Способ приготовления битумоминеральной смеси и устройство для его осуществления

 

1. Способ приготовления битумоминеральной смеси, включающий нагрев битума до 120-160 С, вспенивание битума путем введения в него воды и пе ремешивание вспененного битума с минеральным материалом, отличающийся тем, что, с целью улучшения физико-механических свойств смеси , вспенивание битума осуществляется нагретой водой путем распыления ее паром под давлением 0,15-0,26 МПа причем количество воды от массы битума составляет 2-5,, а пара - 10-20%. 2. Устройство для приготовления битумоминеральной смеси, включсиощее мешалку с лопастными вгшами и крыиКой, закрепленные на последней напорные водовод и бИТуМОПрОВОД с ОТВОДё1МЯ и установленные на отводах форсунки, каждая из которых выполнена в виде полого цилиндра с конусным наконечником , штуцером, соединенньм с битумопроводом , соосно расположенный вводом , соединенным с водоводом, и об- . ратным клапаном в штуце1 е о ли- . чающееся тем, что, с целью улучшения физико-механических свойств смеси, оно снабжено закрепленным на крышке мешалки дополнительным трубопроводом с отводами , а каждая форсунка - расположенным на ее боковой поверхности дополнительным штуцером, соединенным с соответствующим отводом дополнительного трубопсювода, причем соосно расположенный ввод выполнен в виде полой иглы с охватывающей ее конец конической втулкс Л, а основной штуцер размещен на конусообразном наконечнике.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

3(5Н Е 01 С 19 10

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3454467/29-33 (22) 18.06.82 (46) 07.10.83. Бюл. М 37 (72) М.Н. Першин, Л.Г. Красных,,Г.В. Кореневский, Е.Н. Баринов и И.Т. Вовк (71) Ленинградский ордена Трудового

Красного Знамени инженерно-строительный институт (53) 621.16:621.929.5(088 ° 8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

В 771234, кл. Е 01 С 19/10, 1980.

2. Патент ФРГ 9 1235214, кл. 80 Ь 25/13, 1961. (54) СПОСОБ ПРИГОТОВЛЕНИЯ БИТУМОМИНЕРАЛЬНОЙ СМЕСИ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО

ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ. (57) 1. Способ приготовления битумоминеральной смеси, включающий нагрев битума до 120-160 С, вспенивание битума путем введения в него воды и перемешивание вспененного битума с минеральным материалом, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью улучшения физико-механических свойств смеси, вспенивание битума осуществляется нагретой водой путем распыления ее паром под давлением 0,15-0,26 МПа, ÄÄSUÄÄ 1046384 А причем количество воды от массы битума составляет 2-5V,,:à пара - 10-20%.

2. Устройство для приготовления битумоминеральной смеси, включающее мешалку с лопастными валами и крьап ой, закрепленные на последней напорные водовод и битумопровод с отводамв и установленные на отводах форсунки, каждая из которых выполнена в виде полого цилиндра с конусным наконечником, штуцером, соединенным с битумопроводом, соосно расположенньж вводом, соединенным с водоводом, и обратньм клапаном в штуцере, о т л ич а ю щ е е с я тем, что, с целью улучшения физико-механических свойств смеси, оно снабжено закрепленньв4 на

O крышке мешалки дополнительным трубопроводом с отвод(ами, а каждая форсунка — расположенным на ее боковой поверхности дополнительно штуцером, соединенным с соответствующим отводом дополнительного трубопровода, . Я причем соосио расположенный ввод выполнен в виде полой иглы с охватывающей ее конец конической втулкбй, а основной штуцер размещен íà конусообразном наконечнике.

1046384

40

Наиболее близким к изобретению является способ приготовления битумоминеральной смеси, включающий нагрев битума до 120-160ОС, вспенивание битума путем введения в,него воды 45 и перемешивание вспененного битума с минеральным материалом (2 3.

Известно устройство, включающее мешалку с лопастными валами и крышкой, закрепленные на .последней на- 50 порные водовод и битумопровод с отводами и установленные на отводах форсунки, каждая в виде полого цилиндра соконусным наконечником, штуЦЕРОМ, СОеДИНеННЫМ С битумопроводом, соосно расположенным вводом, соединенным с водоводом, и .обратным клапаном в штуцере 2 .

Недостатками известного способа прйготовления битумомииеральной смеси являются использование равного 60 количества битума и воды для получения битумной пены, что ухудшает физико-механические свойства битумоминеральной смеси как, например прочнОсть вОдОстОЙкОсть мОрОЗОстОЙ- 65

Изобретение относится к дорожному . строительству и промышленности строительных материалов, в частности к приготовлению битумоминеральных сме.сей, применяемых при строительстве покрытий и оснований автомобильных дорог.

