RU2798369C1 - Cold asphalt concrete preparation technology - Google Patents

Cold asphalt concrete preparation technology Download PDF

Info

Publication number
RU2798369C1
RU2798369C1 RU2022124914A RU2022124914A RU2798369C1 RU 2798369 C1 RU2798369 C1 RU 2798369C1 RU 2022124914 A RU2022124914 A RU 2022124914A RU 2022124914 A RU2022124914 A RU 2022124914A RU 2798369 C1 RU2798369 C1 RU 2798369C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
asphalt concrete
cold
cold asphalt
concrete pavement
temperature
Prior art date
Application number
RU2022124914A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Нясимя Кенжебаевна Ишмуханбетова
Александр Егорович Воробьев
Руслан Григорьевич Ишмуханбетов
Марет Зайндиевна Мадаева
Асланбек Абуязидович Хаджиев
Аманжан Туремуратович Сагинаев
Асылбек Шахмуратович Канбетов
Original Assignee
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Грозненский государственный нефтяной технический университет имени акад. М.Д. Миллионщикова"
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Грозненский государственный нефтяной технический университет имени акад. М.Д. Миллионщикова" filed Critical Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Грозненский государственный нефтяной технический университет имени акад. М.Д. Миллионщикова"
Application granted granted Critical
Publication of RU2798369C1 publication Critical patent/RU2798369C1/en

Links

Images

Abstract

FIELD: road construction.
SUBSTANCE: invention relates to a method for producing a cold asphalt concrete pavement for highways. A method for producing a cold asphalt concrete pavement, which consists in introducing a filler and a water repellent stabilizer in the form of elemental sulphur of the Tengiz gas processing plant in a cold state into a previously partially dehydrated plasticizer-solvent in the form of oil sludge with intensive mixing, followed by heating and temperature control at a temperature of 110-120°C, after which a binder preheated to the same temperature is added (bitumen) until a homogeneous mixture is obtained.
EFFECT: improving the indicators of waterproofing properties such as water saturation, swelling, long-term water resistance and caking of cold asphalt concrete pavement, as well as in reducing energy and labour costs for its preparation and expanding the raw material base of mineral components from industrial waste, which reduces the likelihood of environmental risk and allows rehabilitate the areas of their deposition.
1 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к дорожному строительству, а именно к технологии асфальтобетонных смесей для ремонта покрытий автомобильных дорог, и может быть использовано для получения холодных асфальтобетонов с одновременной утилизацией нефтесодержащих отходов - нефтяных шламов.The invention relates to road construction, namely to the technology of asphalt concrete mixtures for the repair of road surfaces, and can be used to produce cold asphalt concrete with simultaneous disposal of oily waste - oil sludge.

Известны асфальтобетонные смеси, приготовление которых заключается в модификации нагретого битума серосодержащим отходом, а затем полученное композиционное вяжущее перемешивают с минеральными материалами: отходом шлифовки каменных облицовочных плит и золошлаковым отходом (Авторское свидетельство №1565862, СССР, C08L 95/00, Способ приготовления асфальтобетонной смеси. Бюл. N 19. 1990). Такие асфальтобетонные смеси отличаются повышенными показателями теплостойкости (Kтеп = 1,82-1,87), морозостойкости (Kмрз = 0,73-0,75) и длительной водостойкости (Kдл.вод = 0,82-0,85) (Патент 4882373 США, МКИ4 C08K 3/24, C08L 53/02/ Moran Lyle E., Exxon Research and Engineering Co. - N 232210; Заявление 15.08.88; Опубл. 21.11.89; НКИ 524/68).Asphalt concrete mixtures are known, the preparation of which consists in modifying heated bitumen with sulfur-containing waste, and then the resulting composite binder is mixed with mineral materials: waste from grinding stone facing slabs and ash and slag waste (Author's certificate No. 1565862, USSR, C08L 95/00, Method for preparing asphalt concrete mixture. Bull. N 19. 1990). Such asphalt concrete mixtures are distinguished by increased heat resistance ( Ktherm = 1.82-1.87), frost resistance ( Kmrz = 0.73-0.75) and long-term water resistance ( Kdl.water = 0.82-0.85) (U.S. Patent 4,882,373, MKI 4 C08K 3/24, C08L 53/02/ Moran Lyle E., Exxon Research and Engineering Co. - N 232210; Application 08/15/88; Published 11/21/89; NKI 524/68).

