RU2305118C1 - Способ приготовления эмульсионно-минеральной смеси - Google Patents
Способ приготовления эмульсионно-минеральной смеси Download PDFInfo
- Publication number
- RU2305118C1 RU2305118C1 RU2006111896/04A RU2006111896A RU2305118C1 RU 2305118 C1 RU2305118 C1 RU 2305118C1 RU 2006111896/04 A RU2006111896/04 A RU 2006111896/04A RU 2006111896 A RU2006111896 A RU 2006111896A RU 2305118 C1 RU2305118 C1 RU 2305118C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- bitumen
- crushed stone
- emulsion
- mineral
- adhesion
- Prior art date
Links
Landscapes
- Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)
- Road Paving Structures (AREA)
Abstract
Изобретение относится к технологии производства дорожно-строительных материалов и может быть использовано для приготовления складируемых эмульсионно-минеральных смесей для среднего и ямочного ремонта дорожных покрытий. Описывается способ приготовления эмульсионно-минеральной смеси, который включает обработку минерального материала составом, увеличивающим адгезию битума к минеральному материалу и последующее смешивание его с битумной катионной эмульсией. В качестве минерального материала используют узкофракционированный щебень из хвостов сухой магнитной сепарации железосодержащих руд Курской магнитной аномалии Михайловского ГОКа с содержанием гематита 19,0-32,0%, при этом обработку щебня ведут составом, увеличивающим адгезию битума к щебню, в количестве 0,3-0,5 вес. частей в зависимости от указанного содержания гематита в щебне. Техническим результатом является повышение адгезионного взаимодействия битума с фракционированным щебнем, что обеспечивает в целом увеличение водостойкости, прочности и долговечности покрытия при одновременном удешевлении как эмульсионно-минеральной смеси, так и стоимости выполнения ямочных и средних ремонтов, устройства дорожного покрытия. 2 з.п. ф-лы, 2 табл.
Description
Изобретение относится к технологии производства дорожно-строительных материалов и может быть использовано для приготовления складируемых эмульсионно-минеральных смесей для среднего и ямочного ремонта дорожных покрытий.
Известен способ приготовления эмульсионно-минеральной смеси для устройства дорожных покрытий, включающий смешивание битумной катионной эмульсии с минеральным заполнителем и минеральным порошком, предварительно обработанным поверхностно-активным веществом катионного типа - алкилтриметиламмонийхлоридом (авт.свидет. СССР №654654, кл. C08L 95/00, опубл. 1979 г.).
Недостатком данного способа является высокая стоимость получаемой смеси и сложность его осуществления, обусловленные соответственно необходимостью использования дорогостоящего минерального порошка и наличием дополнительных операций по введению минерального порошка при приготовлении эмульсионно-минеральной смеси. Однако основным недостатком данного способа является высокая слеживаемость получаемой эмульсионно-минеральной смеси и невозможность ее складирования и хранения длительный период времени.
Известен способ приготовления эмульсионно-минеральной смеси, включающий обработку минерального материала - доменного шлака усилителем адгезии к битуму на основе кремнийорганических производных при повышенной температуре в среде органического растворителя, и последующее смешивание минерального материала с катионной битумной эмульсией. Битумная эмульсия, приготавливается на алкоксилированном битуме, полученном путем обработки в автоклаве при температуре 200°С окисью этилена в присутствии гидроксида щелочного металла в среде органических растворителей таких как толуол, ксилол в течение часа (см.патент США №4170484, кл. С08L 95/00, 1979 г.).
Недостатком этого способа является высокая токсичность и стоимость используемых реагентов для увеличения адгезии минерального материала к битуму, а также высокая энергоемкость процесса получения и возможный экологический ущерб, поэтому применение таких реагентов для производства эмульсионно-минеральных смесей является нецелесообразным.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является способ приготовления эмульсионно-минеральной смеси, включающий обработку минерального материала (смесь гранита, песка и минерального порошка) составом, увеличивающим адгезию битума к минеральному материалу, и последующее смешивание его с битумной катионной эмульсией (Пособие по устройству поверхностных обработок на автомобильных дорогах к СНиП 3.06.03-85 М., 1990 г., с.14-18)) - принято за прототип.
