Минеральный порошок как средство стабилизации и армирования асфальтобетонных смесей. Минеральный порошок: разновидности и применение Монографии минеральный порошок для асфальтобетонных смесей

В нашей стране существуют специализированные компании, занимающиеся поставками минерального порошка. Качественная продукция производится с соблюдением строгих требований ГОСТ и реализуется по достаточно выгодным ценам. Главное – обратиться в правильную компанию, в которой можно купить минеральный порошок. Средняя стоимость тонны минерального порошка варьируется в пределах от 1000 до 1500 рублей. Крупные компании предлагают своим клиентам недорогие материалы по доступной цене, а также осуществляют доставку товара.

Обращаясь в организации с хорошей репутацией, вас обязательно должно устроить качество минерального порошка, а также его выгодной стоимостью и скоростью доставки. Лучше потратить лишнее время на поиск профессионалов, но найти наиболее выгодные условия.

Порошок для асфальтобетона

Минеральные порошки, предназначенные для работы с асфальтобетонными смесями, представляют собой каменную муку или пыль, которую производят посредством дробления доломитов и известняков. Это ключевые наполнители битумных смесей, которые применяются в процессе строительства дорог из асфальта.

Применение минерального порошка способствует улучшению основных характеристик покрытия. Рабочий материал становится более вязким, а также повышаются его адгезионные показатели. Соответственно, возрастает прочность, коррозионная и деформационная устойчивость асфальтобетонных дорожных покрытий.

Этот тип продукции имеет следующую маркировку «минеральный порошок мп 1». Его активно используют в строительных областях не только, как наполнитель для асфальтобетонных составов, но и в качестве наполнителя для кровельных материалов, добавок в сухие строительные и бетонные смеси.

Минеральный порошок может потребоваться в качестве:

• добавки в асфальтобетонные смеси;
• наполнителя для сухих смесей и кровельных материалов;
• кальциевого наполнителя при изготовлении комбикормов;
• добавки для бетонных смесей;
• раскислителя почв в с/х.

Сегодня в продаже можно найти активированный и неактивированный минеральный порошок. Для получения продукции с более высокими характеристиками при изготовлении в минеральный порошок добавляют ПАВ или битум из расчета 1 к 1. Это предотвращает впитывание воды частицами. При активации порошок становится неприхотливым в хранении и перевозке. Производители порошка гарантируют, что при соблюдении правил хранения у порошка будет неограниченным срок годности.

Среди основных потребителей минерального порошка можно выделить асфальтобетонные предприятия, которые добавляют смесь в асфальт. Порошок в этом случае выступает в роли заполнителя, который улучшает клеящие способности и вязкость. За счет адсорбирующих свойств поверхности минеральный порошок может поглощать часть нефтяного битума, добавляя асфальтобетону такие характеристики, как механическая прочность, стойкость к деформированию и пр. Также повышается его срок службы и экономятся средства на эксплуатации.

Это интересно! У нас низкорамный трал российского производства. Это не шутка!

Этот материал представляет собой остатки дробления известняков, доломитов и продается в виде каменной муки или пыли. Он является неотъемлемым компонентом при производстве асфальта.

На долю минерального порошка приходится приблизительно 90% суммарной поверхности зерен, входящих в состав асфальтобетона. Он может быть применен в производстве асфальтных смесей различных категорий.

Необходимое его количество, рассчитанное в нужных соотношениях, повышает плотность минерального состава, а значит, и плотность асфальта.

Использование его в правильных пропорциях обеспечивает также коррозийную и деформационную устойчивость дорожного покрытия. Если же порошка будет использовано в малом количестве, возникнет необходимость повысить содержание битума, в результате чего материал станет менее качественным и в то же время более дорогостоящим.

Применение минерального порошка

Существует два основных назначения минерального порошка. Первое – переводить объемный битум в тонкопленочное состояние.

Битум в таком виде становится более теплоустойчивым, прочным и характеризуется повышенной вязкостью. Вместе с битумом порошок образует дисперсную структурированную систему, которая и является вяжущим материалом в асфальтобетоне.

Его высокая гидрофобность позволяет распределяться в битуме равномерно. Еще один плюс его использования – предотвращение проникания влаги и снижение водонасыщения асфальта, в результате чего срок эксплуатации дорожного покрытия существенно возрастает.

Кроме того, он может быть использован в асфальтобетонах, где присутствует значительное количество глинистых частиц. Второе назначение минерального порошка – заполнение мелких пор между большими частицами.

Использование минерального порошка не ограничивается одним только асфальтированием. Его применяют также:

Как наполнитель сухих смесей и кровельных материалов;
в качестве добавки в бетонные смеси;
как раскислитель почвы в сельском хозяйстве и добавку в производстве комбикормов;
в химической промышленности для производства пластмасс, линолеума, рубероида, чистящих средств и мягкой кровли.

Какие виды и марки минерального порошка бывают?

Основные потребители минерального порошка – заводы по производству асфальта. Они используют два вида порошка – активированный и неактивированный.

