Способ получения минерального порошка для асфальтобетонной смеси



Способ получения минерального порошка для асфальтобетонной смеси
Способ получения минерального порошка для асфальтобетонной смеси
Способ получения минерального порошка для асфальтобетонной смеси

 


Владельцы патента RU 2506238:

федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Белгородский государственный технологический университет им. В.Г. Шухова" (RU)

Изобретение относится к области дорожного строительства, а именно к производству дорожно-строительных материалов, и может быть использовано при устройстве и ремонте покрытий автомобильных дорог. Технический результат: расширение номенклатуры сырьевых материалов для производства наполнителей асфальтовяжущего за счет применения широко распространенного сырья, к которому относятся алюмосиликатные породы осадочной толщи. Способ получения минерального порошка для асфальтобетонной смеси заключается в термической обработке нетрадиционного сырья, представляющего собой полиминеральные алюмосиликатные породы, при температуре 500-600°С, а полученные продукты диспергируют для получения тонкодисперсных наполнителей. 2 н.п. ф-лы, 2 табл., 2 ил.

 

Изобретение относится к области дорожного строительства, а именно к производству дорожно-строительных материалов, и может быть использовано при устройстве и ремонте покрытий автомобильных дорог.

Известна битумоминеральная композиция [пат. РФ №2324667, МПК С04В 26/26, С04В 14/12; опубл. 20.05.2008], включающая битумное вяжущее и пористый минеральный заполнитель - керамзитовый песок фракции 0,14-5,00 мм и минеральный наполнитель. В качестве минерального наполнителя содержит пористый минеральный наполнитель - керамзитовую пыль фракции менее 0,14 мм при следующем соотношении компонентов, мас.%: битумное вяжущее - нефтяной дорожный битум - 12,0-13,0; керамзитовый песок фракции 0,14-5,00 мм - 66,0-70,0; керамзитовая пыль - остальное.

Известна битумоминеральная композиция, включающая вяжущее - нефтяной дорожный битум, минеральный заполнитель - дробленый песок из плотных горных пород фракций 0,16-5,00 мм и минеральный наполнитель, отличающаяся тем, что в качестве минерального наполнителя содержит смесь отсевов дробления керамзита фракций менее 0,16 мм и известнякового минерального порошка при следующем соотношении компонентов, мас.%: битумное вяжущее - нефтяной дорожный битум 7,0-7,8; дробленый песок из плотных горных пород 73,7; минеральный наполнитель - отсевы дробления керамзита 7,3-7,5; известняковый минеральный порошок - остальное [заявка №2010121257 от 25.05.2012, МПК С04В 26/26; опубл. 27.11.2011].

Наиболее близким техническим решением, принятым за прототип, является способ приготовления асфальтобетонной смеси [пат. РФ №2336240, МПК С04В 26/26; опубл. 20.10.2008], заключающийся в том, что в качестве вяжущего берут битумно-вермикулитовую композицию, которую получают путем обжига тонкомолотой породы из группы гидрослюд, отделением вспученного вермикулита фракции 0,6-1 мм, смешиванием с минеральным порошком, щебнем, кварцевым песком и разогретым битумом. Тонкомолотую породу из группы гидрослюд обжигают совместно с минеральным порошком, в качестве которого берут мелкодисперсный немолотый кварцевый песок - отход угледобычи с фракцией менее 0,315 мм и фракцией 0-0,07 мм после обжига - 70-72 мас.%, причем в его состав дополнительно вводят до недостающего примеси пылевидного известняка 2,5-3,5 мас.% (в пересчете на СаО) от массы обожженного кварцевого песка, щебень берут из известняка, вспученного вермикулита 1,4-1,6 мас.% от массы вяжущего и обожженного кварцевого песка 9,4-9,9 мас.%.

