шламобетон

Формула изобретения

Шламобетон, включающий нефтешлам и минеральное вяжущее - цемент или известь, отличающийся тем, что в качестве нефтешлама он содержит шлам нефтедобычи, состоящий из 50-75 мас. % высокодисперсных частиц металла, кварца, гидроксидов железа, алюминия и кальция, карбонатов кальция и магния, сырой нефти - 20-40 мас. % и воды - остальное, при следующем соотношении компонентов в шламобетоне, маc. %:

Шлам нефтедобычи - 86-88

Цемент или известь - 14-12

Описание изобретения к патенту

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

Известны грунтобетоны, в которых в качестве вяжущего применяют нефть, цемент или известь. Соотношение ингредиентов в композиционном вяжущем (% от массы сухого грунта): нефть - 5...6, цемент - 4...5 или нефть - 4, известь - 4.

Такие грунтобетоны соответствуют I и II классам прочности и отличаются сравнительно высокой морозостойкостью и малым водонасыщением (Безрук В.М., Линцер А. В. и др. Применение нефтегрунта в строительстве автомобильных дорог. М.: Транспорт, 1975, 72 с.).

Наиболее близким аналогом к предложенному изобретению является шламобетон, содержащий в качестве основы, формирующий скелет бетона - нефтешлам, образующийся в процессе очисти сточных вод нефтеперерабатывающих заводов, а в качестве стабилизатора - минеральное вяжущее (цемент или известь).

Шламобетон отличается высокой деформационной стабильностью, относительно низкой себестоимостью, за счет применения взамен грунта многотоннажных отходов промышленности. Для них характерна упрощенная технология. Однако они имеют сравнительно узкий диапазон применения, поскольку по прочности относятся ко II и III классам (патент на изобретение 2150546, С1/ Шламобетон. Шеина Т.В., Коренькова С.Ф., Клименков О.В., Бюл. 16, 2000).

Технологическим результатом изобретения, на достижение которого направлено создание нового технического решения, является получение высококачественного шламобетона низкой себестоимости, энерго- и трудозатратами на его приготовление и расширение сырьевой базы грунтов за счет применения отходов промышленности.

Поставленный технический результат достигается тем, что шламобетон, включающий нефтешлам и минеральное вяжущее - цемент или известь, отличающийся тем, что в качестве нефтешлама он содержит шлам нефтедобычи, состоящий из 50-75 мас.% высокодисперсных частиц металла, кварца, гидроксидов железа, алюминия и кальция, карбонатов кальция и магния, сырой нефти - 20-40 мас.% и воды - остальное, при следующем соотношении компонентов в шламобетоне, мас. %:

шлам нефтедобычи - 86-88

цемент или известь - 14-12

Шламы нефтедобычи сопутствуют процессу добычи и транспортирования нефти. Основным отличием органической составляющей шлама нефтедобычи от шлама нефтепереработки является большее содержание смол и асфальтов, а минеральной части - ионообменных комплексов Са⁺² и Mg⁺², против Аl⁺³ и Fe⁺³ у шламов нефтепереработки.

Стабилизацию шлама нефтедобычи осуществляли ПЦ 400 - ДО и негашенной известью 2 сорта (СаО и MgO>80%). Изготовление и испытание шламобетонов проводились согласно "Инструкции по применению грунтов, укрепленных вяжущими материалами для устройства оснований и покрытий автомобильных дорог и аэродромов". - М., 1975, 126 с.

Расход цемента (извести) для состава 1 составил - 11% в счет 100% шлама нефтедобычи, для состава 2-12%, для состава 3-13%, для состава 4-14%, а для состава 5-15%.

Как видно из результатов табл. 1 и 2, шламобетоны состава 1 не отвечают поставленному техническому результату, а состав 5 - по качеству соответствует требованиям к стабилизированным грунтам 1 и 2 класса по прочности, но экономически нецелесообразны, так как заведомо ведут к перерасходу вяжущего.

Составы 2, 3 и 4 следует считать оптимальными. Большая прочность при сжатии шламобетонов на основе шламов нефтедобычи объясняется наличием в составе органической части соединений с ненасыщенной химической связью, которые повышают их реакционную способность. Поскольку средняя молекулярная масса углеводородов приближается по абсолютной величине к битуму, а соотношение С/Н изменяется согласно приведенному ряду: Битумы (6,29-10,7)> шламы нефтедобычи (8,56-8,79)> шламы нефтепереработки (6,76-7,54).

Приоритет по прочности при растяжении у шламобетона на шламах нефтедобычи можно объяснить большим содержанием смол, обеспечивающих адгезионно-когезионные связи и эластичность.

Оптимальные составы могут быть рекомендованы, согласно СНиП 2.05.02-85 "Автомобильные дороги" М., 1986 для устройства оснований аэродромов класса А-Г (1 кл. по прочности) и Д-Е (2 кл. по прочности) или покрытий со слоем износа; их можно использовать как для нижних, так и верхних слоев оснований широкого спектра категорий автодорог или в качестве покрытия автодорог местного значения. Они могут быть также рекомендованы в качестве оснований, выполняющих функцию трещино-прерывающих слоев. При этом:

- Улучшаются технологические свойства: удобообрабатываемость, за счет наличия пластифицирующих добавок - нефти, а значит и гомогенность и удобоукладываемость.

- Повышаются эксплуатационные показатели: прочность при сжатии и растяжении, морозостойкость и деформационная способность за счет образования разветвленного каркаса из продуктов гидролиза и гидратации цементного клинкера и гидрофобизации частиц.

- Социальный эффект достигается за счет улучшения экологической обстановки в районах добычи нефти и снижения интенсивности загрязнения биосферы, реабилитации территорий, загрязненных шламами нефтедобычи, а также ресурсных альтернатив стройиндустрии.

Приведенный заявителем анализ по научно-техническим и патентным источникам информации позволил выявить отличные признаки в заявительном техническом решении, следовательно, заявленный шламобетон удовлетворяет критерию изобретения "Новизна". В обнаруженной информации отсутствуют сведения об указанном результате и из нее не выявляется влияние отдельных признаков на достижение технического результата. Следовательно данное техническое решение удовлетворяет критерию "Изобретательный уровень".

Критерий изобретения "Промышленная применимость" подтверждается тем, что предлагаемый шламобетон отличается упрощенной технологией: незначительными энерго- и трудозатратами; низкой себестоимостью и позволяет найти широкое применение многотоннажным отходам, под которые отводятся значительные земельные угодья.

Описываемый шламобетон может быть использован при устройстве автомобильных дорог и аэродромов без значительного увеличения капиталовложений.