Активированный более прихотливый в хранении и транспортировке, однако при условии соблюдения правил срок его хранения не ограничивается.

Активированным считается тот порошок, в который из расчета один к одному добавлен битум и ПАВ, чтобы частицы не абсорбировали воду.

Выбор того или иного порошка, в частности его марки, для приготовления асфальта зависит от технологических требований, предъявляемых к компонентам смеси. Марок существуют две (МП-1 и МП-2), различаются они по составу сырья и по задаваемым выходным характеристикам.

Владельцы патента RU 2570158:

Изобретение относится к составам асфальтобетонных смесей и может быть использовано при выполнении ремонтных и строительных работ асфальтобетонных покрытий автомобильных дорог и аэродромов. Активированный минеральный порошок для асфальтобетонных смесей, содержащий порошок из известняковой породы и смесь поверхностно-активного вещества - ПАВ и каучукового вяжущего, где в качестве ПАВ используют соапсток производства растительных масел и в качестве каучукового вяжущего - кубовый остаток перегонки бутадиена при производстве синтетического каучука при следующем оотношении компонентов, мас.%: указанный соапсток 0,5-1,0, указанный кубовый остаток 0,5-1,0, порошок из известняковой породы остальное. Технический результат - снижение затрат, повышение водостойкости и трещиностойкости, что позволяет удлинить срок службы дорожного покрытия. 1 табл.

Изобретение относится к дорожному строительству и может быть использовано при выполнении ремонтных и строительных работ асфальтобетонных покрытий автомобильных дорог и аэродромов. Изобретение касается композиции активированного минерального порошка для асфальтобетонного покрытия.

Известен состав активированного минерального порошка для получения асфальтобетонной смеси, состоящий из измельченной известняковой породы, активированный смесью битума и анионного поверхностно-активного вещества (ПАВ) в количестве 1,5-2% от массы известняковой породы, отличающийся тем, что активирующая смесь дополнительно содержит кубовый остаток дистилляции капролактама при следующих соотношениях, мас.%:

битум - 77-85,5,

анионное ПАВ - 9-18,

кубовый остаток дистилляции капролактама - 2,5-5%.

[Патент РФ №2112759 от 20.05.1997 г., опубл. 10.11.1998 г.].

Недостатком указанного состава минерального порошка является низкое качество асфальтобетона, полученного с применением этого минерального порошка, при использовании его в условиях холодного климата и значительные затраты при его приготовлении.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является состав активированного минерального порошка для получения асфальтобетона повышенного качества при использовании в условиях холодного климата [Активированный минеральный порошок для асфальтобетонных смесей. Патент РФ №2160238 от 14.12.1999 г, опубл. 10.12.2000 г.]. В известном изобретении в качестве активирующей смеси используют битумно-каучуковое вяжущее и поверхностно-активное вещество. В качестве битумно-каучукового вяжущего применяют смесь битума и раствора этиленпропиленового каучука, продутого воздухом. Соотношение компонентов активированного минерального порошка следующее, вес.%:

битумно-каучуковое вяжущее - 1,0-3,0,

поверхностно-активное вещество - 1,0-1,1,

минеральный порошок - остальное до 100.

Недостатком этого изобретения является повышенный расход битумно-каучукового вяжущего и соответственно увеличенные затраты при приготовлении активированного минерального порошка и асфальтобетона.

Задачей изобретения является снижение затрат, повышение прочностных характеристик, водостойкости и трещиностокости, что позволит удлинить срок службы дорожного покрытия.

Поставленная задача достигается тем, что минеральный порошок для асфальтобетонных смесей, состоящий из измельченной известняковой породы, активированный смесью поверхностно-активного вещества и каучукового вяжущего, в качестве каучукового вяжущего содержит раствор кубового остатка перегонки бутадиена производства синтетического каучука, а в качестве поверхностно-активного вещества - соапсток производства растительных масел при следующем соотношении компонентов, вес.%: кубового остатка перегонки бутадиена 0,5-1,0; соапсток производства растительных масел 0,5-1,0; минеральный порошок - остальное до 100.

Сопоставительный анализ с ближайшим аналогом позволяет сделать вывод о том, что предлагаемый активированный минеральный порошок для асфальтобетонных смесей отличается введением кубового остатка перегонки бутадиена, и соапстока производства растительных масел и новым соотношением компонентов, мас. %:

кубовый остаток перегонки бутадиена - 0,5-1,0,

соапсток производства растительных масел - 0,5-1,0,

минеральный порошок - остальное.

Следовательно, предлагаемое техническое решение соответствует критерию "новизна".

Активация минерального порошка смесью отхода производства растительных масел и кубового остатка перегонки бутадиена придает минеральному порошку свойства, которые проявляются в изобретении повышением предела прочности образцов на сжатие, трещиностойкость и водостойкость. Таким образом, предлагаемое техническое решение придает минеральному порошку новые свойства, что позволяет сделать вывод о соответствии технического решения критерию "изобретательский уровень".