Общими недостатками данных технических решений является то, что они направлены на применение конкретных материалов и отходов промышленности, имеющих локальное распространение и ограниченные запасы и, кроме того, находящих широкое применение для производства других видов строительных материалов и в других отраслях промышленности в целом. Стоит отметить, что для получения керамзита и вспученного вермикулита требуются значительные затраты топлива для обеспечения температуры обжига ≥1000°С, необходимой для вспучивания, что значительно повышает стоимость минерального порошка на основе данных материалов.

К недостаткам последнего аналога (прототипа) также следует отнести применение дополнительных технологических операций при получении битумоминеральной композиции.

Заявляемое изобретение направлено на расширение номенклатуры сырьевых материалов для производства наполнителей асфальтовяжущего за счет применения широко распространенного сырья, к которому относятся алюмосиликатные породы осадочной толщи.

Технический результат достигается за счет того, что в способе получения минерального порошка для асфальтобетонной смеси термическую обработку нетрадиционного сырья, представляющего собой полиминеральные алюмосиликатные породы, осуществляют при температуре 500-600°С, а полученные продукты диспергируют для получения тонкодисперсных наполнителей.

Возможность получения наполнителей битумоминеральных композиций изучали на примере алюмосиликатных пород палеозойских, нижнемезозойских, верхнемеловых и кайнозойских отложений Южного Урала, приуроченных к угленосным пластам. Эти породы не удовлетворяют требованиям нормативных документов в качестве сырья для производства вяжущих и керамических материалов, и их не рассматривают как полезные ископаемые, запасы их не утверждены Государственной комиссией по запасам полезных ископаемых. Взятые образцы представляют собой преимущественно глинистые образования (пробы №6, 7), а также полиминеральные породы с включениями кремнистых органогенных остатков (проба №4, 5) и примесями углистого вещества (пробы №1-3) (табл.1).

Исходя из минерального и химического составов все пробы можно условно разделить на 2 группы, отличающиеся численным соотношением Al2O3/SiO2. Учитывая состав и особенности исследуемых пород, можно выделить 4 подгруппы (см. табл.1): с высоким соотношением Al2O3/SiO2 с примесями углистого вещества (пробы №1-3); с высоким соотношением Al2O3/SiO2 преимущественно глинистого состава (№6, 7); с низким соотношением Al2O3/SiO2 преимущественно глинистого состава (№4); с низким соотношением Al2O3/SiO2 с высоким содержанием опала (№5).

Алюмосиликатное сырье представляет собой агрегаты из высокодисперсного вещества, имеющего высокую размолоспособность, которая зависит от минерального состава.

Особенности минерального состава пород осадочной толщи, заключающиеся в значительном содержании слоистых алюмосиликатов, отрицательным образом влияют на физико-механические характеристики асфальтовых вяжущих, наполненных исходными минеральными порошками (табл.2). В частности прочность при насыщении водой снижается на 39-55%. Наличие гидрофильной глинистой составляющей также объясняет высокие значения набухания образцов (от 9,3 до 19,4%). Таким образом, установлены численные значения физико-механических характеристик асфальтовяжущего на минеральных порошках из исходного алюмосиликатного сырья осадочной толщи, которое, как известно, оказывает негативное влияние на свойства. Наличие органических примесей в виде углистого вещества значительно повышает водостойкость асфальтовяжущего, однако несколько ухудшает показатели набухания.

В связи с вышеизложенным, задачей заявляемого изобретения является повышение эффективности использования алюмосиликатных пород осадочной толщи в качестве минеральных порошков для асфальтовяжущих путем снижения гидрофильности глинистых минералов и увеличения адсорбционной активности за счет термической обработки. Ожидается, что такая модификация позволит перевести слоистые алюмосиликаты различного состава и степени гипергенного преобразования в гомогенизированные по составу и строению сырьевые материалы, обладающие постоянством физико-механических свойств при воздействии воды.

