RU96506U1 - Функциональный комплекс для приготовления композиционного сероасфальтобетона (варианты) - Google Patents

Abstract

1. Функциональный комплекс для приготовления композиционного сероасфальтобетона, включающий средства модифицирования серы, средства смешения модифицированной серы с битумом с образованием гомогенной структуры, включающие вспомогательный смеситель, а также средства смешения полученной гомогенной структуры с совокупностью минеральных заполнителей, в том числе, минеральным порошком, например известняковым и/или доломитовым, и каменными материалами, например песком, и/или гравием, и/или щебнем, с возможностью образования структурно-однородной смеси, выполненные в виде основного смесителя, конструктивно-технологически связанного со вспомогательным смесителем и магистралями подачи минеральных заполнителей, отличающийся тем, что комплекс оснащен: бункером для структурообразователя, функционально являющимся емкостью для волокон хризотил-асбеста или базальта, модифицированного наноуглеродом, выходная магистраль которой организована с возможностью смешения упомянутого структурообразователя с минеральным порошком и/или серой перед их поступлением в соответствующий смеситель; а также кавитационно-акустическим средством активации битума с рециркуляционным контуром, конструктивно-технологически связанным с магистралью подачи нагретого битума во вспомогательный смеситель; средства модифицирования серы также выполнены кавитационно-акустического типа с рециркуляционным контуром, конструктивно-технологически связанным с магистралью подачи серы во вспомогательный смеситель; при этом магистраль подачи активированного битума связана с магистралью подачи серы с возможностью осуществления модифиц

Description

Полезная модель относится к области производства дорожно-строительных материалов, в частности, к средствам приготовления композиционных сероасфальтобетонных смесей, используемых для устройства покрытий автомобильных дорог, аэродромов, спортивных площадок, автомобильных стоянок и т.д.

Из уровня техники известен функциональный комплекс для приготовления сероасфальтобетона, включающий средства модифицирования серы, средства смешения модифицированной серы с битумом с образованием гомогенной структуры, включающие вспомогательный смеситель, а также средства смешения полученной гомогенной структуры с совокупностью минеральных заполнителей, в том числе, минерального порошка, например, известнякового и/или доломитового, и каменных материалов, например, песка, и/или гравия, и/или щебня, с возможностью образования структурно-однородной смеси, выполненные в виде основного смесителя, конструктивно-технологически связанного со вспомогательным смесителем и магистралями подачи инертных минеральных заполнителей (RU, №2163610, 2001 г.)

К недостаткам данного известного из уровня техники решения можно отнести относительно невысокие физико-механические характеристики приготавливаемого посредством известного функционального комплекса продукта (сероасфальтобетонной меси) в связи с отсутствием в нем структурообразующего (армирующего) компонента и с недостаточной химической активностью органического вяжущего (битума) в процессе предварительного смешения с активированной (сополимерной) серой, а также в процессе общего смешения ингредиентов смеси, что влечет за собой его недостаточную адгезию (межмолекулярное взаимодействие) с поверхностями инертных минеральных компонентов.

Кроме того, относительно низкая химическая активность органического вяжущего вызывает необходимость более длительного периода осуществления процесса смешения для обеспечения удовлетворительной адгезии, что снижает производительность функционального комплекса для осуществления процесса в целом и повышает энергозатраты при его эксплуатации.

К недостаткам следует также отнести необходимость использования для модифицирования серы дорогостоящего модификатора - дициклопентадиена. Данный процесс осуществляется посредством длительного (45-60 мин) перемешивания указанных компонентов погружным серным насосом, что также снижает производительность известного функционального комплекса и повышает энергозатраты и себестоимость конечного продукта.

Технический результат - оптимизация физико-механических характеристик (в частности, предела прочности при сжатии, коэффициентов водостойкости и теплостойкости, пористости, износостойкости, удобоукладываемости и др.) производимого посредством заявленного комплекса продукта (сероасфальтобетонной смеси) посредством обеспечения возможности введения в его состав структурирующего компонента (структурообразователя, в виде волокон хризотил-асбеста или базальта, модифицированного наноуглеродом), а также посредством обеспечения возможности изменения физико-химической активности поверхностных структур составляющих этот продукт компонентов внешним физико-механическим воздействием, при сокращении временного периода технологического цикла и, соответственно, снижении энергозатрат при повышении производительности комплекса.

