FI64806B - Foerfarande foer framstaellning av oljegrus - Google Patents

Description

64806 t

Menetelmä öljysoran valmistamiseksi

Keksinnön kohteena on menetelmä öljysoran valmistamiseksi, jossa kylmä kiviaines kuivaamattomana ja läm-5 mittämättömänä sekoitetaan pakkosekoittimessa lämmitetyn tartukkeita sisältävän bitumisideaineen kanssa.

Nykyisen käytännön mukaan öljysoraa valmistettaessa kiviaineksena on yleensä ns. murskesora, jonka maksimiraekoko on noin 16-20 mm. Kiviaineksen jakaantuma on raekokoon 10 nähden tasainen ja 0,074 mm:n raekoon alittava osuus on 3-4%. Kiviaineksella pitää olla riittävästi murtumapintoja ja riittävän kuutiomainen muoto. Kiviaineksen mahdollisesti sisältämä liete ja humus ovat epäeduksi kuten myös kiillemineraalien sileät rajapinnat. Kiviaineksen kosteus 15 pitää olla alhainen, alle 4%, mutta ei kuitenkaan olematon.

Sideaineena käytetään bitumiliuosta, jossa suurin osa liuottimista ovat niin hitaasti haihtuvia ja hapettuvia, että sideaineen pysyvän pehmeyden ansiosta öljysora pysyy uudelleenmuokattavana normaalilämmössä vuosikausia, öljy-20 soran sideaineen kovuus 0°C lämpötilassa vastaa asfaltti-massojen sideaineen kovuutta 50-60°C lämpöisenä.

Sideaine sekoitetaan kiviainekseen 80-100°C lämmitettynä sen viskositeetin alentamiseksi ja sen käsittelyn sekä sekoittumisen helpottamiseksi.

25 öljysoran sideaineen määrä riippuu mm. kiviaineksen hienoainemäärästä ja vaihtelee rajoissa 3,0-3,8% ollen noin puolet siitä, mitä tavanomaisessa kuumassa asfalttimassassa käytettäisiin vastaavalla kiviainerakeisuudella.

Koska öljysoraa valmistettaessa kiviaines on kylmää 30 ja kosteata käytetään ns. tartukkeita, amiineja, noin 1% sideainemäärästä. Tartuke sekoitetaan sideaineeseen ja tartukkeella on affiniteetti sekä sideaineeseen että veteen ja koska vedellä on affiniteetti kiviainekseen niin sideaine tarttuu kiviainekseen. Tartukkeen merkitys ei rajoitu 35 vain öljysoran valmistusvaiheeseen vaan se on ratkaisevan tärkeä öljysoralle koko sen käyttöiän ajan. Käytetyn tartukkeen toimintamekanismin takia sideaineen tarttuminen 2 64806 kiviainekseen ei vain ole mahdollinen kosteudesta huolimatta vaan tarttuminen jopa edellyttää kosteutta.

Nykyisen käytännön mukaan kiviaines ja sideaine suhteutetaan määrällisesti toisiinsa ja lämmitetty sideaine 5 ruiskutetaan kiviainekseen tavalla (suutinmäärä, -sijoitus ja teho), joka mahdollisimman hyvin alustaa seuraavaksi suoritettavaa mekaanista sekoitusprosessia. Sekoitusprosessin tavoitteena on mahdollisimman homogeeninen seos sekä sideaineen että raekoon suhteen. Ihanteellinen sideaineen 10 jakautuminen merkitsisi mm. sitä, että rakeiden kaikki pinnat olisivat sideaineen täysin peittämiä. Sideaineen ,,-·"" leviämistä edesauttavat paitsi sekoittimen mekaaniset ominaisuudet myös sideaineen alhainen viskositeetti ja hyvä affiniteetti kiviainekseen.

15 Nykyisen käytännön huonoina puolina verrattaessa esim. kuuman asfaltin sekoitukseen olosuhteet ovat öljysoran kohdalla epäedulliset koska Viimeksimainitulla sideaine menettää nopeasti lämpötilansa kylmän kiviaineksen takia, jolloin viskositeetti nousee ja affiniteetille tärkeä kos-20 teus jakautuu epätasaisesti ollen suurempi kiviaineksen hie nommassa päässä.

Sekoitus epäonnistuu usein sekoitusvaiheen aikana siten, että suurimmat rakeet jäävät ilman sideaineen peittävää kalvoa. Pienemmät rakeet sensijaan uppoavat sideainee-25 seen, olipa tartunta hyvä tai huono, nostaen edelleen side aineen viskositeettia. Näin syntyvä puolijäykkä sideaine ei tartu isoihin kiviin, korkeintaan puhdistavat niiden pintaa kivipölystä, lietteestä tai humuksesta. Lisäksi on havaittu, että sideaine, joka on kiinnittynyt karkeaan kiviainekseen, 30 jopa irtautuu uudestaan ja siirtyy mastiksiin.