Недостатками данного способа приготовления эмульсионно-минеральной смеси является ее повышенная стоимость и недостаточные эксплуатационные характеристики покрытия, полученного из этой смеси. Повышенная стоимость указанной смеси вызвана использованием больших количеств дорогостоящих реагентов, например, первичных алифатических аминов; алкилтриметиламмонийхлорида, сланцевого масла и т.д., применяемых в составах для увеличения адгезии битума к минеральному материалу, в качестве которого используют щебень из изверженных и метаморфических горных пород, таких как граниты, диариты, габбро, базальты, диабазы и другие. Для того чтобы избежать быстрого неконтролируемого распада битумной эмульсии в результате использования минерального материала с высоким содержанием мелкозернистых фракций (песок, минеральный порошок), требуется обработка его стабилизаторами скорости распада, в состав которых входят реагенты с высокой токсичностью (алифатические амины, кубовые остатки жирных кислот, сланцевое масло и т.п.). Использование минерального материала непрерывного зернового состава при приготовлении эмульсионно-минеральной смеси влечет частичную слеживаемость смеси и ухудшает ее удобоукладываемость. Вследствие этого, указанные смеси не нашли применения в дорожном строительстве.
Предлагаемым изобретением решается задача повышения эксплуатационных характеристик эмульсионно-минеральной смеси, возможности ее складирования на длительный период, повышения срока службы устроенных покрытий и снижения стоимости при производстве.
Заявляемый технический результат достигается тем, что в известном способе приготовления эмульсионно-минеральной смеси, включающем обработку минерального материала составом, увеличивающим адгезию битума к минеральному материалу и последующее смешивание его с битумной катионной эмульсией, в качестве минерального материала используют узкофракционированный щебень из хвостов сухой магнитной сепарации железосодержащих руд Курской магнитной аномалии Михайловского ГОКа с содержанием гематита 19,0-32,0%, при этом обработку щебня ведут составом, увеличивающим адгезию битума к щебню, представляющим собой раствор производных аминов в нефтепродуктах, в количестве 0,3-0,5 вес. частей в зависимости от указанного содержания гематита в щебне.
Кроме того, в качестве состава, увеличивающего адгезию битума к щебню, используют реагенты, выбранные из группы производных полиаминов, диаминов, оксиэтилированных аминов, при этом указанные реагенты применяют в виде 0,5-10% раствора в светлых нефтепродуктах, а в качестве узкофракционированного щебня используют щебень фракций 3-5 мм, или 5-8 мм, или 5-10 мм, или 10-15 мм.
За счет применения адгезионной добавки и узкофракционированного щебня, из хвостов сухой магнитной сепарации железосодержащих руд с содержанием гематита 19-32%, достигается создание на поверхности щебня структурированных пленок эмульгированного битума равномерно распределенных по всему объему смеси. Это происходит за счет увеличения адгезионно-когезионного взаимодействия на границе щебень-эмульгированный битум, что связано с присутствием трехвалентного железа на поверхности гематита и протеканием хемосорбционных процессов при контакте его с адгезионной добавкой и битумной эмульсией.
Использование такого минерального материала при приготовлении эмульсионно-минеральной смеси позволяет одновременно снизить количество адгезионной добавки, обеспечивающей повышение адгезионно-когезионного взаимодействия эмульгированного битума со щебнем. Это обеспечивает более низкую стоимость по сравнению с прототипом за счет снижения удельного расхода дорогостоящих зарубежных и отечественных ПАВ, входящих в состав адгезионной добавки и оптимального подбора ее концентрации в зависимости от содержания гематита, что позволит значительно сократить расход и сэкономить битумное вяжущее. Использование в качестве состава, увеличивающего адгезию битума к минеральному материалу реагентов на основе производных полиаминов, диаминов, оксиэтилированных аминов в виде 0,5-10% раствора в светлых нефтепродуктах улучшает условия приготовления и степень обволакиваемости битумом зерен минерального материала, снижает слеживаемость смеси и улучшает ее удобоукладываемость. Кроме того, создание на поверхности щебня структурированной пленки эмульгированного битума позволяет повысить эксплуатационные характеристики эмульсионно-минеральной смеси и, прежде всего, подвижность при хранении, что позволяет ее использовать без подогрева в течение нескольких месяцев.
