Способ утилизации отработанного асфальтобетона


 


Владельцы патента RU 2607834:

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Тульский государственный университет" (ТулГУ) (RU)

Изобретение относится к способам утилизации отходов отработанных строительных материалов и может найти применение в качестве заполнителей и модифицирующих добавок для бетонов дорожного строительства: бордюрных камней, тротуарных плит, покрытия нижних оснований дорог. Технический результат - удешевление и упрощение процесса утилизации отработанного асфальтобетона путем отделения минеральной фазы (щебня, песка, микронаполнителя) от органической фазы (битумосодержащей), и расширение области применения разделенных фаз в качестве модифицирующей добавки и заполнителей в составе цементосодержащих бетонов. Способ утилизации отработанного асфальтобетона заключается в том, что отделяют минеральную фазу, такую как щебень, песок, микронаполнитель, от органической фазы химическим путем введением в отработанный дробленый асфальтобетон керосина, взятого в соотношении по массе: отработанный асфальтобетон, в пересчете на битум, к керосину, как 1:2, 3 с последующей выдержкой в течение суток и перемешиванием, все содержимое в смесителе сливают на сито с диаметром ячеек 0,08 мм и прошедший через сито раствор битума в керосине с плотностью 0,8 г/см3 принимают в качестве модифицирующей добавки бетонов с расходом от 2-4% от массы цемента, а к минеральной фазе добавляют цемент из расчета проектируемой марки бетонов. 1 табл.

 

Изобретение относится к способам утилизации отходов отработанных строительных материалов и может найти применение в качестве заполнителей и модифицирующих добавок для бетонов дорожного строительства: бордюрных камней, тротуарных плит, покрытия нижних оснований дорог.

Известен способ получения жидкого модификатора на основе побочного продукта и ПАВ, получаемого в процессе крекинга нефти, приведенного в работе (см. Научно-технический реферативный сборник. Серия 11. Использование отходов, попутных продуктов в производстве строительных материалов и изделий. Охрана окружающей среды. Выпуск 7; М. 1986; конкретно с. 18).

В известной работе (аналоге) добавку (эмульсию) готовят путем эмульгирования олигомера пиперилена (ОП) в воде в присутствии известных эмульгаторов ОП-7 (ГОСТ 8433-81) или канифольного мыла, взятых в соотношении по массе ОП: Вода:ОП-7 как 49:94:2.

Для проверки эффективности действия жидкой добавки (эмульсии) известным способом были приготовлены цементно-песчаные бетонные смеси, из которой формировались образцы бетона 15×15×15 см и 16×4×4 см, причем по традиционной технологии, с последующим твердением в камере пропаривания по режиму: 6 ч - изотермический прогрев; 3 ч - подъем температуры до 70°С; 6 ч - изотермический прогрев при 70°С; 3 ч - охлаждение в закрытой камере. Вторая партия опытных образцов хранилась в камере нормального твердения - 28 суток.

Сопоставительный анализ эффекта положительного эффекта влияния добавки "ОП" на прочность при сжатии после пропаривания и нормального твердения (см. табл. №5, стр. 19 аналога) показал, что наилучший эффект действия добавки "ОП" на прочность при сжатии достигается в процессе пропаривания, причем оптимальным составом является состав бетонной смеси Ц:П:В:ОП, как 1:4,45:0,4:0,01. Прочность при сжатии составила 44,6 МПа, при изгибе - 5,16 МПа.

При нормальном твердении прочность для данного состава составила: при сжатии - 18,2 МПа, при изгибе - 1,19 МПа.

Наряду с достоинствами способа приготовления добавки (утилизируется побочный продукт термической переработки (крекинга) нефти; простая технология приготовления, т.к. не требует расходов теплозатрат, энергозатрат и механических затрат, высокая прочность после пропаривания), имеются и недостатки, такие как:

1. Низкая прочность цементно-песчаного бетона после 28 суток нормального твердения, т.е. прочность на сжатие не более 18,2 МПа при расходе ПЦ-Д0 с маркой М500-400 кг/м3. Т.е. добавка эффективно действует при нагревании бетонной смеси, что ограничивает область применения, т.к. не все заводы имеют камеры пропаривания.