Дополнительный технический результат - повышение степени гомогенизации битумных композиций, содержащих высокомолекулярные соединения, расширение интервала их работоспособности, характеризуемого температурой размягчения и температурой хрупкости без использования дополнительных дорогостоящих поверхностно-активных веществ.

Поставленная задача, согласно первого из заявленных вариантов исполнения, решается посредством того, что функциональный комплекс для приготовления композиционного сероасфальтобетона, включающий средства модифицирования серы, средства смешения модифицированной серы с битумом с образованием гомогенной структуры, включающие вспомогательный смеситель, а также средства смешения полученной гомогенной структуры с совокупностью минеральных заполнителей, в том числе, минерального порошка, например, известнякового и/или доломитового, и каменных материалов, например, песка, и/или гравия, и/или щебня, с возможностью образования структурно-однородной смеси, выполненные в виде основного смесителя, конструктивно-технологически связанного со вспомогательным смесителем и магистралями подачи минеральных заполнителей, согласно полезной модели, оснащен: бункером для структурообразователя, функционально являющимся емкостью для волокон хризотил-асбеста или базальта, модифицированного наноуглеродом, выходная магистраль которой организована с возможностью смешения упомянутого структурообразователя с минеральным порошком и/или серой перед их поступлением в соответствующий смеситель; кавитационно-акустическим средством активации битума с рециркуляционным контуром, конструктивно-технологически связанным с магистралью подачи нагретого битума во вспомогательный смеситель; средства модифицирования серы также выполнены кавитационно-акустического типа с рециркуляционным контуром, конструктивно-технологически связанным с магистралью подачи серы во вспомогательный смеситель, при этом магистраль подачи активированного битума связана с магистралью подачи серы с возможностью осуществления модифицирования серы частью активированного битума в ее рециркуляционном контуре с кавитационно-акустическим эффектом; а средства смешения модифицированной серы с битумом, включающие вспомогательный смеситель, оснащены средством осуществления эффекта акустической кавитации с рециркуляционным контуром, связанным со вспомогательным смесителем.

Целесообразно в рециркуляционных контурах в качестве средств осуществления эффекта акустической кавитации использовать экспоненциальные излучатели ультразвукового диспергатора с диапазоном частот, преимущественно, 20-35 кГц, а непосредственно рециркуляционные контуры организовывать с возможностью осуществления кавитационно-акустического воздействия на соответствующую жидкую структуру с кратностью циркуляции от 3 до 10 циклов.

Поставленная задача, согласно второго из заявленных вариантов исполнения, решается посредством того, что функциональный комплекс для приготовления композиционного сероасфальтобетона, включающий средства модифицирования серы, средства смешения модифицированной серы с битумом с образованием гомогенной структуры, включающие вспомогательный смеситель, а также средства смешения полученной гомогенной структуры с совокупностью минеральных заполнителей, в том числе, минерального порошка, например, известнякового и/или доломитового, и каменных материалов, например, песка, и/или гравия, и/или щебня, с возможностью образования структурно-однородной смеси, выполненные в виде основного смесителя, конструктивно-технологически связанного со вспомогательным смесителем и магистралями подачи минеральных заполнителей, согласно полезной модели, оснащен: бункером для структурообразователя, функционально являющимся емкостью для волокон хризотил-асбеста или базальта, модифицированного наноуглеродом, выходная магистраль которой организована с возможностью смешения упомянутого структурообразователя с минеральным порошком и/или серой перед их поступлением в соответствующий смеситель; кавитационным средством активации битума гидродинамического типа, включающим рециркуляционный контур, конструктивно-технологически связанный с магистралью подачи нагретого битума во вспомогательный смеситель; средства модифицирования серы также выполнены гидродинамического типа с кавитационным эффектом и включают рециркуляционный контур, конструктивно-технологически связанный с магистралью подачи серы во вспомогательный смеситель; при этом магистраль подачи активированного битума связана с магистралью подачи серы с возможностью осуществления модифицирования серы частью активированного битума в ее рециркуляционном контуре с гидродинамическим эффектом; а средства смешения модифицированной серы с битумом, включающие вспомогательный смеситель, оснащены рециркуляционным контуром со средством гидродинамического осуществления эффекта кавитации, связанным со вспомогательным смесителем.