Таким образом, полученные по предлагаемому способу эмульсионно-минеральные холодные смеси на битумных эмульсиях с использованием узкофракционированного щебня из хвостов сухой магнитной сепарации железосодержащих руд с содержанием гематита 19-32% имеют следующие преимущества:
- допускают использование влажного каменного материала за счет вытеснения водных пленок адгезионной добавкой и хемосорбционного взаимодействия ее с поверхностью гематита;
- позволяют экономить до 10-30% битума за счет улучшения обволакиваемости щебня в результате образования структурированной пленки эмульгированного битума;
- приготовление и укладка смесей может выполняться при неблагоприятных климатических условиях, так как вязкость эмульгированного битума с понижением температуры возрастает медленнее и смесь не теряет удобоукладываемость;
- применение складируемых эмульсионно-минеральных смесей упрощает технологию производства работ и расширяет сроки проведения ямочного и среднего ремонта дорожных покрытий.
Способ приготовления эмульсионно-минеральной смеси осуществляется следующим образом.
В качестве минерального материала используют щебень из хвостов сухой магнитной сепарации железосодержащих руд Курской магнитной аномалии Михайловского ГОКа с содержанием гематита 19-32%, непригодных для дальнейшего применения в металлургической промышленности, имеющий следующий химический состав, %:
Fe общ. - 22,0-28; Fe mqt 4-5; FeO 4-5;
Fe2О3 19-32; AL2О3 0,1-1,0;
MqO 0,1-1,5; CaO 1,0-2,1; S 0,06-0,08;
P 0,045-0,06; P2О5 0,121-0,129; С 0,55-0,65, nnn 2,69;
K2О 0,51-0,53; Na2O 0,41-0,44; MnO 0,031-0,033; SiO2 - остальное до 100%
Щебень из хвостов сухой магнитной сепарации железосодержащих руд имеет следующие показатели качества:
- марка по пределу прочности на сжатие -1200
- марка по истираемости - И1
- насыпная плотность - 1660 кг/м3
- значение удельной эффективной активности естественных радионуклидов - до 370 Бк/кг
- качество по морозостойкости не ниже марки F50
- содержание зерен пластинчатой и игловатой формы - не более 35%
- содержание пылевидных и глинистых частиц - не более 1%.
Битумные эмульсии производят путем смешения битума при температуре 130-150°С, эмульгатора, неорганической кислоты и воды, нагретой до 35-60°С, при этом эмульгатор вводят в количестве 0,17-0,22 кг/т в зависимости от массы содержания гематита в щебне. Для приготовления битумной эмульсии используют пластифицированный битум. В качестве пластификатора применяют светлые нефтепродукты, например нефрас С4 150/200 и др., - продукты с интервалом кипения 150-200°С. Водная фаза содержит катионный эмульгатор, выбранный из группы диаминов, жирного ряда алкиламидоимидазолинов, четвертичных аммониевых оснований.
Битумные эмульсии получали на лабораторной установке «Emulbitume» (Франция). Температура битумной фазы 130-160°С, водной 40-50°С, Рн=1,8-2,5. Необходимое значение Рн создавалось добавлением соляной кислоты. Водная и битумная фазы подавались в диспергатор установки с таким расчетом, чтобы соотношение их в эмульсии составляло 30-40:60-70 соответственно.
Эмульсионно-минеральные смеси получали путем предварительного смешения дозированных количеств щебня сухой магнитной сепарации с содержанием гематита 19-32% фракции 5-10 мм с адгезионной добавкой и последующего смешения с битумной эмульсией до полного и равномерного объединения всех компонентов.
