Скачать PDF файл.

Текст

Смотреть все

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ПАТЕНТНЫЙ КОМИТЕТ РЕСПУБЛИКИ БЕЛАРУСЬ(71) Заявитель Полоцкий государственный университет(73) Патентообладатель Полоцкий государственный университет(57) 1. Композиционный вяжущий материал, включающий нефтяной битум и измельченный торф, отличающийся тем, что он содержит 1-30 мас.измельченного торфа с размером частиц до 0,25 мм. 2. Материал по п. 1, отличающийся тем, что он дополнительно содержит до 5 мас.модификатора. 3. Материал по п. 2, отличающийся тем, что в качестве модификатора он содержит гидроксид кальция или органические амины. Изобретение относится к области получения композиционных вяжущих материалов и может быть применено в торфо- и нефтеперерабатывающих отраслях промышленности с целью утилизации отходов, образующихся при переработке торфа (торфяная пыль, крошка), и снижения расхода нефтяного сырья при получении высококачественных дорожных и изоляционных битумов, а также ряда строительных мастик. В настоящее время наиболее распространенными вяжущими материалами являются нефтяные битумы,получаемые из тяжелых нефтяных остатков - гудронов, крекинг-остатков, экстрактов и остатков процесса деасфальтизации 1. Основным недостатком данных вяжущих материалов является то, что на их получение расходуется большое количество нефтяного сырья, запасы которого в последнее время резко уменьшаются в связи с углублением переработки нефти, да и за счет истощения общих нефтяных ресурсов. За прототип изобретения принят композиционный вяжущий материал, состоящий из 50 мас.нефтяного битума, 18 мас.резины и 32 мас.древесного торфа 3. Основными недостатками данного вяжущего материала являются низкая растяжимость,высокая себестоимость. Задача изобретения - снижение себестоимости получаемого композиционного вяжущего материала при одновременном повышении качества. Поставленная задача решается тем, что композиционный вяжущий материал, включающий нефтяной битум и измельченный торф, в отличие от прототипа содержит 1-30 мас.измельченного торфа с размером частиц до 0,25 мм. Кроме того, заявляемый материал может дополнительно содержать до 5 мас.модификатора. В качестве модификатора композиционный вяжущий материал может содержать гидроксид кальция или органические амины. 3509 1 Заявляемый композиционный вяжущий материал представляет собой дисперсную систему, в которой торф, выполняя роль одного из компонентов дисперсной фазы, наряду с асфальтенами, карбенами и карбоидами, активно взаимодействует с углеводородами и смолами дисперсионной среды, частично растворяясь в ней. Предлагаемый композиционный вяжущий материал получали следующим образом. Сырье - нефтяной остаток или окисленный битум - интенсивно перемешивали с помощью механической мешалки в течение 30 мин при температуре 100-130 С с предварительно просушенным при температуре 1305 С измельченным торфом. В начале перемешивания, при необходимости, в композицию вводилась модифицирующая добавка. Предлагаемый композиционный вяжущий материал был получен и проверен в лабораторных условиях и поясняется следующими примерами. Пример 1 (по аналогу). В качестве аналога выбран нефтяной вязкий дорожный битум марки БНД 200/300 по ГОСТ 22245-76 2 со следующими свойствами пенетрация при 25 С, 0,1 мм (ГОСТ 11501-78) - 290, температура размягчения по КиШ (ГОСТ 11506-73) - 40 С, температура хрупкости (ГОСТ 11507-78) - 20 С, индекс пенетрации (ИП)- 2,15. Пример 2 (по прототипу). К дорожному битуму марки БНД 200/300, свойства которого приведены в примере 1, добавлялось 18 мас.резины и 32 мас.древесного низинного торфа. Смешивание битумно-резинового вяжущего с торфом проводилось при температуре 120 С в течение 30 мин. В результате был получен композиционный вяжущий материал со следующими свойствами температура размягчения по КиШ - 74 С, пенетрация при 25 С, 0,1 мм - 24, температура хрупкости -18 С, растяжимость при 25 С (ГОСТ 11505-75) - 6 см. Пример 3. Смешивали нефтяной битум марки БНД 200/300 или гудрон с низинным тростниковым торфом со степенью разложения 25 и насыпной плотностью 546,8 кг/м 3. Приготовление композиции проводилось в условиях, описанных в примере 2. Зависимость изменения свойств торфонефтяных композиций (ТНК) от концентрации торфа приведена в табл. 1. Таблица 1 Влияние концентрации торфа на свойства ТНК Показатели Температура размягчения по КиШ, С Температура размягчения по КиШ, С Пенетрация при 25 С, 0,1 мм Растяжимость при 25 С, см Температура хрупкости, С Таким образом, повышение концентрации торфа в ТНК выше 30 мас.нецелесообразно, т.к. это приводит к значительному повышению температуры хрупкости, снижению растяжимости и адгезионных свойств вяжущего. Пример 4. В условиях, описанных в примере 2, была получена композиция БНД 200/300 с 10 мас.