Строительный материал "буролит"

Изобретение относится к строительным материалам, используемым при строительстве и укреплении внутрипромысловых дорог, обваловок оснований кустовых площадок, оснований свалок городского мусора и промышленных отходов, при строительстве и рекультивации иных промышленных объектов. Строительный материал «Буролит» включает буровой шлам плотностью 1,3-1,8 кг/дм³, цемент (предпочтительно марки М400 Д20, пригодный для применения при температуре от -30°С до +40°С) -10-20% от объема бурового шлама, карбамидо-формальдегидный пенопласт плотностью 10-30 кг/м³ - 10-25% от объема бурового шлама и минеральный наполнитель (песок, дробленый гранит) с размером частиц 2,7-3,1 мм - 10-20% от объема бурового шлама. Строительный материал дополнительно содержит 2,0% кальция хлористого от массы бурового шлама. Приведен состав используемого бурового шлама. Технический результат - исключение миграции загрязняющих веществ бурового шлама в окружающую среду, увеличение срока службы сооружений. 4 з.п. ф-лы.

 

Заявляемое изобретение относится к строительному материалу «Буролит» и найдет применение при строительстве и укреплении внутрипромысловых дорог, обвалок оснований кустовых площадок, оснований свалок городского мусора и промышленных отходов, а также при строительстве и рекультивации иных промышленных объектов.

В настоящее время для строительства автомобильных и железных дорог, аэродромов, оснований свалок городского мусора разработаны композиционные материалы, содержащие промышленные отходы, утилизация которых в иных сферах представляет серьезную проблему, а складирование и захоронение часто не обеспечивает экологическую безопасность району захоронения и наносит вред окружающей природной среде. В известных композиционных материалах на основе промышленных отходов (в основном шламов, шлаков, техногенных грунтов) обеспечивается их прочное связывание с достижением нерастворимых новообразований, что позволяет широко использовать такие материалы при строительстве определенных промышленных объектов.

Так, например, известен материал для устройства оснований дорог и наземных сооружений, содержащий в качестве минерального материала техногенный грунт (например, золошлак мусоросжигающих заводов, отвалы металлургических заводов, отходы химических и нефтехимических предприятий), в качестве вяжущего содержащий отход подготовки известкового молочка теплоэлектростанции или заводов по производству силикатного кирпича (RU, 2114239, МКИ: Е01С 3/04, публ. 27.06.98).

Указанный материал позволяет экономить природные ресурсы, а именно щебень, песок, гравий и заменять их неутилизируемыми в настоящее время вышеуказанными промышленными отходами.

Известен также композиционный материал, включающий бокситовый шлам, коксовую пыль, нейтрализованный шлам катализаторного производства, сульфатные сточные воды (RU, 2039858, МКИ: Е01С 7/36, публ. 20.07.95). Указанный материал предназначен для устройства автомобильных дорог, а покрытие, получаемое при использовании этого материала, отвечает требованиям ГОСТа.

В качестве прототипа выбран материал, описанный в заявке на патент №2004138652, публ. 10.06.2006. Указанный материал содержит буровой шлам, образующийся в процессе строительства нефтяных скважин, цемент и пенопласт.

Буровой шлам, образующийся в процессе строительства нефтяных скважин, представляет собой вязкопластичную массу, насыщенную водой, содержащую выбуренную породу, включающую незначительное количество углеводородов, но большой процент загрязняющих веществ, например химических реагентов бурового раствора. Складирование и захоронение бурового шлама часто не обеспечивает экологическую безопасность району захоронения и наносит вред окружающей природной среде.

Большие объемы шлама нефтедобычи даже в виде материала, описанного в заявке на патент №2004138652, представляют большую проблему как в плане его складирования без нанесения вреда окружающей среде, так и в отношении необходимости выделения значительных площадей для организации хранилищ.

В основу заявляемого изобретения положена задача путем капсулизации бурового шлама создать строительный материал, пригодный для использования, в том числе при дорожном строительстве, и при этом успешно утилизировать буровой шлам.