В качестве реагента, увеличивающего адгезию битума к минеральному материалу, использовали 5%-ный раствор в нефрасе С4 150/200 производных полиаминов.
Перемешивание считали законченным, если все зерна минерального материала равномерно покрыты вяжущим и в готовой смеси не наблюдается его отдельных сгустков.
Рецептура эмульсии для производства складируемых эмульсионно-минеральных смесей, кг/т:
Битум БНД 90/130 | 630,5 |
Пластификатор | 19,5 |
HCL (плотность 1,17 г/см3) | 1,5 |
Эмульгатор на основе производных алкилдиаминов | 2,0 |
Вода | 346,5 |
Результаты подбора компонентов складируемой эмульсионно-минеральной смеси приведены в таблицах 1-2.
Таблица 1. | |||
Подбор компонентов эмульсионно-минеральной смеси для ямочного ремонта на щебне из хвостов сухой магнитной сепарации фракции 5-10 мм содержание гематита 22% | |||
№ | Адгезионная добавка, вес. частей | Битумная эмульсия, вес. частей | Примечание |
1 | - | 10 | покрытие поверхности щебня плохое |
2 | 0,3 | 10 | Неполное покрытие поверхности щебня |
3 | 0,4 | 10 | Избыток эмульсии |
4 | 0,4 | 9 | Небольшой избыток эмульсии |
5 | 0,4 | 8 | Хорошее покрытие |
6 | 0,4 | 7,5 | Хорошее покрытие |
7 | 0,4 | 7 | Хорошее покрытие |
8 | 0,5 | 7 | Хорошее покрытие |
Определение сцепления битумной пленки с поверхностью щебня проводили при кипячении смеси в дистиллированной воде в течение 5 минут. Установлено, что адгезия битума для образца №1 составляет 65% и увеличивается для образца №6 до 90-100%, №7 8-85-90%, т.е. оптимальное содержание битумной эмульсии и адгезионной добавки для данного минерального материала составляет 7,5 и 0,4 вес. ч. соответственно.
Таблица 2. | |||
Подбор компонентов эмульсионно-минеральной смеси для ямочного ремонта на щебне из хвостов сухой магнитной сепарации фракции 5-10 мм при расходе битумной эмульсии 7,5 вес. частей | |||
№ | Адгезионная добавка, вес. частей | Содержание гематита, % | Примечание |
1. | 0,7 | 17 | Избыток адгезионной добавки, формирование структурированной пленки не происходит, покрытие поверхности щебня плохое |
1 | 0.6 | 18 | Формирование структурированной пленки не происходит, покрытие поверхности щебня плохое |
2 | 0,5 | 19 | Хорошее покрытие |
3 | 0,5 | 20 | Хорошее покрытие |
4 | 0,4 | 22 | Хорошее покрытие |
5 | 0,4 | 30 | Хорошее покрытие |
6 | 0,3 | 32 | Хорошее покрытие |
7 | 0,3 | 33 | Неполное покрытие поверхности щебня |
Из приведенных данных видно, что составы полученных эмульсионно-минеральных смесей, приготовленных на минеральном материале фракции 5-10 мм с использованием щебня из железосодержащих руд с содержанием гематита 19-32% и с использованием адгезионной добавки в количестве 0.3-0,5 характеризуется высокими качественными показателями. Как видно из данных, представленных в таблице 2, обработка щебня с содержанием гематита менее 19% адгезионной добавкой в количестве больше 0,5 вес. частей нецелесообразно. Так как это приводит к неоправданному увеличению концентрации реагентов для адгезионного состава при приготовлении эмульсионно-минеральной смеси, увеличению ее стоимости, а также к ухудшению покрытия щебня в результате замедления формирования структурированной пленки битума на щебне. Использование щебня с содержанием гематита более 32% ведет к недопустимому снижению концентрации реагентов адгезионного состава, что ведет к ослаблению прочности сцепления битумной эмульсии со щебнем, а также к повышению интенсивности влияния окислов железа на старение битума и снижению срока службы, такого материала. Использование фракционированного щебня, предварительно обработанного адгезионной добавкой, позволяет равномерно распределить на его поверхности битумную эмульсию, а в результате содержания в смеси близких по размеру зерен (практически одинакового размера), скорость образования структурированной пленки битума протекает одновременно во всем объеме, что улучшает условия приготовления и степень обволакиваемости эмульгированным битумом зерен минерального материала. Это придает смеси подвижность, устойчивость к слеживаемости при хранении длительный период. В процессе уплотнения использование при приготовлении узкофракционированного щебня позволяет не только создать однородный каркас, обеспечивающий прочностные характеристики материала, но и использовать такие смеси для ремонта ям и выбоин различной глубины, что расширяет область их применения.