Известен способ приготовления битумоминеральной смеси, включающий смешивание воды с битумом встречно направленными потоками и смешивание вспененного битума с минеральным материалом 1).

Однако приготовленный этим способом вспененный битум не отвечает предъявляемым требованиям; а приготовленная с таким битумом смесь имеет низкие физико-механические показатели.

Известно устройство состоящее из мешалки, снабженной двумя валами, на Я которых закреплены лопасти для перемешивания минерального материала со вспененным битумом, смесительной камеры с форсунками для битума и противоположно установленным распылителем 25 для воды и примыкающий к продольным сторонам мешалки С-образный кожух, .который соединен со смесительной камерой (1).

Однако применение в этом устройстве смесительной камеры и С- образного кожуха, расположенных вне корпуса мешалки, увеличивает путь прохождения вспненного битума от смесительной камеры. до мешалки и время:его подачи на минеральный материал, что приводит к снижению температуры битумной пены и ее объема, отрицательно влияющих на физико-механические свойства битумомийеральной смеси. кость, а также применение распыления за счет потенциальной энергии подачи битума и воды приводит к неудовлетворительной степени пенообразования битума.

Недостаток устройства для осуществления известного способа заключается в том, что оно имеет кольцевые и радиальные каналы для воды и кольцевой и эавихряющий канал для битума, которые существенно снижают исходное давление компонентов пены на выходе из форсунки, тем самым отрицательно влияют на интенсивность процесса пенообраэования, что ухуд-, шает физико-механические свойства битумоминеральной смеси.

Цель изобретения — улучшение физико-механических свойств смеси.

Эта цель достигается тем, что согласно способу приготовления битумоминеральной смеси, включающему нагрев битума до 120-160 С, вспенивание о битума путем введения в него воды и перемешивание вспененного битума с минеральным Материалом, вспенивание битума осуществляют нагретой водой путем распыления ее паром под давлением 0,15-0,26 МПа, причем количество воды От.массы битума составляет

2-5%, а пара — 10-20%.

Кроме того, устройство для приготовления битумоминеральной смеси, включающее мешалку с лопастными валами и крышкой, закрепленные на последней напорные водовод и битумопровод с отводами и установленные на отводах форсунки, каждая из которых выполнена в виде полого цилиндра с конусным наконечником, штуцером, со единенным с битумопроводом, соосно расположенным вводом, соединенным с водоводом, и обратным клапаном в штуцере, снабжено закрепленным на крышке мешалки дополнительным трубопроводом с отводами, а каждая форсункарасположенньм на ее боковой поВерхности дополнительным штуцером, соединенным с соответствующим отводом дополнительного трубопровода, причем соосно расположенный ввод выполнен в виде полой иглы с охватывающей ее конец конической втулкой, а основной штуцер размещен на конусообразном наконечнике.

На фиг. 1 показано устройство,общий вид в разрезе; на фиг. 2 — форсунка, разрез. .Предлагаемое устройство содержит мешалку 1, в которой установлены валы.2, снабженные лопастями 3 для перемешиваиия минерального материала со вспененным .битумом. Мешалка 1 снабжена крышкой 4, в которой установлены напорные трубопроводы 5 и 6 для подачи битума и воды и дополнительный трубопровод 7 для подачи rra; ра. Каждый трубопровбд 5-7 снабжен

1046384

В табл. 2 приведены данные, подтверждающие правильность выбранных технологических режимов получения пены. Для сравнения в этой же табли60 отводами 8-10 соответственно, которые соединены с форсунками 11. Каждая форсунка 11 выполнена в виде полого цилиндра 12, к которому прикреплен дополнительный штуцер 13 подачи пара. Нижняя часть цилиндра 12 снабжена конусообразным наконечником

14, к которому прикреплен штуцер 15 подачи битума с обратным клапаном 16.

В верхней части полого цилиндра имеется соосно расположенный штуцер 17 10 для подачи воды с вводом, выполненным в .виде полой иглы 18 с охватывающей ее конической втулкой 19. Мешалка 1 заполняется минеральным материалом 20. 15

Устройство для осуществления способа приготовления битумоминеральной смеси работает следующим образом.