Эта задача решается созданием строительного материала «Буролит», включающего буровой шлам, цемент и пенопласт, который согласно изобретению содержит буровой шлам, имеющий плотность от 1,3 до 1,8 кг/дм³, карбамидо-формальдегидный пенопласт, имеющий плотность 10-30 кг/м³, в количестве 10-25% от объема бурового шлама, цемент в количестве 10-20% от объема бурового шлама и дополнительно содержит минеральный наполнитель преимущественно с размером частиц от 2,7 до 3,1 мм, выбранный из группы, содержащей песок и дробленый гранит, в количестве 10-20% от объема бурового шлама.

Техническим результатом изобретения, на достижение которого направлено создание нового технического решения, является превращение бурового шлама в инертный композиционный материал, связывающий в своей структуре загрязняющие вещества, исключающий их миграцию в окружающую природную среду. Кроме того, созданный строительный материал «Буролит» при использовании, например, для укрепления откосов дорожного полотна обеспечивает прочность их поверхностного слоя, устойчивость к ветровой и водяной эрозии и таким образом способствует увеличению срока службы сооружений, при строительстве которых применяют этот материал.

Согласно изобретению, для понижения температуры замерзания композиционного строительного материала целесообразно, чтобы он дополнительно содержал кальций хлористый в количестве 2,0% от массы бурового шлама.

Вариант выполнения заявляемого изобретения состоит в том, что буровой шлам имеет следующий состав: нефтепродукты - 1,2 мас.%, вода - 21,17 мас.%, глинистые сланцы - 15,54 мас.%, высокопластичные глины - 31.15 мас.%, песок - 14,6 мас.%, алевролиты - 8,0 мас.%, барит - 0,85 мас.%, карбанаты - 0,5 мас.%, сайпан - 0,13 мас.%, карбоксиметилцеллюлоза - 0,04 мас.%, нитрилотриметилфосфоновая кислота - 0,025 мас.%, сайдрил - 0,07 мас.%, трибос - 0,07 мас.%, графит - 0,14 мас.%, глинопорошок - 1,5 мас.%, тяжелые металлы - 4,5 мас.%, механические примеси - 0,515 мас.%.

Согласно изобретению, полезно, чтобы в качестве указанного цемента строительный материал «Буролит» содержал цемент, который пригоден для применения при температуре, выбранной в интервале от -30 град.С до +40 град.С, например цемент марки М400 Д20.

Другие цели и преимущества заявляемого изобретения станут ясны из последующего подробного описания строительного материала «Буролит» и конкретных примеров его выполнения.

Заявляемый строительный материал «Буролит» создан на основе бурового шлама, образующегося в процессе строительства нефтяной скважины.

Буровой шлам представляет собой вязкопластичную массу, насыщенную водой, содержащую в основном выбуренную породу и химические реагенты бурового раствора.

Состав бурового шлама в некоторой мере зависит от нефтяного месторождения и может иметь в качестве примера следующий состав: нефтепродукты - около 1,2 мас.%, вода - около 21,17 мас.%, глинистые сланцы - около 15,54 мас.%, высокопластичные глины - около 31,15 мас.%, песок - около 14,6 мас.%, алевролиты - около 8,0 мас.%, барит - около 0,85 мас.%, карбанаты - около 0,5 мас.%, сайпан (торговое название вещества) - около 0,13 мас.%, карбоксиметилцеллюлоза - около 0,04 мас.%, нитрилотриметилфосфоновая кислота - около 0,025 мас.%, сайдрил (торговое название вещества) - около 0,07 мас.%, трибос (торговое название вещества) - около 0,07 мас.%, графит - около 0,14 мас.%, глинопорошок - около 1,5 мас.%, тяжелые металлы - около 4,5 мас.%, механические примеси - около 0,515 мас.%.

При этом плотность бурового шлама, предлагаемого к использованию в составе заявляемого материала, колеблется от около 1,3 до около 1,8 кг/дм³.

Для капсулизации бурового шлама и превращения бурового шлама в инертный композиционный материал, связывающий в своей структуре загрязняющие вещества, исключающий их миграцию в окружающую природную среду, в заявляемый материал был введен карбамидоформальдегидный пенопласт, имеющий плотность 10-30 кг/м³, в сочетании с цементом.

Для возможности использовать заявляемый композиционный материал и при температуре, выбранной в интервале от -30°С до +40°С, целесообразно использовать цемент марки М400 Д20.

Карбамидоформальдегидный пенопласт, содержащийся в заявляемом материале, используется в количестве 10-25% от объема бурового шлама. Цемент используется в количестве 10-20% от объема бурового шлама.