2. Недостаточная степень пластификации, т.к. требуется В/Ц=0,4, что ограничивает применение формования методом вибропрессования.

Наиболее близкий способ утилизации отработанного асфальтобетона приведен в патенте РФ 2329349 МПК8 Е01С 19/10 "Способ регенерации асфальтобетона".

Способ регенерации асфальтобетона, включающий измельчение дробленого асфальтобетона, причем измельчение асфальтобетона проводят в электромагнитном измельчителе с использованием рабочих тел в переменном магнитном поле напряженностью 35-60 кА/м и частотой от 35 до 100 Гц, причем соотношение общей массы дробленого материала асфальтобетона к массе рабочих тел составляет от 1:3 до 1:15 соответственно, при этом в процессе измельчения удаляют образующийся минеральный порошок с размером частиц менее 1,0 мм, после чего полученную смесь продуктов разделяют по фракциям на образовавшиеся в измельчителе составляющие асфальтобетона: щебень, песок и минеральные частицы, активированные (пропитанные) битумом в результате его перераспределения с дробленым асфальтобетоном, которые смешивают с добавлением битума.

В качестве рабочих тел используют постоянные магниты диаметром от 5 до 20 мм.

Основное достоинство способа заключается в утилизации и сохранении материального природного сырья для производства асфальтобетона и, соответственно, снижение себестоимости 1 м2 асфальтобетона, а также разделение измельченного материала на составляющие фазы: щебень, песок и минеральные частицы, пропитанные битумом.

Наряду с достоинством известного способа имеются и недостатки, заключающиеся в сложной технологии отделения минеральной фазы (щебня, песка) от битумсодержащего материала; требуется большой расход электроэнергии, дорогостоящее оборудование.

Задачей изобретения является удешевление и упрощение процесса утилизации отработанного асфальтобетона путем отделения минеральной фазы (щебня, песка, микронаполнителя) от органической фазы (битумосодержащей), и расширение области применения разделенных фаз в качестве модифицирующей добавки и заполнителей в составе цементосодержащих бетонов.

Для реализации задачи в способе утилизации отработанного асфальтобетона, направленного на отделение минеральной фазы (щебня, песка, микронаполнителя) от органической фазы (битумсодержащей), отделение указанных фаз осуществляют химическим путем - введением в отработанный дробленый асфальтобетон керосина, взятого в соотношении по массе: отработанный асфальтобетон (в пересчете на битум) к керосину, как 1:2, 3 с последующей выдержкой в течение суток с периодическим перемешиванием и, в конце последней стадии перемешивания, все содержимое в смесителе (минеральная фаза + раствор битума в керосине) сливают на сито с диаметром ячеек 0,08 мм и прошедший через сито раствор битума в керосине с плотностью 0,8 г/см3 принимают в качестве модифицирующей добавки бетонов с расходом от 2-4% от массы цемента, а к минеральной фазе добавляют цемент из расчета проектируемой марки бетонов.

Реализация предлагаемого способа приготовления модифицирующей добавки для бетонов осуществлена в три этапа.

Пример реализации 1. В начале было определено содержание массы битума в отработанном асфальтобетоне, содержащем в себе помимо битума минеральную фазу (щебень известняковый, песок кварцевый, известняковую минеральную добавку). Пробу отработанного асфальтобетона высушили до постоянной массы и измельчили до фракции 20 мм. В данную пробу массой mOA добавили керосин и выдержали одни сутки, осуществляя перемешивание через каждые 6 часов. На последней стадии перемешивания всю смесь слили на вибросито с диаметром отверстий 0,08 мм и после прохождения раствора битума в керосине через сито в сборную емкость оставшийся на сите минеральный остаток (щебень, песок и минеральная дисперсная добавка) промыли водой на том же сите, причем промывные воды отводили в канализацию, а промытый минеральный остаток на сите высушили до постоянной массы и взвесили. Количество битума mБ определили по разности масс между сухим отработанным асфальтобетоном (mOA) и массой сухой минеральной составляющей (mM), т.е.

mБ=mOA-mM,

где mБ - масса сухого битума в сухом отработанном асфальтобетоне;

mOA - масса сухого отработанного асфальтобетона;

mM - масса сухой минеральной фазы (щебень, песок, минеральная добавка).

