Асфальтобетонная смесь
Владельцы патента RU 2403217:
Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Тюменский государственный нефтегазовый университет" (филиал ТюмГНГУ "Тобольский индустриальный институт") (RU)
Изобретение относится к производству дорожно-строительных материалов, а именно к составам смесей для асфальтобетона, и может быть использовано при устройстве верхних слоев покрытий городских и проселочных дорог. Технический результат: повышение качества асфальтобетонных смесей и утилизация «вредных» отходов производства. Асфальтобетонная смесь содержит битум дорожный, минеральный порошок и наполнитель - щебень - и природный песок. В качестве минерального порошка содержит отход производства мономеров - отработанный алюмохромовый катализатор, при следующем соотношении компонентов смеси, мас.%: битум дорожный 5,6-7,2, отработанный алюмохромовый катализатор 6,4-12,5, щебень 32,0-48,0, природный песок остальное. 2 табл.
Изобретение относится к производству дорожно-строительных материалов, а именно к составам смесей для асфальтобетона, и может быть использовано при устройстве верхних слоев покрытий городских и проселочных дорог.
Известны асфальтобетонные смеси для дорожного строительства с использованием в качестве наполнителя шлам химводоочистки ТЭЦ [патент РФ №2277519, опубл. 20.06.2006], активированный минеральный порошок, обработанный отработанным моторным автомобильным маслом [патент РФ №2312836, опубл. 20.12.2007], шлак электросталеплавильного производства со стабилизирующей добавкой VIATOP 66 [патент РФ №2318765, опубл. 10.03.2008].
Наиболее близкой к заявляемой является асфальтобетонная смесь, в составе которой содержится модифицированный алюминийсодержащим шлаком карбонатный минеральный порошок [патент РФ №2026269, МПК6 C04B 26/26, опубл. 09.01.1995] (прототип). Алюминийсодержащий шлак образуется при химической обработке изделий из алюминия и его сплавов растворами щелочей и содержит, мас.%: алюминаты щелочных металлов 23,5, гидроксиды Zn (8,0), Ni (4,0), Cr (3,0), Cd (0,5). Добавка его составляет 16,0÷17,8 мас.% в составе асфальтобетонной смеси. Кроме того, в состав смеси входят, мас.%: битум - 5,7÷6,5, природный песок остальное.
Недостатками известного решения является использование смеси минеральных солей цветных металлов - Zn, Ni, Cr, Cd, которая может быть использована для извлечения ценных металлов.
Задачей, на решение которой направлено заявляемое техническое решение, является разработка асфальтобетонных смесей на основе дешевых недефицитных компонентов.
При осуществлении технического решения поставленная задача решается за счет достижения технического результата, который заключается в повышении качества асфальтобетонных смесей и утилизации «вредных» отходов производства.
Указанный технический результата достигается тем, что в известной асфальтобетонной смеси, содержащей дорожный битум, минеральный порошок и наполнитель: щебень и природный песок, особенностью является то, что в качестве минерального порошка использован отход производства мономеров - отработанный алюмохромовый катализатор при следующем соотношении компонентов смеси, мас.%: битум дорожный 5,6÷7,2, отработанный алюмохромовый катализатор 6,4÷2,5, щебень 32,0÷48,0, природный песок остальное.
В качестве минерального порошка использован отработанный алюмохромовый катализатор с производства мономеров синтетического каучука (СК) - бутадиена, изобутилена, изопрена методами дегидрирования соответствующих парафиновых углеводородов. Данный отход производства не имеет квалифицированного применения и захоранивается в подземных специальных хранилищах. Наличие хрома в составе минерального порошка обеспечивает дополнительную прочность асфальтобетонного покрытия.
В составе указанного отхода производства содержится, мас.%: оксид Al (Al2O3) 70,0÷80,0; оксид Cr+3 (Cr2O3) 15,0÷20,0; оксид Cr+6 (CrO3) 0,1÷0,6; оксид Si+2 (SiO) 5,0÷10,0; оксид K+1 (K2O) 1,5÷2,5.
Отработанный пылевидный алюмохромовый катализатор с производства изобутилена представляет собой порошок серо-зеленого цвета и имеет следующие физико-химические характеристики (норма по ТУ 38.103544-89): насыпная плотность, г/см3, 1,0-1,5; массовая доля окиси алюминия Al2O3, %, не менее 70,0; массовая доля влаги, %, не более 2,0; массовая доля CrO3, %, не более 0,6.