Согласно имеющимся представлениям, при термической обработке материалов должна происходить активация материала, заключающаяся в увеличении, в том числе, его адсорбционной активности. В частности, ранее проведенными исследованиями по изучению процессов адсорбции на гидравлически активных горелых породах Кузбасса и модельных системах с известными химико-минералогическим составом и температурой обжига установлено, что наибольшая величина адсорбции наблюдается у глинистых материалов, обработанных при температуре 500°С, при повышении температуры обжига с 500 до 1000°С она снижается [Книгина Г.И. Строительные материалы из горелых пород / Г.И.Книгина. - М., Стройиздат, 1966. - 208 с.] [1].

В связи с вышеизложенным был выбран интервал обработки 400-600°С и изучались свойства наполнителей, полученных из сырья, обработанного при температурах 400, 500 и 600°С.

Согласно полученным данным, термическая обработка сырьевых материалов вызывает изменение минерального состава и, как следствие, характера поверхности и распределения центров адсорбции. По данным рентгенофазового и ИК-спектроскопического анализов после обработки при температурах 500-600°С происходит трансформация кристаллической структуры слоистых алюмосиликатов, преимущественно каолинита, в каркасные минералы группы цеолитов, в частности фоязита. Это подтверждается тем фактом, что после термического воздействия на данный алюмосиликатный материал происходит существенное уменьшение, вплоть до полного исчезновения, каолинитовой составляющей. За счет этого происходит рост количества скрытокристаллических фаз, значительную часть которых составляют мелкодисперсные каркасные алюмосиликаты.

Таким образом, предложен способ модифицирования некондиционного алюмосиликатного сырья осадочной толщи для получения качественных асфальтовых вяжущих, заключающийся в термической обработке исходных материалов и их последующей механической активации. Изучение состава и характеристик минеральных порошков после разной степени температурного воздействия позволило в качестве оптимальной выбрать температуру 500-600°С. В результате образуются гомогенизированные по составу и строению сырьевые материалы, обладающие структурной стабильностью в присутствии воды.

При меньшей температуре обработки не достигается необходимый эффект по получению продуктов с постоянными физико-механическими свойствами при воздействии воды. Модификация при большей температуре приведет к дополнительным затратам на электроэнергию и топливо, а также появлению других минералов, которые исходя из литературных данных вызывают снижение адсорбционной активности [1].

Перестройка структуры слоистых алюмосиликатов приводит к положительному изменению в показателях физико-механических свойств асфальтовых вяжущих. Максимальный эффект от обработки наблюдается на показателях водостойкости и набухания - коэффициент водостойкости на образцах глинистых материалов возрастает в 1,5-2 раза (рис.1, пробы №4, 6, 7, отношение Al2O3/SiO2=0,14-0,34), а набухание снижается в 3,9-8,8 раз (рис.2). Это становится возможным за счет, во-первых, трансформации глинистых минералов, во-вторых, более высокого сцепления битума с минеральной подложкой, достигаемого благодаря наличию на поверхности модифицированных наполнителей активных центров Льюиса.

В результате термической обработки различногое по минеральному и химическому составам сырья в интервале температур 500-600°С формируются продукты с близкими свойствами, на поверхности которых имеется значительное количество высокореакционных центров. Данное положение подтверждается полученными данными определения физико-механических свойств асфальтовяжущих с применением минеральных порошков из алюмосиликатного сырья, согласно которым показатели водостойкости для всех термически модифицированных наполнителей находится в интервале 0,9-1, а набухание - в интервале 2-3% (рис.1, 2). Описанные характеристики при этом удовлетворяют требованиям ГОСТ Р 52129-2003.

Необходимо отметить, что термическая обработка ведет к увеличению удельной поверхности минеральных порошков и пористости за счет постепенной дегидратации глинистых минералов, перестройки их структуры и появления высокодисперсных новообразований.

Высокая дисперсность и развитая морфология поверхности частиц минерального порошка из алюмосиликатного сырья, объясняющие в том числе большие показатели битумоемкости и расхода битума, способствуют высокой структурообразующей способности полученных наполнителей. Большое количество контактов между частицами минерального порошка и органического вяжущего способствует переводу битума в структурированное состояние.