Применение предлагаемого способа позволит повысить эксплуатационные характеристики дорожного покрытия из приготовленной эмульсионно-минеральной смеси за счет повышенного сцепления вяжущего с минеральным материалом, а также получить смеси с низкой слеживаемостью в течение длительного хранения на складах за счет улучшения обволакиваемости каменного материала и высокой адгезии битумной эмульсии к щебню.
Таким образом, использование такого минерального материала позволяет получить покрытие с более низкой стоимостью по сравнению с прототипом за счет снижения удельного расхода реагентов, входящих в состав адгезионной добавки и оптимального подбора их концентрации, применяемой для обработки щебня. Это позволит значительно сократить расход дорогостоящих реагентов адгезионного состава и сэкономить битумное вяжущее. Использование предлагаемого материала в составе эмульсионно-минеральной смеси в устройстве дорожного покрытия одновременно повышает адгезионное взаимодействие битума с фракционированным щебнем, обеспечивая в целом увеличение водостойкости, прочности и долговечности покрытия при одновременном удешевлении как эмульсионно-минеральной смеси, так и стоимости выполнения ямочных и средних ремонтов, устройства дорожного покрытия
Claims (3)
1. Способ приготовления эмульсионно-минеральной смеси для устройства дорожных покрытий, включающий обработку минерального материала составом, увеличивающим адгезию битума к минеральному материалу, и последующее смешивание его с битумной катионной эмульсией, отличающийся тем, что в качестве минерального материала используют узкофракционированный щебень из хвостов сухой магнитной сепарации железосодержащих руд Курской магнитной аномалии Михайловского ГОКа с содержанием гематита 19-32%, при этом обработку щебня ведут составом, увеличивающим адгезию битума к щебню, представляющим собой раствор производных аминов в нефтепродуктах, в количестве 0,3-0,5 вес. ч. в зависимости от указанного содержания гематита в щебне.
2. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве состава, увеличивающего адгезию битума к щебню, используют реагенты, выбранные из группы производных полиаминов, диаминов, оксиэтилированных аминов в виде 0,5-10%-ного раствора в светлых нефтепродуктах.
3. Способ по пп.1 и 2, отличающийся тем, что в качестве узкофракционированного щебня используют щебень фракций 3-5 мм, или 5-8 мм, или 5-10 мм, или 10-15 мм.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2006111896/04A RU2305118C1 (ru) | 2006-04-10 | 2006-04-10 | Способ приготовления эмульсионно-минеральной смеси |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2006111896/04A RU2305118C1 (ru) | 2006-04-10 | 2006-04-10 | Способ приготовления эмульсионно-минеральной смеси |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2305118C1 true RU2305118C1 (ru) | 2007-08-27 |
Family
ID=38597094
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2006111896/04A RU2305118C1 (ru) | 2006-04-10 | 2006-04-10 | Способ приготовления эмульсионно-минеральной смеси |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2305118C1 (ru) |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2462303C2 (ru) * | 2010-12-10 | 2012-09-27 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Юго-Западный государственный университет" (ЮЗГУ) | Порошкообразный магнитный сорбент для сбора нефти, масел и других углеводородов |