Наиболее близкой по технической сущности и достигаемому результату является асфальтобетонная смесь (Авторское свидетельство №1735331, СССР, C08L 95/00. А.С. Баранковский, В.А. Хрущев и др. // Асфальтобетонная смесь. Бюл. N 19. 1989), в состав которой входят битум, крупный (щебень) и мелкий (песок) заполнители. В качестве минерального наполнителя заявители рекомендуют коксовую мелочь, содержащую примеси серы. Такая асфальтобетонная смесь отличается повышенными гидроизоляционными свойствами: водонасыщением - 1,1-1,2% и водостойкостью - Kвод = 0,94-0,98, а также улучшенными деформационными показателями: теплостойкостью (Kтеп = 1,7-1,8) и трещиностойкостью (Kтр = 1,6).The closest in technical essence and the achieved result is an asphalt concrete mixture (Author's certificate No. 1735331, USSR, C08L 95/00. A.S. Barankovskiy, V.A. Khrushchev and others // Asphalt concrete mixture. Bull. N 19. 1989) , which includes bitumen, coarse (crushed stone) and fine (sand) aggregates. Applicants recommend coke breeze containing sulfur impurities as a mineral filler. Such an asphalt concrete mixture is distinguished by increased waterproofing properties: water saturation - 1.1-1.2% and water resistance - K water \u003d 0.94-0.98, as well as improved deformation characteristics: heat resistance (K thermal \u003d 1.7-1.8 ) and crack resistance ( Ktr = 1.6).

Недостатком на стадии приготовления таких асфальтобетонных смесей является необходимость предварительного измельчения коксовой мелочи в течение 1,5-2 часов, что требует значительных энерго- и трудозатрат и приводит к повышению стоимости асфальтобетона.The disadvantage at the stage of preparation of such asphalt mixtures is the need for preliminary grinding of coke breeze for 1.5-2 hours, which requires significant energy and labor costs and leads to an increase in the cost of asphalt concrete.

Техническим результатом является улучшение показателей гидроизоляционных свойств: водонасыщения, набухания, длительной водостойкости и слёживаемости холодного асфальтобетонного дорожного покрытия, а также в снижении энерго- и трудозатрат на его приготовление и расширении сырьевой базы минеральных компонентов из промышленных отходов, что снижает вероятность экологического риска и позволяет реабилитировать территории их депонирования. The technical result is to improve the indicators of waterproofing properties: water saturation, swelling, long-term water resistance and caking of a cold asphalt concrete road surface, as well as to reduce energy and labor costs for its preparation and expand the raw material base of mineral components from industrial waste, which reduces the likelihood of environmental risk and allows to rehabilitate their deposit areas.

Технический результат достигается тем, что для разработки холодного асфальтобетонного дорожного покрытия с улучшенными показателями гидроизоляционных свойств, а также снижения энерго- и трудозатрат на его приготовление и расширение сырьевой базы минеральных компонентов, был подобран исходный состав приготовления холодного асфальтобетона: щебень с фракцией 5 мм., песок с фракцией 0-5 мм, нефтешлам Атырауского нефтеперерабатывающего завода - 1,0-3,0%, битум марки БН 90/130 (с условной вязкостью по вискозиметру с отверстиями диаметром 5 мм при 70-115°С по ГОСТ 11955-82), известняковый минеральный порошок месторождения Индербор (Атырауская область) с фракцией 0,3 мм., элементная сера в виде стабилизатора-гидрофобизатора Тенгизского газоперерабатывающего завода 8.8-11.3%. Technical result is achieved by for the development of cold asphalt concrete pavement with improved indicators of waterproofing properties, as well as reducing energy and labor costs for its preparation and expanding the raw material base of mineral components, the initial composition for the preparation of cold asphalt concrete was selected: crushed stone with a fraction of 5 mm., sand with a fraction of 0-5 mm, oil sludge from the Atyrau oil refinery - 1.0-3.0%, bitumen grade BN 90/130 (with a conditional viscosity according to a viscometer with holes with a diameter of 5 mm at 70-115 ° C according to GOST 11955-82), limestone mineral powder of the Inderbor deposit (Atyrau region) with fraction 0.3 mm., elemental sulfur in the form of a stabilizer-water repellent of the Tengiz gas processing plant 8.8-11.3%.

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. На нефтеперерабатывающих предприятиях Казахстана в прудах-накопителях ежегодно накапливаются сотни тысяч тонн нефтяного шлама. An unconventional source of hydrocarbons can be a variety of oil production and refining wastes, in particular, oil sludge. An equally important aspect of the disposal of these wastes is the solution of environmental problems associated with their storage. At oil refineries in Kazakhstan, hundreds of thousands of tons of oil sludge are annually accumulated in storage ponds.