В качестве основного компонента заявляемого состава - минерального порошка - использовали измельченную известняковую породу Мазульского известнякового рудника. Известняк Мазульского известнякового рудника является горной породой мелкозернистой кристаллической структуры, серого и темно-серого цвета (встречается белого цвета). Согласно проведенного рентгенофазового анализа основной минерал известняка - кальцит (СаСОз). Кроме кальцита, в известняке присутствуют другие минералы (альфа-кварц, каолинит, мусковит, полевые шпаты, доломит и др.) в переменных количественных соотношениях. Мазульское месторождение известняков разрабатывается по транспортной системе с перемещением вскрышных пород во внешние отвалы. Кондиционный известняк автосамосвалами доставляется в отделение дробления известняка Ачинского глиноземного комбината. Система разработки углубочная поперечная однобортовая с перемещением пород вскрыши во внешние и внутренние отвалы. Дробленая известняковая порода (щебень) транспортировалась на промплощадку кирпичного завода ООО «ДПМК Ачинская», которая в последующем подвергалась измельчению в шаровой двухкамерной мельнице типа 1456А УЗ. Рабочий объем мельницы 8 м 3 , производительность 8 т/ч, максимальная масса мелющих тел 11 т. Подбор мелющих тел для измельчения щебня фракции 5-10 мм в шаровой двухкамерной мельнице подбирался исходя из размеров исходного материала. Физико-механические свойства щебня и его зерновой состав, применяемого для производства минерального порошка, соответствовал требованиям ГОСТ 8267-93. Зерновой состав измельченного в мельнице минерального порошка соответствовал ГОСТ Р 52129-2003 «Порошок минеральный для асфальтобетонных и органоминеральных смесей» более 100% мельче класса 1,25 мм.

В качестве поверхностно-активного вещества, применяемого в заявляемом составе активирующей смеси, использован отход производства растительных масел - соапсток. Соапсток является жидким отходом процесса щелочной нейтрализации процесса дезодорации растительных масел. Дезодорация представляет собой конечную стадию процесса рафинации и имеет своей целью получение совершенно обезличенных по вкусу и запаху жиров, а также полное удаление из них пестицидов и 3,4-бензпирена. Щелочная нейтрализация проводится при высоком кислотном числе масла, более 1,5 мг КОН/г. Данные отходы содержат в себе: жиры (сложные эфиры трехатомного спирта - глицерина и высших карбоновых кислот) с массовой долей - до 15-25%; жирные кислоты в виде солей натрия (мыл) - до 12,5%, фосфолипиды, воду. Количество нейтрального масла в соапстоке в зависимости от режима рафинации, от четкости работы рафинера, от плотности соапстока колеблется в весьма широких пределах. При переработке подсолнечника с массовой долей фосфорсодержащих веществ в перерасчете на стеароолеолецитин - 0,64% на одну тонну переработанного сырья приходится до 0,408 куб. м соапстока. В настоящее время соапсток используется в крайне ограниченных количествах и в качестве компонента активирующей смеси для минерального порошка ранее не применялся. По сравнению с олеиновой кислотой, которая очень часто используется в дорожных организациях в качестве поверхностно-активного вещества, соапсток имеет цену в 8-10 раз ниже.

Применение соапстока в качестве поверхностно-активного вещества в составе активирующей смеси обеспечивает увеличение гидрофобности поверхности измельченного минерального порошка, приготовленного из известняка Мазульского известнякового рудника. Присутствие в соапстоке глицеридов, солей жирных кислот, фосфатидов, токоферолов, каротиноидов приводит к лучшей абсорбции ПАВ на минеральной поверхности измельченного известняка и обеспечивает более высокую степень гидрофобности, что соответственно позволяет снизить расход соапстока до минимального количества при использовании его в качестве компонента активирующей смеси.

В процессе производства масложировой продукции на различных стадиях образуются многочисленные жировые отходы и побочные продукты, которые имеют определенную ценность и не используются в промышленных масштабах. Содержание жира в соапстоке 20% и более. Соапсток не токсичен и известно его применение в рационах животных как жировая добавка, так как в 1 кг соапстока содержится 8500-8700 ккал обменной энергии, что отвечает энергии 3,4 кг концентрированных кормов. Важная роль принадлежит жирам в витаминном питании и водном обмене. Они способствуют всасыванию и депонированию жирорастворимых витаминов. При расщеплении 100 г жира в организме животных образуется 107 г воды. Использование жиров улучшает вкусовые качества кормов и энергетическую ценность рационов, повышает эффективность использования азота [Использование отходов масложировой промышленности в животноводстве / Сб. ЦНИИТЭИпищепром, сер. 6. Вып. 1 - М., 1982.].

