan deretter bli mikset. Således kan de gjenværende 60-80% av det ønskede totale innhold av bitumen bli tilsatt ved vanlig temperatur, f.eks. 140°C -220°C, f.eks. ved 165°C -210°C, til det relativt kjølige halvprodukt i en konvensjonell mikser, f.eks. en padleåre-mikser. Miksen tillates å avkjøle seg mens den blir omrørt, og det anvendes ikke mer varme. Etter hvert som miksingen finner sted faller derfor temperaturen på miksen til et nivå som typisk er under mykningspunktet for det anvendte bitumen.

Dette produkt har samme kjemiske sammensetning som konvensjonell marin mastiks, men har en meget mer åpen, granulær form. Det omfatter i alt vesentlig partikkelformig materiale, hvorav noe er bitumenrikt partikkelformig materiale, som kan være beskyttet av magert halvprodukt. Det ligner fast kult/pukk. Det kan brytes opp for hånd. Et slikt produkt er et nytt materiale og omfatter et ytterligere aspekt av oppfinnelsen.

Dette granulære mastiksprodukt har enorme fordeler for brukeren. Det vil vanligvis bli transportert i store sekker, og, da det har den form som det har, er det langt lettere å knuse eller bryte opp i små partikler for anvendelse i oppvarme-ren/mikseren på leggefartøyet. Snarere enn å ha en fagarbeider permanent be-skjeftiget på leggefartøyet med å løfte de tunge blokker av konvensjonell mastiks og sette den inn i en knuseinnretning, kan store sekker av produktet i henhold til oppfinnelsen simpelthen bli heist over oppvarmer/mikser-apparaturen og snittet for tømming (fullstendig tømming av sekken) i én lettvinn bevegelse. Videre, fordi produktet er så meget mer åpenteksturert og mindre tett enn selv de partikler som er dannet ved knusing av de støpte blokker, trenges mindre varmeenergi for å smelte og oppvarme mastiksen for bruk.

Sluttproduktet for bruk som marin mastiks vil generelt omfatte fra 14% til 16%, f.eks. 15 vekt% bitumen, 15-19%, f.eks. 17 vekt% fyllstoff, f.eks. kalksten, av egnet partikkelstørrelse, og 65-71%, f.eks. 68 vekt% aggregat. Det er naturligvis en viss fleksibilitet i naturen av de materialer som kan anvendes. Det vil naturligvis være ønskelig at aggregatmaterialene har en slik natur hva størrelse angår at de passer sammen med Fuller Curves (se Fuller and Thompson - «The Laws of Pro-portioning Concrete», Trans. Am. Soc. Civil Engineers, 1907, 59, pp. 67-172). Det bitumen som kan anvendes kan ha et område av mykningstemperaturer og hard-hetsverdier (målt ved penetrasjonsdybde ved 25°C). Mykningstemperaturen vil typisk ligge i området 70°C -120°C, og hardheten slik den måles ved penetrasjonsdybde (i enheter på 0,1 mm) vil ligge i området 15-40. Typiske bitumener som kan anvendes kan være 75/30 og 85/40. Et foretrukket bitumen kan være 85/25.

Det vil forstås at produkter av den type som her er beskrevet også kan være av interesse i andre industrielle sektorer. Det anvendes meget mastiks i byg-nings- og konstruksjons-industrien på land, slik som fortaklegging, og den letthet som typen av produkt i henhold til foreliggende oppfinnelse kan oppvarmes med før det mykner og smelter på stedet, vil også appellere til takleggingsspesialisten. For takleggingsformål ville et produkt bli produsert med en del høyere andel fyllstoff enn hva som ville være normalt for en marin mastiks. For et takleggingsformål kunne typisk de tilnærmede mengder av bitumen, fyllstoff og aggregat være 12% bitumen, 78% fyllstoff og 10% aggregat.

Det anvendte bitumen har følgende spesifikasjoner:

15% oksidert bitumen 85/25 (BS, 3690) del 2)

- Mykningspunkt 85 +/- 5°C (BS 2000 del 58)

- Penetrasjon ved 25°C 25 +/- 5 (0,1 mm) (BS 2000 del 49)

Det anvendte fyllstoff har følgende spesifikasjoner:

17% kalksten-fyllstoff (BS 594 del 1 : 1992 CL 2.4.2)

- Siktanalyse 85-100% passerer 75 nm sikt)

Det anvendte aggregat har følgende spesifikasjoner:

68% aggregater - gradert og fritt for organisk materiale

- Siktanalyse:

Eksempel 1 blandes sammen uten ytterligere oppvarming, slik at man får magert (regnet på bitumen) halvprodukt. blandes sammen uten ytterligere oppvarming, slik at man får et sluttprodukt som omfatter: Eksempel 2 ( et rikt halvprodukt) blandes sammen uten ytterligere oppvarming, slik at man får et rikere (i bitumen) halvprodukt. blandes sammen uten ytterligere oppvarming slik at man får et sluttprodukt som omfatter:

Claims (8)

1. Marin mastiks som omfatter 14-16 vekt% bitumen, 15-19 vekt% fyllstoff og 65-71 vekt% aggregat, idet mastiksen har en åpen granulærform som omfatter i alt vesentlig partikkelformig materiale, hvorav noe er bitumenrikt partikkelformig materiale og noe er et bitumenfattig halvprodukt.

2. Fremgangsmåte for fremstilling av en mastiks som omfatter, i et første trinn, å mikse et delvolum av bitumen som har en temperatur på 140°C -220°C, med et aggregat ved forhøyede temperaturer og fyllstoff, idet miksingen utføres ved en temperatur over mykningspunktet for bitumenet for å danne et bitumenbelagt produkt, det bitumenbelagte produkt får avkjøle seg, og følges av miksing av det bitumenbelagte produkt med ytterligere bitumen som har temperatur på 140°C - 220°C, idet miksetemperaturen tillates å falle under mykningspunktet for det anvendte bitumen.

3. Fremgangsmåte som angitt i krav 2, hvor bitumenet har en temperatur på 160°C -210°C når det mikses i første trinn.

4. Fremgangsmåte som angitt i krav 2 eller 3, hvor bitumenet har en temperatur på 165°C -210°C når det mikses i annet trinn.

5. Fremgangsmåte som angitt i krav 2 eller 3, hvor, i det første trinn, delvolu-met av bitumen som anvendes, er 20-40% av det totale.

6. Fremgangsmåte som angitt i krav 2 eller 3, hvor, i det første trinn, aggregatet har en temperatur på 110°C -175°C før miksing.

7. Mastiks-halvprodukt som omfatter 3-6 vekt% bitumen, 16-22% fyllstoff og 72-81% aggregater.

8. Mastiksprodukt som kan oppnås ved en fremgangsmåte som angitt i krav 2, som omfatter ønskede mengder av bitumen, fyllstoff og aggregater i form av et partikkelformig granulært produkt.