Проведенный заявителем анализ уровня техники, включающий поиск по патентным и научно-техническим источникам информации и выявление источников, содержащих сведения об аналогах заявленных полезных моделей, позволил установить, что не обнаружены аналоги, характеризующиеся признаками и связями между ними, идентичными всем существенным признакам заявленных технических решений, а выбранный из выявленных аналогов прототип, как наиболее близкий по совокупности признаков аналог, позволил выявить совокупность существенных (по отношению к усматриваемому заявителем техническому результату) отличительных признаков в заявленных объектах, изложенных в формуле полезной модели.

Следовательно, заявленное техническое решение соответствует условию патентоспособности «новизна» по действующему законодательству.

Полезная модель иллюстрируется графическими материалами, где на представленной фигуре показана общая схема технологического цикла работы функционального комплекса (по обоим вариантам исполнения) для реализации способа приготовления сероасфальтобетонной смеси (возможные, но не являющиеся необходимыми транспортировочные магистрали а также иные узлы условно показаны пунктирными линиями).

Структурные компоненты (узлы и агрегаты) представленного в графических материалах функционального комплекса обозначены следующими позициями.

1 - склад (секционный для минеральных ингредиентов);

2 - хранилище (для органического вяжущего - битума);

3 - бункер приемный (для инертных каменных материалов, например, для щебня или гравия);

4 - бункер приемный (для песка);

5 - силос (для минерального порошка, например, известнякового или доломитового);

6 - бункер приемный (для серы элементарной);

7 - кавитатор рециркуляционный (акустический или гидродинамический) для смешения серы с битумом путем кавитационно-кумулятивного воздействия в процессе модифицирования элементарной серы;

8 - дозатор (для инертных каменных материалов, например, для щебня или гравия);

9 - дозатор (для песка);

10 - дозатор (для минерального порошка, например, известнякового или доломитового);

11 - дозатор (для серы элементарной);

12 - кавитатор рециркуляционный (акустический или гидродинамический) для активации битума кавитационно-кумулятивным воздействием;

13 - дозатор (для органического вяжущего, например, битума нефтяного);

14 - барабан сушильный (в частности, для инертных каменных материалов и песка);

15 - трубопровод обогреваемый (для органического вяжущего, в частности, битума);

16 - питатель (для органического вяжущего - битума);

17 - питатель (для инертных каменных материалов и песка, например, в виде транспортера для горячей минеральной смеси);

18 - питатель (для минерального порошка, в частности, известнякового или доломитового, например, в виде пневмотранспортера);

19 - питатель (для серы элементарной);

20 - кавитатор рециркуляционный (акустический или гидродинамический) для смешения модифицированной серы с битумом кавитационно-кумулятивным воздействием в процессе их гомогенизации;

21 - смеситель (основной);

22 - смеситель (вспомогательный);

23 - накопитель (для готовой смеси);

24 - автотранспорт;

25 - бункер (для структурообразователя - волокон хризотил-асбеста или базальта, модифицированного наноуглеродом).

Сероасфальтобетон - это сравнительно новый материал, который может быть широко использован в дорожном строительстве, поскольку по сравнению с обычным асфальтобетоном он характеризуется более высокими прочностными параметрами, долговечностью и существенно дешевле.

Сероасфальтобетон приготавливается путем предварительного смешения жидкой серы (преимущественно, сополимерной) и битума при температуре порядка 140-165°С до получения однородной (гомогенной) жидкой смеси, которая затем смешивается с заполнителем (инертным материалом) также до получения композиции с гомогенной структурой.

Однако, при использовании обычной (элементарной) серы не удается обеспечить получение качественного дорожного покрытия. Объясняется это тем, что обычная сера при охлаждении и затвердевании дает значительную усадку (уменьшается в объеме на 3-5%).