Сущность технического решения иллюстрируется приведенным примером.
Пример.
Для испытаний в качестве минерального порошка брали отработанный пылевидный алюмохромовый катализатор и гранулированный алюмохромовый катализатор, предварительно измельченный на шаровой мельнице и имеющий зерновой состав, мас.%: мельче 1,025 мм 99,9; мельче 0,315 мм 94,7; мельче 0,071 мм 61,9.
Все показатели свойств минерального порошка соответствуют ГОСТ Р 52129-2003: пористость, % не более 35, набухание образцов из смеси порошка с битумом, % не более 2,5, водостойкость образцов из смеси порошка с битумом, % не более 0,7, показатель битумоемкости, г не более 80, влажность, % по массе не более 1,0.
Природный песок соответствует ГОСТ 8736-93, щебень из плотных горных пород фракции 5-20 мм соответствует ГОСТ 8267-93.
В качестве связующего использовали битум дорожный класс БНД, ГОСТ 22245-90.
Способ приготовления асфальтобетонной смеси заключается в смешении нагретых минеральных материалов (щебень, природный песок, минеральный порошок) до 160-170°C, введении вязкого битума и перемешивании его с минеральными материалами в нагретом состоянии.
Приготовили составы асфальтобетонных смесей по рецептурам, приведенным в табл.1. Изготовление и испытания образцов проводили согласно ГОСТ 12801-98. Результаты испытаний образцов асфальтобетонных смесей представлены в табл.2.
| Таблица 1 | ||||||
| Состав смеси | Прототип | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 |
| Щебень | - | 51,1 | 48,0 | 40,2 | 32,0 | 30,4 |
| Природный песок | 77 | 39,4 | 40,0 | 43,8 | 48,3 | 50,3 |
| Битум дорожный | 6,1 | 5,2 | 5,6 | 6,3 | 7,2 | 7,6 |
| Отработанный | ||||||
| алюмохромовый катализатор | - | 4,3 | 6,4 | 9,7 | 12,5 | 11,7 |
| Модифицированный | ||||||
| минеральный порошок, | 16,9 | - | - | - | - | - |
| в т.ч.: | ||||||
| известняк | 15,21 | - | - | - | - | - |
| алюминатсодержащий шлам | 1,69 | - | - | - | - | - |
| Таблица 2 | ||||||
| Показатели | Прототип | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 |
| Плотность, г/см | 2,34 | 2,31 | 2,34 | 2,35 | 2,34 | 2,28 |
| Водонасыщение, об.% | 0,73 | 2,59 | 2,56 | 0,7 | 1,98 | 6,14 |
| Набухание, об.% | 0,0 | 0,9 | 0,0 | 0,0 | 0,0 | 1,2 |
| Предел прочности при | ||||||
| сжатии, мПа, | ||||||
| при температуре 20°C | 5,1 | 4,0 | 5,1 | 5,3 | 5,3 | 3,5 |
| 50°C | 2,7 | 2,0 | 2,7 | 2,9 | 2,7 | 1,8 |
| Коэффициент водостойкости | 1,02 | 0,9 | 1,05 | 1,1 | 1,02 | 0,8 |
На основании полученных результатов можно заключить, что образцы асфальтобетонных смесей, в состав которых входит отработанный алюмохромовый катализатор, имеют показатели физико-механических свойств лучше, чем прототип. В рецептурах смеси оптимальное количество алюмохромового катализатора должно быть в пределах 6,4÷12,5 мас.% (образцы 2-4). Уменьшение или увеличение содержания катализатора в смеси приводит к снижению физико-механических показателей: водонасыщения и коэффициента водостойкости (образцы 1-5).
Асфальтобетонная смесь, содержащая битум дорожный, минеральный порошок и наполнитель - щебень и природный песок, отличающаяся тем, что в качестве минерального порошка содержит отход производства мономеров - отработанный алюмохромовый катализатор при следующем соотношении компонентов смеси, мас.%:
| Битум дорожный | 5,6-7,2 |
| Отработанный алюмохромовый катализатор | 6,4-12,5 |
| Щебень | 32,0-48,0 |
| Природный песок | остальное |