RU2501821C2 (ru) * | 2008-12-22 | 2013-12-20 | Ранка Сима Аджай | Асфальтоминеральные композиции |
CN103833266A (zh) * | 2014-01-10 | 2014-06-04 | 大连理工大学 | 一种铁尾矿砂沥青混合料 |
RU2686207C1 (ru) * | 2018-03-29 | 2019-04-24 | Борис Григорьевич Печеный | Способ приготовления эмульсионно-минеральной смеси |
-
2006
- 2006-04-10 RU RU2006111896/04A patent/RU2305118C1/ru not_active IP Right Cessation
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
Пособие по устройству поверхностных обработок на автомобильных дорогах к СниП 3.06.03-85. - М.: Стройиздат, 1990, с.14-18. * |
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2501821C2 (ru) * | 2008-12-22 | 2013-12-20 | Ранка Сима Аджай | Асфальтоминеральные композиции |
RU2462303C2 (ru) * | 2010-12-10 | 2012-09-27 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Юго-Западный государственный университет" (ЮЗГУ) | Порошкообразный магнитный сорбент для сбора нефти, масел и других углеводородов |
CN103833266A (zh) * | 2014-01-10 | 2014-06-04 | 大连理工大学 | 一种铁尾矿砂沥青混合料 |
CN103833266B (zh) * | 2014-01-10 | 2016-03-02 | 大连理工大学 | 一种铁尾矿砂沥青混合料 |
RU2686207C1 (ru) * | 2018-03-29 | 2019-04-24 | Борис Григорьевич Печеный | Способ приготовления эмульсионно-минеральной смеси |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
DE602005006287T2 (de) | Ablösungsbeständige asphaltstrassenbelagsmasse und verfahren | |
US7713345B2 (en) | Polyphosphate modifier for warm asphalt applications | |
EP1924650B1 (en) | Bituminous paving composition and process for bituminous paving | |
US20160376440A1 (en) | Asphalt additive, asphalt compositions and products comprising such additive, asphalt surfaces comprising such additive, methods of making and using such additive, compositions, surfaces and products | |
US20130195551A1 (en) | Cold mix asphalt aggregate paving material | |
US20100098930A1 (en) | Fiber modified layer and methods of making and using same | |
EP2635639A1 (en) | Utilization of heavy oil fly ash to improve asphalt binder and asphalt concrete performance | |
RU2305118C1 (ru) | Способ приготовления эмульсионно-минеральной смеси | |
US10035954B2 (en) | Composition for chemical improvement of soil and road base materials | |
CN110540383A (zh) | 一种再生沥青胶砂及用其制备沥青混合料的方法 | |
Ramme1a et al. | Fly Ash-An Important Ingredient for Use in Hot-Mix ASHphalt Concrete | |
Sanchez-Alonso et al. | Sustainable asphalt mixes: use of additives and recycled materials | |
KR101470418B1 (ko) | 수분 기화식 유화아스팔트를 바인더로 사용한 재활용 상온 아스팔트 콘크리트 혼합물과 이를 사용한 시공 방법 | |
WO2015193909A1 (en) | Quaternary organosilane-ester/amide compounds and applications thereof. | |
US20130174759A1 (en) | Road material compositions, systems and methods of making | |
JP2012007317A (ja) | 薄層舗装用アスファルト混合物及びそれを用いた舗装路面の補修方法 | |
Al-Hdabi | High strength cold rolled asphalt surface course mixtures | |
RU2665541C1 (ru) | Радиопоглощающий асфальтобетонный дорожный ремонтный состав, способ его изготовления и нанесения | |
KR102207014B1 (ko) | 폐타이어 분말을 포함하는 도로용 개질아스팔트 콘크리트 조성물 및 이의 시공방법 | |
KR101630380B1 (ko) | 상온 아스팔트 콘크리트 혼합물 및 이를 이용한 도로포장방법 | |
Oikonomou et al. | Alternative fillers for use in slurry seal | |
CN110229532B (zh) | 乳化沥青、乳化沥青混合料及由该混合料制备的冷拌冷铺磨耗层 | |
CN104441290A (zh) | 一种改性生物沥青混合料的拌合方法 | |
RU2183601C1 (ru) | Минерало-органическое вяжущее вещество | |
Redelius et al. | Bitumen emulsions |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20090411 |