В результате серное вяжущее (смесь серы и битума) становится хрупким, а сероасфальтобетон не соответствует требованиям дорожных стандартов. Поэтому для повышения качества и, прежде всего, прочности сероасфальтобетона необходимо использовать модифицированную (сополимерную) серу, которая и является вяжущим материалом, а также специальных структурообразователей (армирующих структур). Получение модифицированной серы является отдельной технологической операцией (стадией), включающей проведение химической реакции жидкой серы с модификатором, в результате чего сера приобретает свойства пластичности и обеспечивается более прочное соединение серы с инертным заполнителем. В качестве модификатора могут быть использованы различные органические соединения, которые вступают с серой в химическую реакцию, образуя сополимерную серу, в том числе и активированный битум.

Функциональный комплекс для приготовления композиционной сероасфальтобетонной смеси (композиционного сероасфальтобетона), согласно первого или второго вариантов исполнения, включает: бункер 25 для структурообразователя, функционально являющийся емкостью для волокон хризотил-асбеста или базальта, модифицированного наноуглеродом, выходная магистраль которого организована с возможностью смешения упомянутого структурообразователя с минеральным порошком и/или серой перед их поступлением в соответствующий смеситель 21 или 22, соответственно; средства модифицирования серы, средства смешения модифицированной серы (поступающей со склада 1 секционного) с битумом с образованием гомогенной структуры, включающие вспомогательный смеситель 22; а также выполненные в виде основного смесителя 21 средства смешения полученной гомогенной структуры с совокупностью минеральных заполнителей, в том числе, с поступающими со склада 1 секционного минеральным порошком (например, известняковым и/или доломитовым) и каменными материалами (например, песком, и/или гравием, и/или щебнем), с возможностью образования структурно-однородной массы. Основной смеситель 21 конструктивно-технологически связан со вспомогательным смесителем 22 и магистралями подачи минеральных заполнителей из бункеров 3, 4, 5 через дозаторы 8, 9, 10 и питатели 17, 18. Причем дозаторы 8 и 9 связаны с питателем 17 через сушильный барабан 14. Комплекс оснащен кавитационно-акустическим средством активации битума с рециркуляционным контуром (рециркуляционным кавитатором 12 акустическим или гидродинамическим), конструктивно-технологически связанным (через питатель 16) с магистралью подачи во вспомогательный смеситель 22 нагретого в обогреваемом трубопроводе 15 битума. Битум из хранилища 2 через обогреваемый трубопровод 15 и дозатор 13 поступает в питатель 16 и, после рециркуляционной кавитационно-кумулятивной обработки, далее поступает в смеситель 22 вспомогательный. Средства модифицирования серы также выполнены кавитационно-кумулятивного типа с рециркуляционным контуром (кавитатор 7 акустический или гидродинамический рециркуляционный), конструктивно-технологически связанным через питатель 19 с магистралью подачи серы (из бункера 6 склада 1 секционного через дозатор 11) во вспомогательный смеситель 22. При этом магистраль подачи активированного битума связана с магистралью подачи серы с возможностью осуществления модифицирования серы частью активированного битума в ее рециркуляционном контуре с кавитационно-кумулятивным эффектом. Средства смешения модифицированной серы с битумом, включающие вспомогательный смеситель 22, оснащены средством осуществления кавитационно-кумулятивного эффекта с рециркуляционным контуром (кавитатор 20 акустический или гидродинамический рециркуляционный), связанным со вспомогательным смесителем 22.

В упомянутых рециркуляционных контурах в качестве средства гидродинамического осуществления эффекта кавитации могут быть использованы известные из уровня техники гидродинамические кавитаторы, адаптированные к используемому в заявленном комплексе битумному оборудованию.

В упомянутых рециркуляционных контурах в качестве средств осуществления эффекта акустической кавитации могут быть, например, использованы экспоненциальные излучатели ультразвукового диспергатора с диапазоном частот, преимущественно, 20-35 кГц, а непосредственно рециркуляционные контуры организованы с возможностью осуществления кавитационно-акустического воздействия на соответствующую жидкую структуру с кратностью циркуляции от 3 до 10 циклов.