Было найдено согласно изобретению, что присутствие в заявляемом материале цемента в сочетании с карбамидоформальдегидным пенопластом в указанных количествах позволяет устранить текучесть бурового шлама, придает материалу сыпучие свойства и препятствует миграции загрязняющих веществ в окружающую среду.

Заявляемый строительный материал «Буролит» также содержит согласно изобретению минеральный наполнитель преимущественно с размером частиц от около 2,7 до около 3,1 мм, выбранный из группы, содержащей песок и дробленый гранит, в количестве 10-20% от объема бурового шлама.

Согласно изобретению, для понижения температуры замерзания композиционного материала целесообразно, чтобы он дополнительно содержал кальций хлористый в количестве около 2,0% от массы бурового шлама.

Заявляемый строительный материал «Буролит» получают путем внесения в буровой шлам с плотностью от 1,3 до 1,8 кг/дм³ при постоянном перемешивании карбамидоформальдегидного пенопласта, имеющего плотность 10-30 кг/м³, в количестве 10-25% от объема бурового шлама; цемента в количестве 10-20% от объема бурового шлама; минерального наполнителя в количестве 10-20% от объема бурового шлама. В зимнее время года производят добавку хлористого кальция в количестве около 2% от объема бурового шлама.

Перемешивание бурового шлама и капсулизирующих компонентов до получения гомогенной, быстро густеющей массы производят с помощью экскаватора «Hitachi» за счет движения ковша экскаватора в продольном и поперечном направлениях. При этом тщательно размалываются сгустки бурового шлама и сгустки цемента.

Готовый строительный материал «Буролит» используют, например, для укрепления откосов дорожного полотна, благодаря способности материала в короткое время загустевать до состояния, обеспечивающего самофиксацию смеси на уклоне откоса.

Таким образом, благодаря изобретению стало возможно превращение бурового шлама в инертный композиционный материал, связывающий в своей структуре загрязняющие вещества, исключающий их миграцию в окружающую природную среду. Созданный строительный материал «Буролит» при использовании, например, для укрепления откосов дорожного полотна обеспечивает прочность их поверхностного слоя, устойчивость к ветровой и водяной эрозии и таким образом способствует увеличению срока службы сооружений, при строительстве которых применяют этот материал.

Пример 1

Строительный материал «Буролит» содержит 50 м³ бурового шлама, включающего: нефтепродукты - около 1,2 мас.%, вода - около 21,17 мас.%, глинистые сланцы - около 15,54 мас.%, высокопластичные глины - около 31,15 мас.%, песок - около 14,6 мас.%, алевролиты - около 8,0 мас.%, барит - около 0,85 мас.%, карбанаты - около 0,5 мас.%, сайпан - около 0,13 мас.%, карбоксиметилцеллюлоза - около 0,04 мас.%, нитрилотриметилфосфоновая кислота - около 0,025 мас.%, сайдрил - около 0,07 мас.%, трибос - около 0,07 мас.%, графит - около 0,14 мас.%, глинопорошок - около 1,5 мас.%, тяжелые металлы - около 4,5 мас.%, механические примеси - остальное, и имеющего плотность около 1,3 кг/дм³. Кроме того, материал содержит взятый в виде крошки размером от 0,5 до 1,5 см карбамидоформальдегидный пенопласт плотностью 10 кг/м³, выпускаемый промышленностью под торговым наименованием «пеноизол», в количестве 15,1% от объема содержащегося бурового шлама; цемент марки М-400 Д20 (ГОСТ 30515 ГОСТ 22266, ГОСТ 25328) в количестве 12,1% от объема содержащегося бурового шлама и строительный песок в количестве 12,1% от объема содержащегося бурового шлама.

По истечении 2 дней после получения материала указанного состава его используют при устройстве оснований промысловых дорог и кустовых площадок.