Состав этих отходов достаточно разнообразен: они содержат (% масс.) 10-56% нефтепродуктов, 30-85% воды, 1,3-46% минеральных примесей. The composition of these wastes is quite diverse: they contain (% wt.) 10-56% of oil products, 30-85% of water, 1.3-46% of mineral impurities.

Нефтяной шлам нефтеперерабатывающего завода образуется в процессе очистки промышленных стоков и представляет собой обводненную темноокрашенную пастообразную массу, которая состоит из сырой нефти и продуктов ее переработки (20-14%), высокодисперсных минеральных частиц (24-34%) и воды (52-56%). Минеральная часть содержит гидроксиды алюминия, железа, кальция, магния, карбонаты кальция и магния и кремнезем.The oil sludge of an oil refinery is formed in the process of industrial wastewater treatment and is a flooded dark-colored pasty mass, which consists of crude oil and products of its processing (20-14%), fine mineral particles (24-34%) and water (52-56% ). The mineral part contains aluminum, iron, calcium, magnesium hydroxides, calcium and magnesium carbonates and silica.

Достижение указанного технического результата обеспечивается технологией приготовления асфальтобетонной смеси для получения холодного асфальтобетонного дорожного покрытия, которая включает: введение в предварительно частично-обезвоженный пластификатор-растворитель в виде нефтешлама 3% (содержащего, мас. % (см. табл. 1 в графической части): нефтепродукты 75, высокодисперсные минеральные примеси 3,0 серу 4,2 и воду, находящуюся в связанном состоянии с сырой нефтью) при интенсивном перемешивании наполнителя, содержащего щебень фр. 5 мм 30, песок фр. 0,5-5 мм 40, известняковый минеральный порошок фр. 0,3 мм 12,3 и стабилизатора - гидрофобизатора в виде элементной серы 8,8 с последующим нагревом и термостатированием при 110-120 град. С с добавлением затем разогретого до той же температуры битума 5,9 до получения однородной массы. По данной технологии были проведены ещё четыре опыта, с учетом изменения состава добавляемых компонентов. Результат исследования представлен в таблице 2 (см. в графической части).The achievement of the specified technical result is ensured by the technology for preparing an asphalt concrete mixture to obtain a cold asphalt concrete road surface, which includes: adding 3% oil sludge to a partially dehydrated plasticizer-solvent in the form of oil sludge (containing, wt. % (see Table 1 in the graphic part): oil products 75, highly dispersed mineral impurities 3.0, sulfur 4.2 and water bound with crude oil) with intensive mixing of the filler containing crushed stone fr. 5 mm 30, sand fr. 0.5-5 mm 40, limestone mineral powder fr. 0.3 mm 12.3 and stabilizer - water repellent in the form of elemental sulfur 8.8, followed by heating and thermostating at 110-120 degrees. With the addition of bitumen 5.9 then heated to the same temperature until a homogeneous mass is obtained. Four more experiments were carried out using this technology, taking into account changes in the composition of the added components. The result of the study is presented in table 2 (see the graphic part).

По результату полученных данных технологические режимы приготовления и испытания асфальтобетонов отвечают требованиям ГОСТ 9128-97 «Смеси асфальтобетонные, дорожные и аэродромные, дёгтебетон». По требованиям ГОСТ 9128-97: предел прочности на сжатие при температуре + 20°С сухого образца составляет 7 Мпа и при температуре + 20°С водонасыщенного образца 8 МПа; водонасыщение по объему - 5-9%; набухание по объему 2,0%; коэффициент водоустойчивости 0,65; слёживаемость по числу ударов не более 10.As a result of the data obtained, the technological modes of preparation and testing of asphalt concrete meet the requirements of GOST 9128-97 "Asphalt concrete mixes, road and airfield, tar concrete". According to the requirements of GOST 9128-97: the compressive strength at a temperature of + 20°C of a dry sample is 7 MPa and at a temperature of + 20°C of a water-saturated sample is 8 MPa; water saturation by volume - 5-9%; swelling by volume 2.0%; water resistance coefficient 0.65; caking by the number of strokes is not more than 10.

Как видно из данных таблицы 2 (см. в графической части), асфальтобетон (составы №2, 3, 4) приготовленный на предлагаемых компонентах также отличается улучшенными гидроизоляционными показателями по сравнению с требованиями ГОСТ 9128-97 на холодный песчаный асфальтобетон типа

Figure 00000001
. As can be seen from the data in Table 2 (see the graphic part), asphalt concrete (compositions No. 2, 3, 4) prepared on the proposed components also has improved waterproofing performance compared to the requirements of GOST 9128-97 for cold sandy asphalt concrete of the type
Figure 00000001
.