Для более детального понимания существа полезной модели согласно вышеописанного первого варианта исполнения целесообразно более детально рассмотреть физические особенности ультразвука (упругих волн с частотой колебаний от 20 кГц до 1 ГГц) при его воздействии на кавитирующие жидкости.

Высокая частота и малая длина ультразвуковой волны определяют специфические особенности ультразвука: возможность распространения направленными пучками (называемыми ультразвуковыми лучами), а также возможность генерации мощных волн, переносящих значительную механическую энергию. Ультразвуковые колебания обладают способностью распространяться даже в твердых веществах на большую глубину без заметного ослабления и отражаться от границы раздела двух разнородных сред (веществ). Ультразвуковое воздействие на вещество обеспечивает ускорение массообменных и химических процессов (в частности, экстрагирования, хемосорбции, диффузии). Действие ультразвука в кавитирующих жидкостях базируется на использовании вторичных эффектов кавитации - высоких локальных давлениях и температурах, образующихся при захлопывании кавитационных пкзырьков (каверн).

В процессе ультразвуковой обработки в органическом вяжущем (битуме) происходят физико-химические изменения его исходной структуры, приводящие к образованию активных ненасыщенных связей, которые способствуют интенсификации процессов взаимодействия органического вяжущего с поверхностью минеральных материалов (т.е., повышению адгезии составляющих приготавливаемую смесь фракций).

Наличие в жидком органическом вяжущем дисперсной фазы твердых минеральных веществ повышает эффективность влияния ультразвуковых лучей на химическую активность связующего (например, битума), вследствие хаотичного переотражения лучей на границах раздела разнородных сред (веществ). Это позволяет сократить время ультразвуковой обработки с эффектом кавитации комплексной минерально-органической компоненты при увеличении ее адгезионных свойств.

Сера, используемая при приготовлении смеси, в особенности активированная, посредством ультразвука дополнительно активирует химическую активность поверхностных слоев каменных минеральных материалов, что также способствует повышению их адгезионных свойств при взаимодействии с активированным посредством кумулятивно-кавитационной обработки битумом.

Вышеуказанное повышение адгезионных свойств составляющих смесь фракций позволяет сократить общее время перемешивания компонентов, то есть повышается производительность процесса в целом при сокращении энергозатрат без снижения (и даже с повышением) физико-механических показателей приготавливаемой смеси.

После окончательного перемешивания в основном смесителе 21 готовая композиционная сероасфальтобетонная смесь поступает в накопитель 23, откуда транспортируется к месту производства работ посредством автотранспорта 24.

Более детально работа функционального комплекса раскрыта на примере реализации способа приготовления композиционной сероасфальтобетонной смеси, а также на примере графической схемы его реализации.

Способ приготовления композиционной сероасфальтобетонной смеси, включает следующие стадии. Смешение упомянутого структурообразователя в виде волокон хризотил-асбеста или базальта, модифицированного наноуглеродом, с минеральным порошком и/или серой перед их поступлением в соответствующий смеситель. Осуществление термомеханического процесса общего смешения совокупности минеральных ингредиентов (в том числе, серы и структурообразователя) между собой и с органическим вяжущим с возможностью образования структурно однородной (гомогенной) смеси. Перед осуществлением процесса общего смешения всех образующих смесь компонентов (в основном смесителе 21) предварительно активированное посредством кумулятивно-кавитационного воздействия в питателе 16 органическое вяжущее (битум) смешивают (во вспомогательном смесителе 22) с модифицированной активированным битумом (в процессе кумулятивно-кавитационного воздействия в питателе 19) серой с образованием комплексной минерально-органической компоненты с гомогенной структурой. Гомогенизацию указанной компоненты во вспомогательном смесителе 20 также осуществляют с использованием кумулятивно-кавитационного воздействия.

Разумно смешение между собой минеральных каменных компонентов приготавливаемой смеси (не участвующих в формировании упомянутой комплексной минерально-органической компоненты, в частности, щебня и песка) осуществлять при температуре 160-200°С в течение, преимущественно, 10-30 с, а при формировании комплексной минерально-органической компоненты использовать органическое вяжущее, нагретое, преимущественно, до 140-165°С.