В качестве каучукового вяжущего в состав активирующей смеси включен раствор кубового остатка перегонки бутадиена (абсорбент А-2). Кубовый остаток перегонки бутадиена (абсорбент А-2) был приобретен от ОАО «Красноярского завода синтетического каучука». Кубовый остаток перегонки бутадиена получают в производстве мономера для производства синтетического каучука по ТУ 38.103349-85 утв. 25.01.2001 г. Указанный промпродукт представляет собой переработанный абсорбент производства бутадиена и изопрена. Согласно технологическому процессу получения синтетического каучука очистку бутадиена от ингибитора на данном заводе осуществляют на колонне тарельчатого типа. Обогрев колонны производится паром, подаваемым в межтрубное пространство. Кубовые остатки перегонки бутадиена (абсорбент А-2) из ректификационных колонн по мере накопления отбираются периодически из нижней линии циркуляционного трубопровода кипятильника в аппарат с мешалкой. По мере накопления абсорбента А-2 в данном аппарате производят его отпарку от бутадиена паром, периодически подаваемым в наружный змеевик аппарата. Отпаренный абсорбент А-2 азотом передавливается в автоцистерну, с помощью которой затем доставляется в цех в накопительную промежуточную емкость.

По внешнему виду при комнатной температуре абсорбент А-2 представляет собой полимерную массу темно-коричневого цвета со слабым запахом, без механических примесей. Плотность - 0,8-0,95 г/см 3 . Проведенный анализ показал, что при отгонке абсорбента А-2 выделяется 2% легколетучих соединений, 25% - фракции с температурой кипения 75-140°C, 10,5% - фракции с температурой кипения 140-153°C, 10% - фракции с температурой кипения 153-190°C, 52,5% - остаток, который кипел, но не перегонялся.

Этот отход производства синтетического каучука на ОАО «Красноярский завод синтетического каучука» образуется ежегодно в количестве 7-10 тонн и в настоящее время практически не используется. Замена применяемого в качестве вяжущего битума на данный отход производства позволит получить дешевый компонент активирующей смеси, который обеспечит повышение водостойкости и улучшение низкотемпературных характеристик асфальтобетона, обусловленное повышением эластичности дорожного покрытия.

В настоящее время с увеличением объемов дорожного строительства возрастает спрос на асфальтобенное покрытие и соответственно увеличивается потребность в качественном минеральном порошке для асфальтобетона. Основными недостатками известных минеральных порошков являются их битумоемкость, пористость и набухание. Асфальтобетонные смеси, приготовленные с их применением, зачастую имеют недостаточную водо- и теплостойкость, что сказывается на прочностных и эксплуатационных свойствах дорожных покрытий. Благодаря тому, что минеральный порошок адсорбирует на себя большую часть битума, асфальтобетон приобретает необходимые свойства (механическую прочность, способность к упругим и пластичным деформациям) и при этом улучшается качество дорожного покрытия и увеличивается его срок службы. Вместе с тем одной из наиболее серьезных проблем считается проблема утилизации промышленных отходов. В ряде случаев эти отходы уже в настоящее время применяются в качестве вяжущих компонентов при укреплении оснований дорожного покрытия (нефелиновый шлам, золошлаковые отходы, металлургические шлаки, фосфогипс и др.). В заявляемом составе активированного минерального порошка предлагается использовать в качестве активирующей смеси отходы промышленного производства. Замена традиционно применяемой дорогостоящей олеиновой кислоты и битума на дешевые отходы производства синтетического каучука и отходы производства растительных масел может не только снизить затраты на производство активированных порошков, но и обеспечить получение качественных показателей асфальтобетона.

Технический результат описываемого изобретения заключается в уменьшении количества компонентов активирующей смеси (исключение из состава активирующей смеси битума), удовлетворяющего всем требованиям ГОСТ, применение которого в асфальтобетонных смесях позволяет получить асфальтобетонное покрытие, обладающее улучшенными физико-механическими свойствами и повышенными эксплуатационными характеристиками, такими как прочность при сжатии, водостойкость, эластичность.

Основным требованием при изготовлении асфальтобетонных смесей является создание качественного и технологичного активированного минерального порошка, использование которого позволяет получить асфальтобетонные покрытия, обладающие высокими эксплуатационными характеристиками. Добавка в состав активирующей смеси каучукового вяжущего приводит к новым свойствам активированного минерального порошка, которые обеспечивают эластичность, трещиноустойчивость и водостойкость изготовленного из него асфальтобетона. Влияние компонента отходов синтетического каучука на активирующие свойства объясняются тем, что молекулы абсорбента проникают к поверхности измельченного минерального порошка и изменяют поверхностно-абсорбционный слой смеси. В результате ввода активированного минерального порошка в состав асфальтобетонной смеси происходят хемосорбционные процессы между измельченным известняком, органическими и минеральными составляющими данной смеси, что обеспечивает прочные адгезионные контакты между всеми компонентами асфальтобетона, содержащего предлагаемый состав активированного минерального порошка.

Для экспериментальной проверки заявляемой смеси активированного минерального порошка были приготовлены 9 составов минерального порошка с использованием каучукового вяжущего - кубового остатка перегонки бутадиена и поверхностно-активного вещества - соапстока производства растительных масел.

Примеры составов активированного минерального порошка (МП) и физико-механические характеристики испытываемых образцов асфальтобетона, приготовленных с использованием этих составов приведены в табл. 1. Пример 1 - прототип, примеры 2-10 - заявляемый состав.