Этому способствует более полный перевод битума из объемного в структурированное состояние благодаря меньшей вязкости серы, а также пластифицирующий эффект нефтешлама и, как следствие, снижение поверхностного натяжения. Структурированный битум, как известно, отличается замедленным процессом старения, обладает высокими адгезионно-когезионными свойствами. This is facilitated by a more complete transfer of bitumen from a bulk to a structured state due to the lower viscosity of sulfur, as well as the plasticizing effect of oil sludge and, as a result, a decrease in surface tension. Structured bitumen, as you know, is characterized by a slow aging process, has high adhesive and cohesive properties.

Следует отметить, что состав №5 не обеспечивает существенного повышения водоустойчивости и слёживаемости. Очевидно, это можно объяснить недостаточным количеством нефтешлама, который, как было отмечено выше, оказывает пластифицирующее действие и придает гидрофобные свойства. В составе №1 напротив излишек нефтешлама увеличивает долю пластической деформации, что существенно снижает показатель прочности. Оптимальные результаты, отвечающие поставленной цели, показаны на составах №2, 3, 4.It should be noted that composition No. 5 does not provide a significant increase in water resistance and caking. Obviously, this can be explained by the insufficient amount of oil sludge, which, as noted above, has a plasticizing effect and imparts hydrophobic properties. In composition No. 1, on the contrary, excess oil sludge increases the proportion of plastic deformation, which significantly reduces the strength index. Optimal results that meet the goal are shown on the compositions No. 2, 3, 4.

Из анализов результатов следует, что водонасыщение холодного асфальтобетона (в 1,0-1,2 раза) и набухание (в 1,1-1,3 раза) значительно снизилось, а коэффициент водоустойчивости повысился (в 1,0-1,2 раза) по сравнению с требованиями ГОСТ 9128-97. Слёживаемость разработанного асфальтобетона по числу ударов 9, 8, 7, 6, 5.From the analysis of the results, it follows that the water saturation of cold asphalt concrete (by 1.0-1.2 times) and swelling (by 1.1-1.3 times) significantly decreased, and the water resistance coefficient increased (by 1.0-1.2 times ) in comparison with the requirements of GOST 9128-97. The caking of the developed asphalt concrete according to the number of impacts is 9, 8, 7, 6, 5.

Таким образом, предлагаемая технология разработки холодного асфальтобетона обеспечивает экономию вяжущего - битума.Thus, the proposed technology for the development of cold asphalt concrete provides savings in the binder - bitumen.

Разработанный холодный асфальтобетон можно перевозить на большие расстояния без риска потери или изменения их потребительских свойств. Также благодаря использованию холодного асфальтобетона ремонтный сезон продлевается до температуры минус 17°С, при этом обеспечивается высокая мобильность и оперативность ремонтных работ. The developed cold asphalt concrete can be transported over long distances without the risk of losing or changing their consumer properties. Also, thanks to the use of cold asphalt concrete, the repair season is extended to a temperature of minus 17 ° C, while ensuring high mobility and efficiency of repair work.

Экономический эффект заключается в том, что вместо дизельного топлива в предлагаемом составе в качестве компонента битумного связующего для получения холодного асфальтобетона используются нефтяные шламы-пластификаторы и в качестве стабилизатора - побочный продукт Тенгизского газоперерабатывающего завода - элементную серу.The economic effect lies in the fact that instead of diesel fuel in the proposed composition, oil sludge-plasticizers are used as a component of a bituminous binder to produce cold asphalt concrete, and elemental sulfur is used as a stabilizer - a by-product of the Tengiz gas processing plant.

Благодаря такому тандему улучшаются показатели водонасыщения, водостойкости и предела прочности на сжатие, что приводит к снижению себестоимости холодного асфальтобетона, и, что немаловажно, органическая составляющая нефтешлама снижает набухание холодного асфальтобетона.Thanks to this tandem, water saturation, water resistance and compressive strength are improved, which leads to a reduction in the cost of cold asphalt concrete, and, importantly, the organic component of oil sludge reduces the swelling of cold asphalt concrete.