1. Способ получения минерального порошка для асфальтобетонной смеси, заключающийся в термической обработке нетрадиционного сырья, отличающийся тем, что термическую обработку нетрадиционного сырья, представляющего собой полиминеральные алюмосиликатные породы, осуществляют при температуре 500-600°С, а полученные продукты диспергируют для получения тонкодисперсных наполнителей.

2. Минеральный порошок для асфальтобетонной смеси, отличающийся тем, что получен способом по п.1.



 

Похожие патенты:
Изобретение относится к промышленности дорожно-строительных материалов, а именно к составам смесей для изготовления асфальтобетона, который может быть использован при устройстве оснований и покрытий автомобильных дорог, аэродромов, мостов.

Изобретение относится к области дорожно-строительных материалов и может быть использовано для устройства покрытий дорог, тротуаров, мостового полотна, искусственных сооружений.

Изобретение относится к дорожному строительству, а именно к технологии приготовления асфальтобетонных смесей для устройства верхнего и нижнего слоев покрытий автомобильных дорог.

Изобретение относится к области дорожно-строительных материалов и может быть использовано для устройства оснований и нижних слоев покрытий автомобильных дорог и аэродромов во всех климатических зонах.
Изобретение относится к области дорожных строительных материалов, в частности к переработке отходов ремонта мягких кровель с получением битумного вяжущего, и может быть использовано при приготовлении асфальтобетонных смесей.

Изобретение относится к органической химии, а именно к синтезу 1-(22-aлкилимидaзoлинил-1l)-2-[(22-aлкилимидaзoлинил-1l)пoли(этилeн-N-алканоиламидо)]этана, обладающего способностью повышать адгезию битумов к минеральным материалам, которые могут быть использованы в промышленном и дорожном строительстве при устройстве автомобильных дорог, аэродромов, кровель, гидроизоляционных покрытий и т.п.
Изобретение относится к дорожному строительству, а именно к технологии приготовления щебеночно-мастичных асфальтобетонных смесей для устройства верхнего слоя покрытия автомобильных дорог.
Изобретение относится к дорожно-строительным материалам, в частности к полимерасфальтобетонной смеси. .
Изобретение относится к области производства строительных материалов и касается составов дегтебетонных смесей, которые могут быть использованы для устройства и ремонта дорог, тротуаров.
Изобретение относится к области дорожно-строительных материалов и может быть использовано для устройства покрытий автомобильных дорог, городских улиц и площадей, дорог промышленных предприятий во всех климатических зонах.
Изобретение относится к дорожно-строительным материалам, в частности к горячим мелкозернистым асфальтобетонным смесям, и может быть использовано для изготовления плотного асфальтобетона темно-коричневого цвета, применяемого для устройства верхних слоев автомобильно-дорожных покрытий в районах I, II и частично III дорожно-климатических зон, характеризующихся холодным и влажным климатом. Асфальтобетонная смесь содержит минеральный наполнитель, включающий песок, и битум. Дополнительно смесь включает пыль системы газоочистки электропечи ДСП-60 производства черной металлургии с размером зерен менее 7·10-5 м, щебень и отсев дробления щебня при следующем соотношении компонентов, мас.%: щебень - 40,5-45,5; песок - 29,0-30,0; отсев дробления щебня - 15,0-18,5; битум марки БНД 90/130 - 6,0-6,3; пыль системы газоочистки электропечи ДСП-60 производства черной металлургии - 4,0-5,0. Технический результат: удешевление смеси при приемлемой прочности при сжатии дорожного покрытия, расширение средств дорожно-строительных материалов. 3 табл.
Изобретение относится к промышленности дорожно-строительных материалов, а именно к составам смесей для изготовления асфальтобетона, который может быть использован при устройстве оснований и покрытий автомобильных дорог, аэродромов, мостов. Асфальтобетонная смесь, включающая известняковый щебень фракции 0-5 мм и связующее, модифицированное структурирующей добавкой, содержит в качестве связующего битум марки БНД 90/130, в качестве структурирующей добавки - высушенный при 110°C и механоактивированный до удельной поверхности 16,9 м2/г цеолит при следующем соотношении компонентов, мас.%: указанный щебень 93, указанный битум 6,3, указанный цеолит 0,7. Технический результат - повышение прочности. 3 табл.