Как показали результаты испытаний образцов асфальтобетонных смесей, изготовленных на основе предлагаемого состава активированного минерального порошка, предел прочности образцов на сжатие выше, чем у состава, взятого за прототип. Трещиностойкость и водостойкость образцов, приготовленных с применением предлагаемого состава активированного минерального порошка, также выше данных показателей с использованием состава, принятого за прототип. Добавка в предлагаемый состав каучукового вяжущего - кубового остатка перегонки бутадиена (абсорбент А-2) обеспечивает более высокие значения по водостойкости и пределу на растяжение в оптимальном диапазоне от 0,5 до 1,0% от массы минерального порошка. Добавка каучукового вяжущего (абсорбент А-2) менее 0,5% снижает прочностные характеристики и водостойкость асфальтобетона. Ввод в состав активированного минерального порошка каучукового вяжущего (абсорбент А-2) более 1,0% сохраняет достаточно высокие показатели по водостойкости, но при этом несколько снижается прочность образцов на сжатие. Применение в составе активирующей смеси соапстока производства растительных масел позволяет заменить применяемые дорогостоящие реагенты активаторы (олеиновая кислота) на отходы промышленного производства и обеспечить при этом новые технологические эффекты. При этом наиболее высокие показатели по прочностным характеристикам образцов асфальтобетона отмечены при дозировках соапстока от 0,5 до 1,0%. Добавка в активирующую смесь соапстока в количестве менее 0,5% не обеспечивает требуемую прочность образцов на сжатие, что обусловлено низкой степенью гидрофобности активированного минерального порошка. Введение в состав активирующей смеси соапстока более 1,0% несколько снижает показатели по водостойкости образцов и экономически нецелесообразно.

Использование в асфальтобетонных смесях заявляемого состава активированного минерального порошка способствует молекулярному изменению структуры органических составляющих в этих смесях, что повышает упругость асфальтобетонных покрытий, снижает их чувствительность к температурным нагрузкам и обеспечивает снижение деформации, что подтверждает увеличение показателей трещиностойкости по пределу на растяжение. За счет влияния на деформационные процессы, возникающие в асфальтобетонных покрытиях, увеличивается срок эксплуатации дорожного покрытия. Использование в асфальтобетонных смесях заявляемого состава активированного минерального порошка способствует молекулярному изменению структуры органических составляющих в этих смесях, что повышает упругость асфальтобетонных покрытий, снижает их чувствительность к температурным нагрузкам и обеспечивает снижение деформации, что подтверждает увеличение показателей трещиностойкости по пределу на растяжение. За счет влияния на деформационные процессы, возникающие в асфальтобетонных покрытиях, увеличивается срок эксплуатации дорожного покрытия.

Активированный минеральный порошок для асфальтобетонных смесей, содержащий порошок из известняковой породы и смесь поверхностно-активного вещества - ПАВ и каучукового вяжущего, отличающийся тем, что в качестве ПАВ используют соапсток производства растительных масел и в качестве каучукового вяжущего - кубовый остаток перегонки бутадиена при производстве синтетического каучука при следующем соотношении компонентов, мас.%:
указанный соапсток 0,5-1,0,
указанный кубовый остаток 0,5-1,0,
порошок из известняковой породы остальное.

Похожие патенты:

Изобретение относится к применению в битумной композиции производного органического гелеобразующего агента, которое имеет молярную массу не более 2000 г/моль и включает по меньшей мере один донор водородных связей D, по меньшей мере один акцептор водородных связей А и по меньшей мере один компатибилизатор С в битуме.

Изобретение относится к применению от 2 до 6 масс.% восков Фишера-Тропша в сшитой битумно-полимерной композиции для улучшения устойчивости сшитой битумно-полимерной композиции к агрессивным химическим агентам.

Изобретение относится к дорожному строительству. Технический результат - более глубокое проникновение полимеризованного битума вглубь асфальтобетона с восстановлением утраченной эластичности и гибкости битумной составляющей дорожного покрытия, с эффективной изоляцией асфальтобетона от неблагоприятного атмосферного воздействия.

2.15. Для приготовления асфальтобетонных смесей используют активированные и неактивированные минеральные порошки (ГОСТ 16557-78 ), получаемые путем измельчения карбонатных горных пород - известняков, доломитов, доломитизированных известняков, известняков-ракушечников и др.

Кроме того, в качестве минеральных порошков используют порошковые отходы промышленности: пыль уноса цементных заводов, золу уноса и золошлаковые смеси ТЭС, отходы асбошиферного производства, ферро пыль, флотохвосты и пр.

Порошковые отходы промышленности не должны содержать загрязняющих примесей (строительный мусор, грунт и пр.). Показатели свойств измельченных основных металлургических шлаков, зол уноса и золошлаковых смесей, а также пыли уноса цементных заводов должны отвечать требованиям ГОСТ 9128-84 , показатели свойств других порошковых отходов - требованиям технических условий, утвержденных в установленном порядке.