Допустимо для приготовления смеси использовать элементарную серу в порошкообразном, или в жидком, или в гранулированном состоянии, преимущественно, в количестве 3-6% от массы минеральных каменных ингредиентов, а в качестве органического вяжущего использовать предварительно обезвоженный нефтяной битум, преимущественно, в количестве 5-8% от массы упомянутых каменных компонентов.

В качестве армирующего наполнителя вводят базальтовые волокна, которые равномерно добавляют в минеральный порошок и/или серу посредством емкости-дозатора (в графических материалах условно не показана) и вводят в соответствующий смеситель 22 или 21, соответственно, до начала процесса основного перемешивания.

Базальтовые волокна, модифицированные наноуглеродом, имеют хорошую адгезию с битумом, высокую прочность и жесткость, что позволяет сохранять высокий модуль упругости получаемого композиционного сероасфальтобетона и эффективно препятствуют деформациям, развивающимся в сероасфальтобетоне под нагрузкой.

Предварительная обработка битума кумулятивно-кавитационным воздействием повышает химическую активность битума, что способствует его дальнейшему быстрому смешению с модифицированной серой.

Модифицирование серы активированным битумом при температуре 140-165°С при кумулятивно-кавитационном воздействии в течение 5-15 мин позволяет осуществить стабильную химическую связь между серой и компонентами активированного битума, в результате чего образуется модифицированная (сополимерная) сера без использования дополнительных дорогостоящих модификаторов и поверхностно-активных веществ (в частности, дициклопентадиена).

Осуществление процесса сополимеризации серы в реакторе рециркуляционного типа с использованием кумулятивно-кавитационного эффекта упрощает и ускоряет технологический процесс гомогенизации (смешения) соответствующих компонентов и функциональный комплекс в целом, а также повышает его производительность.

Получение серобитума смешением модифицированной серы и активированного битума в процессе кумулятивно-кавитационного воздействия (в частности, кавитационно-акустического) при циркуляции 3-10 циклов обеспечивает осуществление химического взаимодействия между серой и компонентами битума в полном объеме, образуя однородную гомогенную смесь, которая приобретает способность сохранять стабильное состояние в обычных условиях в течение длительного времени.

Способ приготовления композиционной сероасфальтобетонной смеси посредством заявленного функционального комплекса с использованием, например, кавитационно-акустического эффекта осуществляется следующим образом.

Осуществляют смешение упомянутого структурообразователя в виде волокон хризотил-асбеста или базальта, модифицированного наноуглеродом, с минеральным порошком и/или серой перед их поступлением в соответствующий смеситель 21 или 22 соответственно. Битум, например, марки БНД 60/90 нагревают до температуры 140-165°С и проводят его активирование, например, кавитационно-акустическим воздействием. Предварительно нагретую элементарную серу модифицируют введением в нее активированного битума в количестве 0,5-10,0 мас.% и кавитационно-акустическом воздействии при температуре 140-165°С в течение 5-15 минут. Серобитум получают смешением модифицированной серы с активированным битумом при их весовых соотношениях (0,03-1):1. Полученный серобитум подвергают кавитационно-акустическому воздействию при кратности циркуляции 3-10 циклов (количество пропуска серобитума через аппарат, например, кавитационно-акустического воздействия).

После этого полученный серобитум битумным насосом подают в в основной смеситель 21 для приготовления модифицированного сероасфальтобетона, сюда же подают нагретые минеральные заполнители, включая структурообразователь (армирующую структуру). Полученный модифицированный сероасфальтобетон обладает повышенными износоустойчивостью и удобоукладываемостью. Кроме того, полученный сероасфальтобетон экономически обоснован по сравнению с традиционно применяемыми составами асфальтобетонов, благодаря замещению части органического вяжущего (дорогостоящего нефтяного битума) элементарной серой, а также за счет экономии комплексного, активированного серой, вяжущего вещества и отсутствию необходимости использования в составах дорогостоящих поверхностно-активных веществ (ПАВ) с целью повышения адгезии вяжущего к инертным материалам.