Количество битума по отношению к массе введенного керосина, в составе опытной пробы, в масс. %, составило 30%, а керосина 70%, или в соотношении по массе битум:керосин - 1:2, 3. Плотность раствора битума в керосине, т.е. плотность модифицирующей добавки составила 0,79 г/см3. Чтобы получить плотность 0,8 г/см3, в раствор ввели небольшое количество чистого битума.

Пример реализации 2. На данном этапе, опыт проводили аналогично первому опыту, но с той лишь разницей, что отработанный асфальтобетон не сушили, а дозу асфальтобетона увеличили на величину процента влажности. Для этого из первоначального массива отработанного дробленого асфальтобетона, имеющего переменную фракцию размером от 3 до 70 мм, для опыта отобрали пробу размером фракции до 20 мм. Процесс отделения битума осуществляли после выдержки в одни сутки, причем опыт проводили в модельной металлической мешалке (модель типа смесителя БС - гравитационный бетоносмеситель) с принципом работы бетоносмесителя, способного вращаться вокруг своей оси, что способствовало перемешиванию через каждые 6 часов с перерывами выдержки по 2 часа. Отделив раствор битума в керосине и пропустив через сито с диаметром ячеек 0,08 мм, плотномером была замерена плотность раствора, которая составила 0,801 г/см3. Чтобы получить плотность 0,8 г/см3, в раствор ввели небольшое количество керосина. Полученный раствор битума в керосине с плотностью, равной 0,8 г/см3 был принят для дальнейшей реализации поставленной задачи.

Пример реализации 3. Установление оптимального состава модифицирующей добавки ("БИК") для бетонов.

Для сопоставительного анализа было приготовлено три состава мелкозернистого бетона, конкретно:

- бетонная мелкозернистая смесь без модифицирующей добавки (контр. состав №1 табл. 1);

- состав бетонной смеси с предлагаемой добавкой - раствор битума в керосине (индекс "БИК"), плотностью 0,8 г/см3 (№2 табл. 1);

- состав бетонной смеси с модифицирующей (гидрофобизующей) жидкой добавкой, применяемой для бетонов "Пурколор". В состав бетонной смеси ввели предельно рекомендуемое количество добавки, т.е. 1% от массы бетона.

В таблице 1 приведены составы указанных опытных смесей и влияния модифицирующей добавки на прочность.

Для сопоставления эффекта действия предлагаемой модифицирующей добавки принят жидкий модификатор "Пурколор", обладающий, как и предлагаемая добавка "БИК", гидрофобизующими свойствами.

Вывод: Рекомендуемый расход добавки "БИК" составляет 2-5% от массы цемента.

Выводы к результатам испытаний образцов на сжатие с добавлением модифицирующей добавки "БИК".

Из данных, приведенных в таблице 1, видно:

1. Вибропрессованные образцы бетона без добавки "БИК" формуются неудовлетворительно: осыпаются грани и прочность при сжатии минимальна - 38,5 МПа (состав №1). Причина - низкая пластичность массы;

2. По мере добавления добавки "БИК", прочность увеличивается, начиная с состава №3, заканчивая составом №5. Расход добавки "БИК" составляет от 2 до 4% от массы цемента (Rсж=45,1 МПа до 54,8 МПа);

3. Оптимальный расход "БИК", соответствующий максимальной прочности при сжатии, составляет 4% от массы цемента (54,8 МПа);

4. По отношению к составу №1 (без добавки "БИК") под влиянием добавки "БИК" - прочность увеличилась на 6,6 МПа до 16,3 МПа или на 17,1-29,7%;

5. Состав №6 является запредельным, т.к. требуется повышенный расход керосина, т.е. экономически не целесообразен;

Физико-химическая сущность положительного влияния добавки на прочность заключается в двойном эффекте действия, а именно:

1. В гидрофобизирующем действии добавки "БИК", т.к. содержит в своем составе керосин, а положительное действие гидрофобизирующих добавок общеизвестно (см. А.А. Пащенко и др. Вяжущие материалы, стр. 283-284);

2. Разработанный способ получения добавки "БИК" на основе битума из отработанного асфальтобетона позволяет получать "наномодификатор", т.е. под действием растворителя (керосина), углеводородные молекулы битума CH2=CH2=СН2 распадаются на молекулы, более меньшего размера - СН2 вплоть до ионов углерода (С). Последний же, как известно, оказывает положительное влияние на пластичность бетонов и, соответственно, на прочность. Так, например, под влиянием углерода (см. модификатор "Таунит" - см. Жуков М.О. Исследование возможности применения модификаторов на основе углеродных наноструктур в технологии эффективных строительных материалов), прочность мелкозернистого бетона увеличивается до 20%.