Необходимо учитывать, что для многих порошковых отходов промышленности характерна чрезмерно высокая степень измельчения (удельная поверхность до 6-8 тыс. см на 1 г), что обусловливает повышенную пористость таких порошков и увеличение содержания битума в асфальтобетонных смесях.

Таблица 5

2.16. Испытывают минеральные порошки и порошковые отходы по ГОСТ 12784-78 .

Выбор минеральных порошкови их заменителей в зависимости от вида и марки смесей осуществляют в соответствии сГОСТ 9128-84 итабл.5 .

Физико-химическая активация минеральных материалов

2.17. Один из способов улучшения свойств минеральных материалов, входящих в состав асфальтобетонных смесей - их физико-химическая активация.

Сущность активации заключается в том, что процесс измельчения, дробления или обдира зерен минерального материала сопровождается обработкой смесью ПАВ с битумом или другим активатором. Между ПАВ (или активатором) и свежеобразованной минеральной поверхностью возникают прочные связи. В результате минеральная гидрофильная поверхность превращается в гидрофобную и условия взаимодействия ее с битумом улучшаются. Наибольший эффект достигается при физико-химической активации минеральных порошков, так как этот компонент асфальтобетонной смеси имеет наиболее развитую удельную поверхность (около 4000 см 2 /г) и является более однородным по химическому и минералогическому составам.

Благодаря такому изменению свойств поверхности зерен активированные минеральные порошки лучше смачиваются битумом и не смачиваются водой, не агрегируются при хранении и транспортировании, обладают пониженной пористостью и битумоемкостью.

2.18. Высокое качество активированных, минеральных порошков обеспечивает возможность приготовления асфальтобетонов с повышенной плотностью, прочностью, водо- и морозостойкостью, а в некоторых случаях - с повышенной сдвигоустойчивостью и трещиностойкостью.

Холодные асфальтобетонные смеси на активированном минеральном порошке не слеживаются при хранении; покрытия из таких смесей формируются быстрее под движением автомобилей.

Расход битума для приготовления таких смесей на 10-20% меньше, чем смесей на неактивированном порошке.

Применение активированных минеральных порошков позволяет получить асфальтобетоны с наибольшим количеством замкнутых пор, что обусловливает более низкие водонасыщение при заданной остаточной пористость и водопроницаемость покрытия.

Приготовление, укладку и уплотнение асфальтобетонных смесей на активированном минеральном порошке осуществляют при сниженной (по сравнению со СНиПом) на 20°С температуре.

Сырьем для приготовления активированных минеральных порошков могут служить отсевы, получаемые после первичного или последующих стадий дробления карбонатных горных пород при производстве щебня, или щебень, отвечающие требованиям ГОСТ 16557-78 .

Активирующая смесь должна состоять из битума и ПАВ анионного типа в соотношении, указанном в ГОСТ 16557-78 . Общее количество активирующей смеси должно составлять 1,5-2,5% массы минерального материала.

2.19. Производство активированного порошка включает следующие процессы:

сушку минерального материала (сырья) в сушильных барабанах;

подогрев до рабочих температур битума и ПАВ;

приготовление активирующей смеси;

дозирование просушенного минерального материала и активирующей смеси;

перемешивание минерального материала с активирующей смесью в мешалках любого типа (предпочтительно в лопастных);

подачу минерального материала, объединенного с активирующей смесью, в помольную установку;

измельчение минерального материала до требуемой тонкости помола;

подачу готового активированного минерального порошка в накопительные бункеры или на склад (силосного или бункерного типа).

Технологическая схема установки для приготовления активированного минерального порошка приведена на рис.1 .

В комплект установок для производства активированного минерального порошка могут также входить молотковые или валковые дробилки для предварительного дробления известнякового щебня перед просушиванием. Необходимость в них возникает, если измельчаемый материал обладает высокой прочностью.

2.20. Для получения активированного дробленого гравия процесс дробления совмещают с обработкой активирующей смесью. В результате избирательного дробления (в большей степени измельчаются слабые зерна) и обработки свежеобразующихся минеральных поверхностей активирующей смесью получается качественно новый материал, в котором изменены зерновой состав, форма зерен и свойстваих поверхности. АБЗ необходимо дооборудовать специальными агрегатами для приготовления активирующей смеси и молотковой дробилкой, включаемой в общую технологическую схему приготовления асфальтобетонной смеси между сушильным барабаном и горячим элеватором.

Для физико-химической активации продуктов дробления гравия применяют смесь битума с катионными ПАВ в соотношении 1:5 - 1:10; общее количество активирующей смеси составляет 1,5-2,5% массы гравия.

Рис. 1. Технологическая схема установки для приготовления активированного минерального порошка:

1 - транспортер для подачи отсева или щебня в накопительный бункер; 2 - накопительный бункер; 3 - транспортёр для питания сушильного барабана; 4 - емкость для объемного дозирования; 5 - сушильно-смесительный агрегат; 6 - дозировочный бачок для активирующей смеси; 7 - транспортер для подачи материала в накопительный бункер; 8 - накопительный бункер; 9 - питатель; 10 - шаровая мельница;11 - элеватор для готового минерального порошка; 12 - раздаточный бункер;13 - шнек для загрузки транспортныхсредств.