Изобретение относится к способу и устройству для производства асфальтовой смеси и направлено, в особенности, на повторное использование снятого асфальта и повышение эффективности производства асфальта посредством экономии сырья и тепловой энергии. Способ производства асфальтовой смеси, при котором снятый асфальт в виде асфальтовой крошки и/или новый материал в форме зернистых заполнителей вместе или по отдельности нагреваются и высушиваются в барабанных установках и затем в смесительной установке смешиваются с битумом, образуя пригодную для укладки асфальтовую смесь. Причём смешивание нагретой и высушенной асфальтовой крошки и/или зернистых заполнителей производится в газообразной среде с низким содержанием кислорода, содержание кислорода в которой составляет максимум 10%. Высушивание и нагревание асфальтовой крошки и/или зернистых заполнителей производится в барабанных установках при помощи газов с низким содержанием кислорода, которые имеют температуру в диапазоне от 500 до 1000°С, и затем осуществляется перемещение в смесительную установку. Перемещение и смешивание также производятся в газообразной среде с низким содержанием кислорода, причем в систему подачи и смесительную установку направляются холодные газы с низким содержанием кислорода, имеющие температуру в диапазоне примерно от 20 до 150°С, или охлажденные газы с низким содержанием кислорода, имеющие температуру в диапазоне примерно от 150 до 300°С, и бункеровка нагретой и высушенной асфальтовой крошки и/или зернистых заполнителей перед смешиванием с битумом и/или бункеровка готовой к укладке асфальтовой смеси также производится в газообразной среде с низким содержанием кислорода. Также описано устройство для производства асфальтовой крошки. 2 н. и 26 з.п. ф-лы, 12 ил.
Изобретение относится к области строительного производства в автодорожной отрасли и может быть применено при изготовлении дорожных покрытий при использовании щебеночно-кварцевых асфальтобетонов. Способ упрочнения асфальтового дорожного покрытия углеродным наноматериалом включает использование асфальтобетонной смеси, содержащей щебень, отсев щебня, песок и нефтяной битум марки БНД 90/130. Причем нефтяной битум модифицирован углеродными нанотрубками в количестве 0,005% от массы битума и модифицирование нефтяного битума углеродными нанотрубками осуществляют при ультразвуковом воздействии. Результатом является улучшение прочности и упругости получаемого асфальтового покрытия, а также повышение водостойкости, теплостойкости и морозостойкости и расширение температурного диапазона его укладки в области отрицательных температур. 1 пр.
Изобретение относится к составам минерального порошка и может быть использовано для получения асфальтобетонной смеси. Технический результат - повышение водостойкости, адсорбционной активности. Минеральный порошок для асфальтобетонной смеси, активированный измельчением природного сырья, в качестве природного сырья содержит магнийсиликатную породу - троктолит, а измельчение осуществляется в стержневой вибрационной установке в течение 10 мин до зернового состава, мас.%: менее 1,25 мм - 100; менее 0,315 мм - 93,6; менее 0,071 мм - 82,2. 3 табл.
Изобретение относится к составам минерального порошка и может быть использовано для получения асфальтобетонной смеси. Технический результат - повышение водостойкости. Минеральный порошок для асфальтобетонной смеси, активированный измельчением природного сырья, в качестве природного сырья содержит магнийсиликатную породу - верлит, а измельчение осуществляется в стержневой вибрационной установке в течение 13 минут до зернового состава, мас.%: менее 1,25 мм - 100; менее 0,315 мм - 94,2; менее 0,071 мм - 84,8. 3 табл.