Экономическая целесообразность способа объясняется упрощением процесса утилизации, который выделяется методом растворения из отработанного асфальтобетона. Поэтому цена такой модифицирующей добавки составляет 13000-16000 руб. за 1 тонну, в то время как цена других гидрофобизующих жидких добавок составляет не менее 30000 руб. за 1 тонну.

Способ утилизации отработанного асфальтобетона, заключающийся в том, что отделяют минеральную фазу, такую как щебень, песок, микронаполнитель, от органической фазы, отличающийся тем, что минеральную фазу отделяют химическим путем введением в отработанный дробленый асфальтобетон керосина, взятого в соотношении по массе: отработанный асфальтобетон, в пересчете на битум, к керосину, как 1: 2, 3 с последующей выдержкой в течение суток и перемешиванием через каждые 6 часов с перерывами выдержки по 2 часа, затем все содержимое в смесителе сливают на сито с диаметром ячеек 0,08 мм и прошедший через сито раствор битума в керосине с плотностью 0,8 г/см3 принимают в качестве модифицирующей добавки бетонов с расходом от 2-4% от массы цемента, а к минеральной фазе добавляют цемент из расчета проектируемой марки бетонов.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к горной промышленности и может быть использовано при подземной разработке месторождений с закладкой выработанного пространства твердеющими смесями на основе мелкодисперсного заполнителя, например хвостов обогащения.

Изобретение относится к области строительства, а именно к составам для инъекционного закрепления грунтов, преимущественно лессовых, в основании существующих и вновь строящихся зданий и сооружений.

Настоящее изобретение относится к применению капсулы в качестве добавки для гидравлической композиции, причем стенка капсулы содержит слой, содержащий водорастворимый полимер, включающий в себя пленкообразующий полимер, которым является поливиниловый спирт, имеющий температуру плавления от 155 до 185°C и скорость течения расплава больше чем 3,0 г/10 мин под 2,16 кг при 230°C, измеренные огласно способу, описанному в стандарте NFT 51-016, при этом добавка для гидравлической композиции находится в стенке капсулы.

Изобретение относится к составам мелкозернистых бетонных смесей, в том числе песчаных, используемых для изготовления бетонных и железобетонных изделий и конструкций.

Изобретение относится к области реконструкции строительных сооружений. Раствор для предварительного нагнетания в грунты оснований при устранении деформаций зданий и сооружений, содержащий смесь воды и сухих ингредиентов на минеральной основе при следующем соотношении, мас.%: микроцемент (типа микродур) 20-50; коллоидный кремнезем 5-15, гидратная известь Са(ОН)2 10-25; минеральный микронаполнитель, например карбонатная мука, 20-50; регулятор вязкости суспензии, например суперпластификатор С-3, до 2% от массы вяжущего; водоудерживающая добавка, например метилцеллюлоза, до 5% от массы вяжущего.

Настоящее изобретение раскрывает способ получения отвержденного изделия из гидравлической композиции, полученной смешиванием глицерина, цемента и воды, где гидравлическая композиция содержит сульфат-ион, при этом данный способ включает стадию 1 получения гидравлической композиции, так, что молярное соотношение сульфат-иона к глицерину, сульфат-ион/глицерин, составляет от 5,0 до 20, и содержание сульфат-иона составляет от 3,0 до 15 массовых долей на 100 массовых долей цемента; и стадию 2 выдерживания и отверждения гидравлической композиции, полученной на стадии 1.

Изобретение относится к составам сырьевых смесей, используемых в производстве бетона. Технический результат заключается в повышении прочности изделий.