Claims (1)

Способ получения холодного асфальтобетонного дорожного покрытия, заключающийся во введении в предварительно частично обезвоженный пластификатор-растворитель в виде нефтешлама при интенсивном перемешивании наполнителя и стабилизатора-гидрофобизатора в виде элементной серы Тенгизского газоперерабатывающего завода в холодном состоянии с последующим нагревом и термостатирование при температуре 110-120°С, после чего добавляют предварительно разогретое до той же температуры вяжущее - битум до получения однородной гомогенной смеси.A method for producing a cold asphalt concrete pavement, which consists in introducing a filler and a water repellent stabilizer in the form of elemental sulfur of the Tengiz gas processing plant in a cold state into a previously partially dehydrated plasticizer-solvent in the form of oil sludge with intensive mixing, followed by heating and temperature control at a temperature of 110-120 ° C , after which a binder preheated to the same temperature is added - bitumen until a homogeneous homogeneous mixture is obtained.
RU2022124914A 2022-09-22 Cold asphalt concrete preparation technology RU2798369C1 (en)

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2798369C1 true RU2798369C1 (en) 2023-06-21

Family

ID=

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1735331A1 (en) * 1989-01-09 1992-05-23 Омский Филиал Государственного Всесоюзного Дорожного Научно-Исследовательского Института Asphalt concrete mix
RU2110496C1 (en) * 1996-10-01 1998-05-10 Строительное научно-техническое малое предприятие "ЭЗИП" Method for preparing asphalt-concrete mixture
RU2174498C1 (en) * 2000-04-24 2001-10-10 Самарская государственная архитектурно-строительная академия Cold sand asphaltic concrete
KR100898393B1 (en) * 2009-02-09 2009-05-18 (주)현대아스콘 Regeneration ascon and manufacturing method thereof
RU2535325C1 (en) * 2013-09-03 2014-12-10 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Санкт-Петербургский государственный технологический институт (технический университет") Cold asphalt concrete preparing composition

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1735331A1 (en) * 1989-01-09 1992-05-23 Омский Филиал Государственного Всесоюзного Дорожного Научно-Исследовательского Института Asphalt concrete mix
RU2110496C1 (en) * 1996-10-01 1998-05-10 Строительное научно-техническое малое предприятие "ЭЗИП" Method for preparing asphalt-concrete mixture
RU2174498C1 (en) * 2000-04-24 2001-10-10 Самарская государственная архитектурно-строительная академия Cold sand asphaltic concrete
KR100898393B1 (en) * 2009-02-09 2009-05-18 (주)현대아스콘 Regeneration ascon and manufacturing method thereof
RU2535325C1 (en) * 2013-09-03 2014-12-10 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Санкт-Петербургский государственный технологический институт (технический университет") Cold asphalt concrete preparing composition

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Gómez-Meijide et al. Effects of the use of construction and demolition waste aggregates in cold asphalt mixtures
Dulaimi et al. New developments with cold asphalt concrete binder course mixtures containing binary blended cementitious filler (BBCF)
Barišić et al. Strength properties of steel slag stabilized mixes
Xu et al. The effect of retreated coal wastes as filler on the performance of asphalt mastics and mixtures
Soliev et al. Production Of Heat-Resistant And Frost-Resistant Composite Hermetic Mastics For Filling Cracks In Asphalt Concrete Roads And Defensive Joints Of Roads With Concrete Pavement
QO'YSINALIYEV et al. METHODS OF INCREASING THE STRENGTH OF ASPHALT CONCRETE MIXED
Eltwati et al. A laboratory study of the effect of fiberglass additive on the behavioural properties of RAP asphalt mixtures
Al-Hdabi et al. A novel Cold Rolled Asphalt mixtures for heavy trafficked surface course
RU2798369C1 (en) Cold asphalt concrete preparation technology
Taciroğlu et al. Investigation of waste quartz sand as filler in hot-mix asphalt
Silva et al. Use of blast furnace slag in cementitious materials for pavements-Systematic literature review and eco-efficiency
Qasim et al. Evaluating the mechanical performance of hot asphalt mixtures modified with metakaolin as filler
Aquib et al. An Overview on Utilization of Steel Slag as Road Construction Materials
Mutalibov ADVANTAGES OF GRAVEL AND SAND MIXTURE OVER TRADITIONAL CEMENT CONCRETE ROAD PRODUCTS II
Athanasopoulou et al. Improvement of soil engineering characteristics using lime and fly ash
Xursandov et al. Study of changes in the physical and mechanical properties of sulfur asphalt concrete mixture based on polymer sulfur
RU2351703C1 (en) Method for production of cold organic mineral mixture for road pavements
Gowtham et al. Effect of steel slag on Marshall properties of plain and modified bituminous concrete grade 1 mix
Megahid et al. Utilization of Industrial Waste Material in Highway Construction
RU2777276C1 (en) Asphalt concrete mix
Malik et al. A synthesis on utilization of waste glass and fly ash in cold bitumen emulsion mixtures
RU2174498C1 (en) Cold sand asphaltic concrete
Elavarasan et al. Experimental studies on pervious concrete reinforced with polypropylene fiber
Djimasbe et al. Research of the technology for the production of modified sulfur bituminous binders
Rao Study on compressive strength of plastic waste bituminous concrete for road construction