Улучшение свойств битумных вяжущих реализуется только при условии гомогенности композиций.

Длительное пребывание битумной композиции в котле при температуре выше 165°С сопровождается процессами полимеризации и поликонденсации компонентов битума, что приводит к его интенсивному старению.

При кумулятивно-кавитационной обработке согласно второго варианта исполнения функционального комплекса в кавитирующей жидкости образуется пульсирующая суперкаверна с определенной частотной характеристикой нестационарного хвоста. В зоне замыкания суперкаверны генерируется поле кавитационных микропузырьков, количество и размеры которых определяются режимами работы. Количество пузырьков, прошедших в 1 с через 1 см² площади поперечного потока за каверной достигает 10³-10⁶. Микропузырьки, попадая в зону нормального давления, охлопываются с образованием сверхскоростных кумулятивных микроструек. При взаимодействии кумулятивной микроструйки с твердой поверхностью величина ударного воздействия может достигать порядка 10³ мПа. Под воздействием ударного давления твердая частица разрушается, соответственно, увеличивается удельная поверхность между твердой и жидкой фазами и интенсифицируется процесс массообмена между ними.

Назначение верхнего предела температуры в интервале до 165°С обеспечивает повышение интенсивности кавитационного воздействия за счет уменьшения вязкости битума. Повышение температуры выше 165°С несущественно влияет на вязкость битума, следовательно, нецелесообразно, поскольку, как указывалось выше, приводит к интенсификации процессов старения вяжущего.

Кроме того, повышение температуры выше указанной величины приводит к повышению давления насыщенных паров, что приводит к снижению интенсивности кумулятивно-кавитационного воздействия. Повышение частоты кумулятивно-кавитационных колебаний (в случае гидродинамической кавитации) выше значения верхнего предела 80 Гц для данной жидкой среды и температурного интервала 140-165°С технически трудно осуществить.

Изменение режимов гидродинамической кавитационной обработки в сторону уменьшения заявляемых параметров, то есть частоты кавитационных автоколебаний ниже 10 Гц, а температуры ниже 140°С, вызывает снижение эрозионной активности микропузырьков в хвостовой части каверны и не оказывает существенного влияния на температуры размягчения и хрупкости полученных полимерно-битумных вяжущих.

Таким образом, преимуществом способа приготовления композиционного сероасфальтобетона на заявленном функциональном комплексе является то, что получение битумных вяжущих в режиме кумулятивно-кавитационных автоколебаний интенсифицирует процесс гомогенизации. Это позволяет полностью реализовать модифицирующие свойства битума, расширить температурный интервал работоспособности дорожного вяжущего за счет повышения температуры размягчения и снижения температуры хрупкости.

Средства кавитационно-кумулятивной обработки адаптированы к битумному оборудованию (насосам, битумоплавильным котлам и пр.), используемому на асфальтобетонных заводах.

Таким образом, посредством заявленного функционального комплекса приготавливается композиционная сероасфальтобетонная смесь (композиционный сероасфальтобетон), представляющая собой структурно однородную (гомогенную) массу, которая включает совокупность минеральных компонентов (в том числе -модифицированную серу), а также органическое вяжущее. Органическое вяжущее (преимущественно, нефтяной битум) присутствует в составе смеси в виде предварительно подвергнутой кумулятивно-кавитационной обработке комплексной минерально-органической компоненты, содержащей, модифицированную активированным битумом элементарную серу.

Таким образом, заявленное техническое решение может быть широко использовано в области производства дорожно-строительных материалов для строительства улично-дорожных сетей.

Вышеизложенные сведения свидетельствуют о выполнении при использовании заявленного технического решения следующей совокупности условий:

- объект, воплощающий заявленное техническое решение, при его осуществлении предназначен для использования в области производства строительных материалов для улично-дорожного строительства;

- для заявленного объекта в том виде, как он охарактеризован в независимом пункте нижеизложенной формулы, подтверждена возможность его осуществления с помощью вышеописанных в заявке или известных из уровня техники на дату приоритета средств и методов;

- объект, воплощающий заявленное техническое решение, при его осуществлении способен обеспечить достижение усматриваемого заявителем технического результата.

