композиция для устройства автомобильных дорог

Формула изобретения

КОМПОЗИЦИЯ ДЛЯ УСТРОЙСТВА АВТОМОБИЛЬНЫХ ДОРОГ, включающая бокситовой шлам и грунт, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит нефтяной гудрон, коксовую пыль, нейтрализованный шлам производства алюмосиликатного цеолитсодержащего катализатора, сульфатные сточные воды отход производства синтетических жирных кислот и воду при следующем соотношении компонентов, мас.

Бокситовый шлам 39 57

Нефтяной гудрон 8 10

Коксовая пыль 1,0 3,5

Указанный нейтрализованный шлам 3,0 4,5

Сульфатные сточные воды 0,3 1,2

Грунт Остальное

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к дорожному строительству и может быть использовано при устройстве автомобильных дорог и аэродромов.

Известна композиция для устройства автомобильных дорог, содержащая бокситовый шлам, обработанный нефтяным гудроном или битумной эмульсией. Композиция не обеспечивает долговечности в процессе эксплуатации из-за слишком медленного формирования физико-механических свойств слоя покрытия, что требует нанесения дополнительных слоев покрытия из дискретных или монолитных материалов [1]

Известна композиция для устройства автомобильных дорог на основе асбопеска, грунта и медленно твердеющего вяжущего, например, бокситового шлама в количестве 10-30% от массы грунта. Композиция также недолговечна вследствие высокой истираемости при эксплуатации [2]

Известна композиция для устройства автомобильных дорог, включающая грунт, гранитный отсев, бокситовый шлам и цемент. Данная композиция недолговечна из-за низкой водостойкости [3]

Цель изобретения повышение износостойкости материала покрытия за счет снижения истираемости и повышения водостойкости.

Известная композиция для устройства автомобильных дорог на основе грунта и бокситового шлама дополнительно содержит воду, нефтяной гудрон, коксовую пыль, нейтрализованный шлам катализаторного производства и сульфатные сточные воды производства синтетических жирных кислот при следующем соотношении компонентов, мас. Бокситовый шлам 39-57 Нефтяной гудрон 8-10 Коксовая пыль 1-3,5 Сульфатные сточ- ные воды 0,3-1,2 Нейтрализованный шлам катализаторно- го производства 3,0-4,5 Вода 6-8 Грунт Остальное

В предлагаемой композиции новыми компонентами являются: нефтяной гудрон и коксовая пыль, используемые в качестве органического вяжущего; нейтрализованный шлам катализаторного производства, вода и сульфатные сточные воды, используемые в качестве минерального вяжущего в соединении с бокситовым шламом.

Для получения заявляемой композиции используют:

бокситовый шлам, представляющий собой тонкодисперсный порошок темно-коричневого цвета с размером частиц 5-10 мм, содержащий -двухкальциевого силиката 40-50% остальная часть шлама гидроокись железа, гидроалюминалы и гидрокарбонат кальция, гидроалюмосиликат натрия и известь;

нефтяной гудрон с условной вязкостью при 60^оС (С₆₀⁵) 105 с, температурой вспышки 280^оС, температурой размягчения 21,5^оС;

нейтрализованный шлам катализаторного производства, являющийся отходом при производстве алюмосиликатного цеолитсодержащего мелкосферического катализатора МКС-8, применяемого в нефтепереработке. Это пастообразная масса, содержащая продукты разварки силикатной глыбы, отстоя и фильтрации растворов жидкого стекла и сернокислого алюминия. Содержание сухого вещества в шламе 50-75 мас. В сухом состоянии шлам тонкодисперсный порошок белого или светло-серого цвета с размером частиц 0,07-0,6 мм, содержащий, мас. SiO₂ 63,5-64,3, Al₂O₃ 23,5-24,1, Na₂O 0,6-1,4, Fe₂O₃ 0,2-0,4, оксиды редкоземельных металлов 1,8-2,0, углеводороды дизельных фракций 2,0-5,0 вода, удаляемая при 300^оС, 6-8. Имеет рН водного раствора 8-8,6;

коксовую пыль побочный продукт при производстве нефтяного электродного кокса, представляющую собой порошок черного цвета с размером частиц менее 1,25 мм;

сульфатные сточные воды отход производства синтетических жирных кислот представляют собой прозрачную жидкость с плотностью 1200 кг/м³. В водном растворе стоков содержатся сульфат натрия, уксусная кислота.

Предлагаемая композиция имеет высокие показатели свойств водостойкости и истираемости. Образцы смесей, приготовленные по данному изобретению, отвечают требованиям ГОСТ 9128-84 на теплые асфальтобетоны.