Изобретение относится к способу и к композиции, используемым в операциях цементирования, в том числе к способу цементирования, который может включать обеспечение отверждаемой композиции, содержащей волластонит, пемзу, известь и воду, причем в упомянутой композиции волластонит может присутствовать в количественном диапазоне от примерно 25% до примерно 75% от общей массы волластонита и пемзы, а пемза может присутствовать в количественном диапазоне от примерно 25% до примерно 75% от общей массы волластонита и пемзы.

Изобретение относится к способу регулирования реакционной способности и времени желатинизации смесей смол и/или строительных растворов реакционноспособных смол на основе радикально-полимеризующихся соединений.

Изобретение относится к смеси сухого строительного раствора на основе по меньшей мере одного гидравлического и/или латентно-гидравлического связующего вещества, которая в приготовленном и свежем состоянии имеет свойства устойчивости против образования потеков, характеризующейся тем, что она содержит по меньшей мере один представитель диспергатора (а), выбранного из группы, включающей соединение, содержащее по меньшей мере разветвленный гребенчатый полимер, имеющий полиэфирные боковые цепи, конденсаты нафталинсульфонат-формальдегида и конденсаты меламинсульфонат-формальдегида в количестве от 0.01 до 5.0 мас.
Изобретение относится к мелкозернистой самоуплотняющейся бетонной смеси и может быть использовано для ремонтных работ и для замоноличивания стыков сборных железобетонных конструкций, в том числе преднапряженных: балок, опор, мостовых плит, густоармированных поверхностей и, в частности, для труднодоступных участков конструкций, где по технологии требуется повышенная текучесть на стадии применения и высокая ранняя прочность.

Изобретение относится к дорожному строительству и может быть использовано для устройства оснований и покрытий автомобильных дорог. Техническим результатом является повышение морозостойкости и прочности материалов из грунтовых, песчаных, и щебеночно-песчаных смесей, а также экономической эффективности строительства.

Изобретение относится к области получения фунгицидных добавок для защиты от биоповреждений микроорганизмами строительных материалов. Технический результат предлагаемого изобретения заключается в минимизации концентрации фунгицидной добавки - в составе керамического шликера, строительного раствора и т.д., при сохранении её свойств.

Изобретение относится к строительству автомобильных дорог и может быть применено для стабилизирования верхних рабочих слоев грунтовых оснований дорожных одежд.

Изобретение относится к строительным материалам и может быть использовано для изготовления изделий из бетона в гражданском и промышленном строительстве, а также при возведении сооружений специального назначения, например мостовых или дорожных.

Изобретение относится к строительным материалам и может быть использовано для изготовления изделий из бетона в гражданском и промышленном строительстве, а также при возведении сооружений специального назначения, например гидросооружений. Технический результат - повышение водонепроницаемости высокопрочного бетона.

Изобретение относится к области строительных материалов, а именно к добавке для гипсовых вяжущих, сухих строительных смесей, растворов и бетонов на их основе, применяемых в строительстве жилых и общественных зданий.

Изобретение относится к строительным материалам для изготовления изделий из бетона. Бетон песчаный включает портландцемент, кварцевый песок с модулем крупности 2,7-3,2, наполнитель, гиперпластификатор «Melflux 2651 F», воду, в качестве наполнителя использован шлам химической водоочистки (ШХВО), введена водоудерживающая добавка в виде микрокремнезема, при следующем соотношении компонентов, мас.%: портландцемент 16,7-18,4, кварцевый песок 68,4-70,0, ШХВО 1,2-2,5, микрокремнезем 0,8-2,8, гиперпластификатор «Melflux 2651 F» 0,08-0,09, вода 8,91-10,11, при этом удельная поверхность ШХВО составляет от 1200 до 1300 м2/кг.

Изобретение относится к строительным материалам и может быть использовано для изготовления изделий из бетона в гражданском и промышленном строительстве, а также при возведении сооружений специального назначения.

Высокопрочный бетон относится к строительным материалам и может быть использован для изготовления изделий из бетона в гражданском и промышленном строительстве, а также при возведении сооружений специального назначения.

Изобретение относится к строительной индустрии, а именно к получению модифицированного экономически выгодного тяжелого бетона на основе отходов доломитового производства.
Наверх