Пример 2

Строительный материал «Буролит» содержит 25 м³ бурового шлама, включающего нефтепродукты - около 1,2 мас.%, вода - около 21,17 мас.%, глинистые сланцы - около 15,54 мас.%, высокопластичные глины - около 31,15 мас.%, песок - около 14,6 мас.%, алевролиты - около 8,0 мас.%, барит - около 0,85 мас.%, карбанаты - около 0,5 мас.%, сайпан - около 0,13 мас.%, карбоксиметилцеллюлоза - около 0,04 мас.%, нитрилотриметилфосфоновая кислота - около 0,025 мас.%, сайдрил - около 0,07 мас.%. трибос - около 0,07 мас.%, графит - около 0,14 мас.%, глинопорошок -около 1,5 мас.%, тяжелые металлы - около 4,5 мас.%, механические примеси - остальное до 100%, и имеющего плотность 1,3 кг/дм³. Кроме того, материал содержит взятый в виде крошки карбамидоформальдегидный пенопласт плотностью 15 кг/м³, выпускаемый промышленностью под торговым наименованием «пеноизол», в количестве 20% от объема содержащегося бурового шлама; цемент марки М-400 Д20 (ГОСТ 30515 ГОСТ 22266, ГОСТ 25328) в количестве 15% от объема содержащегося бурового шлама и дробленый гранит с размером частиц от около 2,7 до около 3,1 мм в количестве 17% от объема содержащегося бурового шлама.

По истечении 2 дней после получения материала указанного состава его используют при устройстве обвалок кустовых площадок и отсыпки оснований кустовых площадок.

Пример 3

Строительный материал «Буролит» содержит 20 м³ бурового шлама, имеющего плотность 1,5 кг/дм³; карбамидоформальдегидный пенопласт, выпускаемый промышленностью под торговым наименованием «пеноизол», имеющий плотность 30 кг/м³, в количестве 10,0% от объема содержащегося бурового шлама; цемент марки М-400 Д20 (ГОСТ 30515 ГОСТ 22266, ГОСТ 25328) в количестве 10,0% от объема содержащегося бурового шлама; строительный песок в количестве 20,0% от объема содержащегося бурового шлама и кальций хлористый в количестве 2,0% от массы содержащегося бурового шлама.

По истечении 2 дней после получения материала указанного состава его используют при укреплении откосов внутрипромысловых дорог при температуре окружающей среды, равной -30°С.

Пример 4.

Строительный материал «Буролит» содержит 50 м³ бурового шлама, имеющего плотность около 1,8 кг/дм³, карбамидоформальдегидный пенопласт, выпускаемый промышленностью под торговым наименованием «пеноизол», имеющий плотность 30 кг/м³, в количестве 25,0% от массы содержащегося бурового шлама; цемент марки М-400 Д20 (ГОСТ 30515 ГОСТ 22266, ГОСТ 25328) в количестве 20,0% от массы содержащегося бурового шлама, строительный песок в количестве 10,0% от массы содержащегося бурового шлама и кальций хлористый в количестве 2,0% от массы содержащегося бурового шлама.

По истечении 2 дней после получения материала указанного состава его используют при укреплении откосов внутрипромысловых дорог при температуре окружающей среды, равной -30°С.

1. Строительный материал, включающий буровой шлам, цемент и карбамидо-формальдегидный пенопласт, отличающийся тем, что он содержит буровой шлам плотностью от 1,3 до 1,8 кг/дм³, карбамидоформальдегидный пенопласт плотностью 10-30 кг/м³ в количестве 10-25% от объема бурового шлама, цемент в количестве 10-20% от объема бурового шлама и дополнительно минеральный наполнитель с размером частиц от 2,7 до 3,1 мм, выбранный из группы, содержащей песок и дробленый гранит, в количестве 10-20% от объема бурового шлама.

2. Строительный материал по п.1, отличающийся тем, что он дополнительно содержит кальций хлористый в количестве 2,0% от массы бурового шлама.

3. Строительный материал по п.1, отличающийся тем, что буровой шлам имеет следующий состав, мас.%:

нефтепродукты	1,2
вода	21,17
глинистые сланцы	15,54
высокопластичные глины	31,15
песок	14,6
алевролиты	8,0
барит	0,85
карбонаты	0,5
сайпан	0,13
карбоксиметилцеллюлоза	0,04
нитрилотриметилфосфоновая кислота	0,025
сайдрил	0,07
трибос	0,07
графит	0,14
глинопорошок	1,5
тяжелые металлы	4,5
механические примеси	0,515

4. Строительный материал по п.1, отличающийся тем, что в качестве цемента он содержит цемент, который пригоден для применения при температуре, выбранной в интервале от - 30 до + 40°С.

5. Строительный материал по п.4, отличающийся тем, что в качестве указанного цемента он содержит цемент марки М400 Д20.