Асфальтобетон, приготовленный с применением активированного дробленого гравия, обладает более высокой тепло-, водо- и морозостойкостью.

2.21. Активация природного песка достигается обработкой его известью-пушонкой (активатором) в процессе механического воздействия в виброшаровых мельницах. Благодаря изменению формы зерен и активации вновь образующихся поверхностей взаимодействие активированных песков с битумом улучшается, и асфальтобетон на их основе отличается более высокой сдвигоустойчивостью и коррозионной стойкостью.

Установку для активации песка комплектуют из выпускаемых серийно агрегатов и машин и включают в общую технологическую линию для приготовления асфальтобетонных смесей.

Изобретение относится к дорожному строительству, а именно к составам для активирования минеральных порошков, и может быть использовано для получения асфальтобетона повышенного качества при использовании в условиях холодного климата. Для получения асфальтобетона повышенного качества применяют активированные порошки, в качестве активирующей смеси используют битумно-каучуковое вяжущее и поверхностно-активное вещество. Битумно-каучуковое вяжущее является смесью битума и раствора этиленпропиленового каучука, продутое воздухом. Соотношение компонентов следующее, вес.%: битумно-каучуковое вяжущее 1,0-3,0; поверхностно-активное вещество 1,0-1,1; минеральный порошок - остальное до 100. 1 ил.