Полученный эффект достигается следующим. Частицы грунта в результате обработки нефтяным гудроном пропитываются и обволакиваются тонким слоем органической пленки. Введение коксовой пыли в качестве органического вяжущего ускоряет процесс структорообразования гудрона, повышает его вязкость и адгезионные свойства при взаимодействии с грунтовыми агрегатами, в результате чего повышается истираемость укрепленного грунта.

Использование нейтрализованного шлама катализаторного производства и сульфатных сточных вод в качестве компонентов комплексного минерального вяжущего способствует быстрому набору прочности медленно твердеющего бокситового шлама (даже в среде органического вяжущего), повышает водостойкость и снижает истираемость покрытия.

При содержании бокситового шлама более 57 мас. истираемость укрепленного грунта повышается, а водостойкость снижается. При содержании бокситового шлама менее 39 мас. снижается водостойкость грунта и повышается истираемость.

Содержание нейтрализованного шлама катализаторного производства менее 3 мас. не способствует быстрому набору прочности медленно твердеющего бокситового шлама, а при увеличении содержания его в композиции более 4,5 мас. приводит к повышению истираемости грунта.

При содержании сульфатных сточных вод производства синтетических жирных кислот менее 0,3% наблюдается низкая водостойкость, а при содержании более 1,2 мас. растет истираемость укрепленного грунта. При содержании коксовой пыли менее 1 мас. малозаметен эффект повышения вязкости гудрона и его адгезионных свойств, а при содержании пыли более 3,5 мас. повышается истираемость покрытия.

Наличие гудрона в смеси менее 8 и более 10 мас. повышает истираемость и снижает водостойкость покрытия.

Композицию, предлагаемую по данному изобретению, готовят по следующей технологии: предназначенный для укрепления грунт (песок, суглинок) размельчают и перемешивают вначале с органическим вяжущим, содержащим 8-10 мас. нефтяного гудрона и 1-3,5 мас. коксовой пыли, поливают водой в количестве 6-8 мас. Полученную смесь смешивают с минеральным вяжущим, содержащим, мас. бокситовый шлам 39-57, нейтрализованный шлам катализаторного производства 3-4,5, сульфатные сточные воды производства синтетических жирных кислот 0,3-1,2. Полученную смесь уплотняют под давлением 30,0 МПа.

П р и м е р 1. Берут 42,7 мас. суглинистого грунта и пропитывают 8 мас. нефтяного гудрона в смеси с 1 мас. коксовой пыли. Поливают водой. В процессе перемешивания вводят минеральное вяжущее, содержащее, мас. бокситовый шлам 39, нейтрализованный шлам 3, сульфатные сточные воды 0,3. Полученную смесь укладывают на подготовленный грунт и уплотняют под давлением 30 МПа. Полученные образцы грунта покрытия имеют следующие показатели: истираемость 2,98% коэффициент водостойкости 0,85; коэффициент длительной водостойкости 0,79.

П р и м е р 2. Берут 35,75 мас. песчаного грунта, пропитывают смесью, состоящей из, мас. нефтяной гудрон 8,5, коксовая пыль 2. Поливают 6,5 мас. воды. После перемешивания вводят минеральное вяжущее, содержащее, мас. бокситовый шлам 43, нейтрализованный шлам катализаторного производства 3,5, сульфатные сточные воды 0,75. Образцы покрытия имеют истираемость 1,18% коэффициент водостойкости 1,02 и коэффициент длительной водостойкости 0,92.

П р и м е р 3. Наилучшими показателями обладают образцы грунта покрытия, полученные из, мас. грунта 24, нефтяного гудрона 9, коксовой пыли 3, смешанных с 52 мас. бокситового шлама, 4,0 мас. нейтрализованного шлама катализаторного производства и 1 мас. сульфатных сточных вод. Образцы с суглинистым грунтом имели истираемость 2,24% коэффициент водостойкости 0,96, коэффициент длительной водостойкости 0,89. Образцы с песчаным грунтом имели истираемость 0,95% коэффициент водостойкости 1,11 и коэффициент длительной водостойкости 0,99.

Примеры на предельные и запредельные интервалы ингредиентов композиции даны в таблице.

Полученное покрытие с данной композицией отвечает требованиям ГОСТ 9128-84 на теплые асфальтобетоны, обладает высокой износостойкостью и водостойкостью.

Экономическая эффективность покрытия намного превышает показатели стоимости теплого асфальтобетона.