Композиционный вяжущий материал
Номер патента: 3509
Опубликовано: 30.09.2000
Авторы: Ткачев Сергей Михайлович, Бабенко Эрнст Михайлович, Ермак Александр Александрович, Битюков Николай Николаевич, Терентьев Авенир Афанасьевич
Текст
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>
Предыдущий патент: Способ рекуперации алмазов из отработанного абразивного и режущего инструмента или отходов его производства на металлической связке
Следующий патент: Способ производства зефира
Случайный патент: Способ изготовления кремниевой интегральной микросхемы