Изобретение относится к дорожному строительству, а именно к составам для активирования минеральных порошков, и может быть использовано для получения асфальтобетона улучшенного качества при использовании в условиях холодного климата (пониженных температур). Известно, что для приготовления асфальтобетонных смесей в качестве минерального порошка применяют тонкоизмельченные известняки и доломиты, а также известняковые асфальтовые породы [см. Справочник "Материалы изделия для строительства дорог".- М.: Трансстрой, 1986, с. 163]. Добавка минерального порошка позволяет повысить прочность асфальтобетона. Однако содержание ее в смеси должно быть предельно минимальным, достаточным лишь для придания асфальтобетону нормативной плотности и прочности, т.к. повышенное содержание увеличивает хрупкость. Несоблюдение норм приводит к снижению долговечности при низких температурах. Известен также состав, используемый для приготовления асфальтобетонной смеси повышенного качества. При этом минеральный порошок обработан небольшим количеством активирующей смеси, состоящей из битума и поверхностно-активного вещества (ПАВ), взятых в соотношении 1:1-1.1 соответственно. Типы ПАВ различны - это гудроны, жирные синтетические кислоты C 17 -C 20 , петролатумы и другие. Общее количество активирующей смеси составляет 1.5-2.5 к массе минерального порошка [см. там же, с. 167]. Достоинством состава является то, что активированный минеральный порошок обладает комплексными свойствами и позволяет увеличить сцепление с поверхностью мелких и крупных зерен, увеличивая тем самым плотность, прочность и водостойкость асфальтобетонных смесей. Недостатком состава является то, что, повышая прочность асфальтобетона, он вместе с тем увеличивает его хрупкость, что снижает долговечность асфальтобетона при низких температурах окружающей среды. Решаемая техническая задача состоит в том, что необходимо создать такой состав активированного минерального порошка, который обладает соответствующими физико- химическими свойствами, снижая хрупкость, повышая устойчивость к старению, обеспечивая более высокие прочностные характеристики в условиях холодного климата. Целью предлагаемого изобретения является повышение качества минерального порошка за счет использования модифицированных добавок. Поставленная цель достигается описываемым составом для активирования минерального порошка, содержащим минеральный порошок и активирующую смесь. Новым является то, что в качестве активизирующей смеси он содержит битумно-каучуковое вяжущее (БКВ) и ПАВ в соотношении 1,0:1,0-3,0:1,1 соответственно, при этом БКВ содержит раствор этиленпропиленового каучука СКЭП (Т)-С и битум марки БНД 90/130 в соотношении 1:3, при следующем соотношении компонентов, вес.%: Битумно-каучуковое вяжущее - 1,0-3,0 Поверхностно-активное вещество - 1,0-1,1 Минеральный порошок - Остальное до 100% Предлагаемый состав отличается от прототипа тем, что в качестве активирующей добавки используется битумно-каучуковые вяжущее, обладающее повышенным показателем сцепления с горной породой, широким интервалом пластичности, более высокими показателями пенетрации и растяжимости при 0 o C. Из доступных источников патентной и научно-технической литературы нам не известна заявленная совокупность отличительных признаков. Следовательно, предлагаемый состав отвечает критерию "существенные отличия". Битумно-каучуковые вяжущие получают путем объединения битума марки БНД 90/130 и раствора синтетического этиленпропиленового каучука строительного, гидроизоляционного, получаемого по ТУ-5717-002-11201701-97 (СКЭП(Т)-С), с последующей продувкой композиции воздухом при температуре 185-195 o C. Объединение битума и раствора каучука осуществляют в окислительных установках типа СИ-204, Т-308 или обычном котле, снабженным барбoтером для подачи воздуха. При этом сначала битум предварительно нагревают до температуры 185-195 o C, затем подают в котел на 2/3 объема, измеряют температуру размягчения и пенетрацию. Затем раствор каучука подают на поверхность битума в течениe 60 мин с одновременной подачей воздуха с расходом 1 л/мин на 1 кг смеси. Соотношение битума и раствора составляет 3:1 соответственно. Полученное таким образом БКВ соответствует требованиям технических условий ТУ-5718-003-41201704-98, выпускается ООО "Пластик", г. Нижнекамск. В качестве поверхностно-активного вещества (ПАВ) возможно использование неионогенного ПАВ "Азербайджан-11" ТУ 4019-73, низкотемпературных смол (дегти), анионныx ПАВ типа высших карбоновых кислот (хлопковый гудрон ОСТ 18-114-73, жировой гудрон ОСТ 18-114-73, жирные синтетические кислоты C 17 -C 20 ОСТ 38-7-25-73, кубовый остаток синтетических жирных кислот ТУ 38-1-07-54-74, окисленный петролатум ОСТ 38-01-117-76, нафтеновая кислота C 13). В качестве горной породы возможно использование минерального порошка, изготовленного из известняков, доломитов, доломитизированных известняков, применяемых для производства асфальтобетонных смесей согласно ГОСТу 16557-78. Приготовление активированного БКВ минерального порошка (см. чертеж) проводили следующим образом: - щебень фракционного состава 5-20 мм подавали из бункера-накопителя 1 в сушильный барабан 2, просушивали при температуре 110-140 o C до содержания влаги в нем 0,5-1,0%, затем элеватором 3 подавали в смеситель 4 марки ДС-5. Одновременно из битумного котла 5 битумно-каучуковое вяжущее (ТУ-5717-002-11201701-97) и второй жировой гудрон из емкости ПАВ 6 через котел-смеситель 7 в виде активизирующей смеси с температурой 70-80 o C подавали в смеситель марки ДС-5 и перемешивали в течение 3-4 мин. Соотношение БКВ к весу щебня составляет 1,0-3,0. При увеличении концентрации БКВ нарушается однородность структуры порошка, происходит комкование, а при снижении концентрации БКВ снижаются его адгезионные свойства. Далее активированную горную породу (щебень) подавали в накопительный бункер 8, где она остывала до температуры 20-30 o C, и направляли в шаровую мельницу 9 марки СШ-14, где ее измельчали в порошок, соответствующий ГОСТу 16557-78. Полученный активированный минеральный порошок элеватором 10 подавали в раздаточный бункер 11 в готовом к употреблению виде. Готовый продукт гидрофобен, удобен для транспортирования, хранения и использования. При применении модифицированного битума (БКВ) для дорожного строительства минеральные частицы (зерна) обволакиваются плотными слоями, в которых контактный слой БКВ обладает повышенной пластичностью, вязкостью и прочностью по сравнению со свободным битумом, заполняющим 65-70% межзерновых пустот в асфальтобетоне, и позволяет снизить потребность битума на 6-8%. Опытные испытания показали, что при использовании предлагаемого активированного порошка при производстве асфальтобетона улучшаются следующие показатели: - более полно заполняются пустоты песчано-щебеночного каркаса и повышается плотность минерального остова; - модифицированный битум при смешении с минеральным порошком превращается в прочное асфальтовое вяжущее вещество; - асфальтобетон становится более устойчивым к старению - в 2 раза и более; - увеличивается интервал пластичности до 71-75 o C;
- увеличивается пенетрация и растяжимость при 0 o C;
- повышается трещиностойкость покрытия;
- увеличивается водостойкость асфальтобетона;
- устройство дорожных покрытий с применением модифицированного активированного порошка предлагаемого типа позволяет на 30-40% повысить модуль упругости при температуре 10 o C и понизить в 2-3 раза хрупкость покрытия;
- повышается уплотняемость асфальтобетонной смеси при использовании тех же механизмов уплотнения на 30%;
- понижается температура укладки смеси с 120 до 90 o C с сохранением физико-механических характеристик и увеличивается жизнеспособность смеси в 1,5-2,0 раза. Технико-экономическая эффективность предлагаемого состава для активирования минеральных порошков, используемых для дорожного строительства, в частности при производстве асфальтобетона, складывается за счет повышения качественных характеристик конечного материала.

Формула изобретения

Активированный минеральный порошок для асфальтобетонных смесей, содержащий минеральный порошок и активизирующую добавку из поверхностно-активного вещества и битума, отличающийся тем, что в качестве битума он содержит битумно-каучуковое вяжущее из битума и раствора этиленпропиленового каучука, продутое воздухом, при следующем соотношении компонентов, вес.%:
Вышеуказанное битумно-каучуковое вяжущее - 1,0 - 3,0
Поверхностно-активное вещество - 1,0 - 1,1
Минеральный порошок - Остальное до 100%