Мешалка 1 заполянется минеральным материалом 20, по напорным трубопро-. 20 водам 5-7 и соответствующим отводам

8-10 к форсункам 11 подаются битум предварительно нагретый до 120-160hC, вода в количестве 2-5% массы от массы битума, пар под давлением 0,15- 5

0,26 МПа в количестве 10-20% от массы битума. Пар поступает в полый цилиндр 12 через жестко соединенный с ним штуцер 13. Битум поступает в конусообразный наконечник 14 через 30 жестко соединенный с ним штуцер 15 с обратным клапаном 16. Вода поступа.— ет в каждую форсунку 11 через штуцер 17 и проходит, :по полой игле 18, в которой происходит ее нагрев, после чего поступает в камеру, образованную конической втулкой 19, полой иглой 18 и полым цилиндром 12. В этой камере происходит дробление и распыление воды. Нагретая и распыленная вода впрыскивается в смеситель- 40 ную камеру, образованную конусообразным наконечником 14 и конической втулкой 19, в которой соединяется и равномерно смешивается с поступающим битумом. Однородная смесь битума и 45 воды мгновенно вспенивается и впрыскивается в мешалку 1 с минеральным материалом 20, в которой за счет вращения валов 2 с закрепленными на них лопастями 3 осуществляется пере- 50 мешивание минерального материала со . вспененным битумом.

Пример 1. Проводились операции получения битумной пены.

В табл. 1 приведены технологические параметры пяти вариантов получения битумной пены с помощью предлагаемого устройства. це приведены показатели свойств пены, полученной известным способом.

Из приведенных в табл. 2 данных видно, что в случае использования предлагаемого способа качественные характеристики и состав пены, прочность и водостойкость битумоминераль ной смеси значительно выше по сравнению с известным способом. . Пример 2. Проводились испытания песчаной битумомннеральной смеси, приготовленной предлагаемым способом (вариант 2 табл. 1 и 2), следующего состава: расход минерального материала 600 кг; расход битума

38,4 кг (6,4% от массы минерального материала); расход воды 1,19 кг (3,1% от массы битума); давление пара 0,2 МПа; расход пара 5,38 кг (14,0% от массы битума); содержание воды в битумной пене 1,31 кг (3,4% от массы битума).

Показатели физико-механических свойств данной смеси, Полученные в результате испытаний в соответствии с действующей методикой, приведены в табл. 3, в которой также указаны ,показатели физико-механических свойств битумоминеральной смеси, полученной на основе известного способа.

Иэ табл. 3 видно, что смесь, приготовленная предлагаемым способом, по всем показателям удовлетворяет существующим требованиям, а по ряду показателей превосходит их. Показатели по пп ° 4 и б табл. 3 значительно выше для смеси по предлагаемому способу, чем для смеси на основе известного способа.

Приготовление битумоминеральных смесей предлагаемым способом позволяет существенно снизить трудоемкость всего процесса за счет снижения трудоемкости обслуживания форсунок. Для чистки от остатков битума и подготовки к работе после вынужденного перерыва достаточно продуть и нагреть форсунки паром. В известном устройстве необходима полная разборка форсунок и применение дополнительных нагревательных элементов.

Предложенный способ позволяет экономить 10-15% нефтяных битумов, что обеспечивает снижение затрат до

600-1000 руб. на 1 км строящейся автомобильной дороги.

Внедрение предложенных способа и устройства в практику дорожного строительства способствует также охране окружающей среды за счет снижения пылеобразования в процессе приготовления битумоминеральных смесей и сокращает связанные с этим энерго- и трудозатраты.

1046384

Таблица1

Вариант

Показатели

Расход воды, Ъ от массы битума 2,0, 3,1

500 16 5у2

026 01 033

Давление пара, ИПа

0,15 0,2

Расход пара, Ъ от массы битума 10,0 14,0

20„0 6,0 22,0

П р и м е ч а н и е. Температура битума 140 С,Т а б л и ц а 2

Известный способ

Предлагаемый способ

Показатели

Вариант

Пенистость (увеличение объема}

13

Устойчивость пены (время коалесценции) 84 120

126

1,9 5,5

До 50,0

5,3

3,52 3,70

3,16 Зу08 3 08

2,20

Коэфйициент водостойкости, кв 0„97 0,97

0,96 0,95 0,89

0,88 Таблица 3

Показатели

Требования

F0CT 9128-76

Смесь по способу

1 Объемная масса, кг/м3 2300 » с.

3 Набухание, В по объему 0,3

1,4-2,4

2,50

3,80

3,70

2,50

Содержание воды в битумной пене, Ъ от массы битума

Предел прочности битумоминеральной смеси на сжатие при 20 С, после водонасыщения, ЙПа

2 Водонасыщение, В.по объему

Предел прочности на сжатие до водонасыщения после водонасыщения предлагаемому известному

1,5-4,5

Не более 0,5

1046384

Продолжение табл.З

В9 пп

Требовании

ГОСТ 9128-7б

Показатели предлагаемому известному

5 Предел прочности на сжатие при 50 С, MIIa

0,6-1,4

0,8 б Коэффициент водостойкости, Кв

0,6-0,9

0,97

0,88

Составитель A. Прямков

Техред М. Надь

Корректор И. Ватрушкина

Редактор П. Коссей

Филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Заказ 7682/29 Тираж 540 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5