Следовательно, заявленный объект соответствует условию патентоспособности «промышленная применимость» по действующему законодательству.

Claims (3)

1. Функциональный комплекс для приготовления композиционного сероасфальтобетона, включающий средства модифицирования серы, средства смешения модифицированной серы с битумом с образованием гомогенной структуры, включающие вспомогательный смеситель, а также средства смешения полученной гомогенной структуры с совокупностью минеральных заполнителей, в том числе, минеральным порошком, например известняковым и/или доломитовым, и каменными материалами, например песком, и/или гравием, и/или щебнем, с возможностью образования структурно-однородной смеси, выполненные в виде основного смесителя, конструктивно-технологически связанного со вспомогательным смесителем и магистралями подачи минеральных заполнителей, отличающийся тем, что комплекс оснащен: бункером для структурообразователя, функционально являющимся емкостью для волокон хризотил-асбеста или базальта, модифицированного наноуглеродом, выходная магистраль которой организована с возможностью смешения упомянутого структурообразователя с минеральным порошком и/или серой перед их поступлением в соответствующий смеситель; а также кавитационно-акустическим средством активации битума с рециркуляционным контуром, конструктивно-технологически связанным с магистралью подачи нагретого битума во вспомогательный смеситель; средства модифицирования серы также выполнены кавитационно-акустического типа с рециркуляционным контуром, конструктивно-технологически связанным с магистралью подачи серы во вспомогательный смеситель; при этом магистраль подачи активированного битума связана с магистралью подачи серы с возможностью осуществления модифицирования серы частью активированного битума в ее рециркуляционном контуре с кавитационно-акустическим эффектом, а средства смешения модифицированной серы с битумом, включающие вспомогательный смеситель, оснащены средством осуществления эффекта акустической кавитации с рециркуляционным контуром, связанным со вспомогательным смесителем.

2. Функциональный комплекс по п.1, отличающийся тем, что в рециркуляционных контурах в качестве средств осуществления эффекта акустической кавитации используются экспоненциальные излучатели ультразвукового диспергатора с диапазоном частот, преимущественно, 20-35 кГц, а непосредственно рециркуляционные контуры организованы с возможностью осуществления кавитационно-акустического воздействия на соответствующую жидкую структуру с кратностью циркуляции от 3 до 10 циклов.

3. Функциональный комплекс для приготовления композиционного сероасфальтобетона, включающий средства модифицирования серы, средства смешения модифицированной серы с битумом с образованием гомогенной структуры, включающие вспомогательный смеситель, а также средства смешения полученной гомогенной структуры с совокупностью минеральных заполнителей, в том числе, минеральным порошком, например известняковым и/или доломитовым, и каменными материалами, например песком, и/или гравием, и/или щебнем, с возможностью образования структурно-однородной смеси, выполненные в виде основного смесителя, конструктивно-технологически связанного со вспомогательным смесителем и магистралями подачи минеральных заполнителей, отличающийся тем, что комплекс оснащен: бункером для структурообразователя, функционально являющимся емкостью для волокон хризотил-асбеста или базальта, модифицированного наноуглеродом, выходная магистраль, которой организована с возможностью смешения упомянутого структурообразователя с минеральным порошком и/или серой перед их поступлением в соответствующий смеситель; а также кавитационным средством активации битума гидродинамического типа, включающим рециркуляционный контур, конструктивно-технологически связанный с магистралью подачи нагретого битума во вспомогательный смеситель; средства модифицирования серы также выполнены гидродинамического типа с кавитационным эффектом и включают рециркуляционный контур, конструктивно-технологически связанный с магистралью подачи серы во вспомогательный смеситель; при этом магистраль подачи активированного битума связана с магистралью подачи серы с возможностью осуществления модифицирования серы частью активированного битума в ее рециркуляционном контуре с гидродинамическим эффектом; а средства смешения модифицированной серы с битумом, включающие вспомогательный смеситель, оснащены рециркуляционным контуром со средством гидродинамического осуществления эффекта кавитации, связанным со вспомогательным смесителем.