Изобретение относится к дорожному строительству, в частности к производству минерального порошка для асфальтобетонной смеси. Технический результат - повышение гидрофобности минерального порошка, снижение набухания порошка и повышение предела прочности асфальтобетона на его основе. Минеральный порошок для асфальтобетонной смеси, включающий поверхностно-активное вещество, гидрофобизатор и минеральный компонент, в качестве минерального компонента содержит муку карбонатных пород, в качестве поверхностно-активного вещества - продукт переработки соапстока кислотно-катализируемым гидролизом с кислотным числом от 100 до 140 единиц и тяжелый вакуумный гудрон в качестве гидрофобизатора при соотношении компонентов, масс.%: продукт переработки соапстока 0,7-1,8, тяжелый вакуумный гудрон 1,0-1,6, минеральный компонент - остальное. 2 табл.
Изобретение относится к способу приготовления асфальтобетона для дорожного строительства с использованием продукта утилизации нефтяного шлама в качестве добавки. В способе приготовления асфальтобетонной смеси путем смешивания нагретых минеральных компонентов, битума и добавки с использованием нефтяного шлама, в качестве добавки используют мелкодисперсный порошок, полученный интенсивным перемешиванием рабочего агента с нефтяным шламом при их соотношении 1,5:1 с добавлением воды для полного гашения извести, обработкой полученного продукта углекислым газом в течение 10-15 мин и выдержкой в герметичных условиях 18-30 ч, где рабочий агент получен смешением, мас.%: животного жира 1-3, адсорбента, полученного пиролизом изношенных автомобильных покрышек при 850-1100°C с последующим отделением металлического корда и измельчением до 10-3÷10-5 м, 18-22, негашеной извести, измельченной до 10-3÷10-5 м, остальное, при содержании битума 66-83% от массы указанной добавки, минеральные компоненты нагреты до 70-90°C, смесь битума с указанной добавкой - до 90-100°C, а смешение всех компонентов смеси осуществляют при нагреве до 140-170°C. Технический результат - улучшение показателей асфальтобетонной смеси по водостойкости и водонасыщению. 1 табл., 4 пр.
Изобретение относится к промышленности дорожно-строительных материалов, а именно к составам смесей для изготовления асфальтобетона, который может быть использован при устройстве оснований и покрытий автомобильных дорог, аэродромов, мостов. Асфальтобетонная смесь включает в качестве минерального материала известняковый щебень фракции 0-5 мм, в качестве связующего битум марки БНД 90/130, а в качестве структурирующей добавки механоактивированный сапропель. Соотношение компонентов следующее, мас.%: известняковый щебень фракции 0-5 мм - 93, нефтяной вязкий битум - 6,3, механоактивированный сапропель - 0,7. Полученный асфальтобетон обладает улучшенным комплексом прочностных свойств. 3 табл.
Изобретение относится к способу приготовления асфальтобетона для дорожного строительства с использованием продукта утилизации нефтяных шламов в качестве добавки. Способ приготовления асфальтобетонной смеси путем смешивания нагретых минеральных компонентов, битума и добавки с использованием нефтяного шлама, отличающийся тем, что в качестве добавки используют мелкодисперсный порошок, полученный интенсивным перемешиванием рабочего агента с нефтяным шламом при их соотношении 1,5:1 с добавлением воды для полного гашения извести, где рабочий агент получен смешением, мас.%: животного жира 1-3, адсорбента - термически обработанной рисовой лузги 18-22, негашеной извести, измельченной до 10-3÷10-5 м, - остальное при содержании битума 67-84% от массы указанной добавки, минеральные компоненты нагреты до 70-90°C, смесь битума с указанной добавкой - до 90-100°C, а смешение всех компонентов смеси осуществляют при нагреве до 140-170°C. Технический результат - расширение ассортимента асфальтобетонных смесей. 4 пр., 1 табл.
Наверх