пушицевосфагнового верхового торфа со степенью разложения 30 и насыпной плотностью 458,2 кг/м 3. Температура размягчения, пенетрация при 25 С и ИП этой композиции равны соответственно 49 С, 178 и 2,71. При повышении температуры смешения до 140 С, в первом случае, и продолжительности смешения до 60 мин, во втором, вышеупомянутые показатели были равны соответственно 47 С и 48 С, 190 и 183, 2,4 и 2,53. Пример 5. Приготовление композиций БНД 200/300 - (10 мас. ) торфа проводилось в условиях, описанных в примере 2, за исключением того, что торф был просушен в интервале температур от 105 С до 200 С. Установлено, что при снижении температуры сушки торфа до 120 С и менее наблюдается бурное вспенивание ТНК. При этом их объем при повышении температуры смешения выше 110 С увеличивается в 2-3 раза, что нежелательно при получении вяжущих материалов. При повышении температуры сушки выше 140 С торф в значительной степени теряет свою адсорбционную активность, что выражается в снижении прочностных показателей получаемых материалов. Так, начиная со 140 С, через каждые 20 С, температура размягчения снижается на 1 С, а пенетрация при 25 , 0,1 3509 1 мм, возрастает на 9-11. В то же время в интервале температур сушки торфа от 105 С до 130 С вышеупомянутые показатели не изменяются. Пример 6. Приготовление композиций БНД 200/300 - (10 мас. ) торфа проводилось в условиях, описанных в примере 2, за исключением того, что в данном примере использовались 3 фракции торфа с размером частиц 1) менее 0,08 мм, 2) менее 0,25 мм и 3) от 2 до 0,25 мм. Свойства торфа приведены в примере 4. Установлено, что повышение размера частиц органической добавки приводит к снижению прочностных свойств ТНК, а также повышает их склонность к расслаиванию. Так, температура размягчения и пенетрация при 25 С у данной ТНК с размером частиц торфа менее 0,08 мм равны соответственно 49 С и 172 , менее 0,25 мм - 49 С и 178 и от 2 до 0,25 мм - 44 С и 192. Пример 7. Приготовление композиций БНД 200/300 - (30 мас. ) торфа, свойства которого приведены в примере 4,проводилось в условиях, описанных в примере 2. Температура размягчения, пенетрация и растяжимость при 25 С у композиции БНД 200/300 - торф (30 мас. ) равны соответственно 74 С, 52 и 4 см. Водонасыщаемость за 24 ч по ГОСТ 9812-74 равна 0,072 . Пример 8. Изменение свойств композиции БНД 200/300 - (10 мас. ) торфа, свойства которого приведены в примере 4, при введении в нее (ОН)2 представлены в табл. 2. Приготовление композиции проводилось в условиях, описанных в примере 2. Таблица 2 Влияние концентрации (ОН)2 на свойства композиции БНД 200/300 - (10 мас. ) торфа Показатели Повышать концентрацию (ОН)2 выше 5 мас.нецелесообразно, т.к. это приводит к высокому содержанию водорастворимых соединений в получаемом композиционном вяжущем материале. Пример 9. Изменение свойств композиций нефтяного строительного битума марки БН 70/30 или дорожного битума марки БНД 60/90 с 10 мас.торфа, свойства которого приведены в примере 3, а также 5 мас.(ОН)2 представлено в табл. 3 и 4. Таблица 3 Изменение свойств композиции БН 70/30 торф Показатели Температура размягчения, С Температура хрупкости, С Пенетрация при 25 С, 0,1 мм Растяжимость при 25 С, см Сцепление с мрамором, номер образца (ГОСТ 11508-84) Водорастворимые оединения, мас. Изменение свойств композиции БНД 60/90 торф Показатели Температура размягчения, С Температура хрупкости, С Пенетрация при 25 С, 0,1 мм Растяжимость при 25 С, см Сцепление с мрамором, номер образца Водорастворимые соединения, мас. 3509 1 Приготовление композиций проводилось в условиях, описанных в примере 2. Следует отметить, что торф способствует повышению термостабильности исходного и модифицированного (ОН)2 битума. Это выражается в снижении потерь массы, уменьшении изменения температуры размягчения, пенетрации и растяжимости при прогреве. Пример 10. Изменение свойств композиции БНД 200/300 - (20 мас. ) торфа, свойства которого приводятся в примере 3, при введении в нее органического амина ( диэтилентриамин ) в качестве модификатора представлены в табл. 5. Приготовление композиции проводилось в условиях, описанных в примере 2. Таблица 5 Влияние содержания органического амина на свойства композиции БНД 200/300 - (20 мас. ) торфа Показатели Температура размягчения, С Водорастворимые соединения, мас.Пенетрация при 25 С, 0,1 мм Растяжимость при 25 С, см Температура хрупкости, С Температура вспышки всех вышеперечисленных композиций выше 280 С (ГОСТ 4333-48). Таким образом, добавление торфа к окисленному битуму позволяет получать композиционные вяжущие материалы различного назначения, которые могут быть использованы как асфальтовяжущее, а также для получения ряда битумных мастик. При этом сокращение потребления нефтяной углеводородной основы может составлять от 1 до 30 мас. . Государственный патентный комитет Республики Беларусь. 220072, г. Минск, проспект Ф. Скорины, 66. 4

МПК / Метки

МПК: C08L 95/00

Метки: композиционный, вяжущий, материал

Код ссылки

<a href="https://by.patents.su/4-3509-kompozicionnyjj-vyazhushhijj-material.html" rel="bookmark" title="База патентов Беларуси">Композиционный вяжущий материал</a>

Похожие патенты