Sekoitusprosessin kestäessä sideainekeskeiset kokkareet kasvavat ja jäykistyvät edelleen jättäen isoimmat kivet erikseen ja ilman sideainetta. Sekoituskyvyiltään hei-koimilla sekoittimilla kokkareet saattavat yhtyä hyvinkin 35 suuriksi, mutta tehokkailla sekoittimilla mastiksikokkareet pysyvät pienehköinä antaen massalle näennäisen homogeenisuuden olematta kuitenkaan homogeeninen.

3 64806

Nykymenetelmän heikkoudet aiheuttavat sen, että näin tuotettu öljysora tielle päällysteeksi levitettynä liiankin usein vaurioituu jo käytönoton yhteydessä, ajassa jonka pituus vaihtelee päivästä yhteen vuoteen.

5 Vauriot ovat kahta tyyppiä; sideaineen pintaannousu jonka seurauksena on päällysteen purkautuminen tai kivien irtautuminen tai päällysteen reikiintyminen ja purkautuminen epätasaisuuksien kiihdyttämänä. Vauriot esiintyvät usein samanaikaisesti eri kohdissa ajokaistaa.

10 Sideaineen pintaannousu johtuu välittömästi nk.

tyhjätilan ja stabiliteetin puutteesta, joka sallii sisäisen liikkeen päällystettä kuormitettaessa, liikkeen, joka kuljettaa sideainemastiksin pinnalle. Tyhjätilan ja stabiliteetin puute johtuu siitä, että ko. kohdalla on enemmän 15 sideainetta kuin mitä kiviaineksen tyhjätila edellyttäisi.

Epäsuhde voi yhtä hyvin johtua tyhjätilan pienuudesta kuin sideaineen runsaudesta.

Kiviaineksen tarjolla olevaan tyhjätilaan vaikuttaa mm rakeiden muoto ja kokojakautuma. Suuri hienoainepitoisuus 20 vähentää tyhjätilaa. Jos kiviaineksen keskimääräinen tyhjä- tila on pieni, syntyy helpommin kriittisiä tilanteita paikallisesti kohdissa, joissa joko hienoainesta on liikaa tai karkeita lajikkeita liian vähän, öljysoralle ominaista on myös seikka, että kiviaineksen tyhjätilasta kilpailee sideaineen 25 lisäksi kosteus, liete ja humus.

Kivet irtoavat ja päällyste reikiintyy sellaisissa kohdissa, joista vuorostaan puuttuu sideainemastiksia ja suuret kivet ovat ilman sideainepeittoa ja määrältään yliedustettuja.

30 Em. vauriotyypit näyttävät olevan saman asian, lajit- tumisen, eri ilmenemismuotoja. Sideaineen pintaannousun kohdalla aineesta puuttuu isohkoja kiviä ja sideainetta on liikaa. Reikiintyvissä kohdissa tilanne on päinvastainen.

Lajittumisalttiuden syy on massan epähomogeenisuudessa, sil-35 lä isohkot kivet ovat ilman mastiksia ja jopa ilman side- ainekalvoa, kun hienompi kiviaines puolestaan on uponnut sideaineeseen muodostaen tahmeita kokkareita.

4 64806 Tämän keksinnön tavoitteena on vähentää öljysora-vaurioita parantamalla massan homogeenisuutta. Tämä tapahtuu parantamalla yksipuolisesti isompien kivien peittymistä sideaineella. Tavoitteena on siis suurten kivien 5 täydellisempi ja pysyvämpi peitto entistä paksummalla side- ainekalvolla ja nimenomaan pienempien raekokojen kustannuksella.

Tähän päästään keksinnön mukaisella menetelmällä täsmällisesti sanottuna siten, että kiviaineksen hienot ja 10 karkeat lajikkeet erotetaan toisistaan, jolloin erottelura-jana on raekoko, joka on 2-6 mm:n välissä, ja että karkeat kivilajikkeet sideaineen tartunnan parantamiseksi joko kostutetaan tai käsitellään tartukkeella ennen sideaineen ja hienojen kivilajikkeiden lisäystä.

15 Keksinnön mukaisena pääasiallisena etuna on se, että se vähentää tehokkaasti em. lajittumisalttiutta. Lajittu-misalttiuden väheneminen tapahtuu kahdella eri tavalla, sillä isojen kivien lajittuminen vähenee, koska ne varustetaan mahdollisimman paksulla ja pysyvällä sideainekalvolla ja 20 toisaalta mastiksin muodostamiseen käytettävä sideainemäärä vähenee, jolloin se raastiksi, joka muodostuu on kuivempi ja hauraampi eikä pysty sekoittimessa muodostamaan koossa pysyviä kokkareita.

Keksintöä ryhdytään seuraavassa esittämään periaat-25 teellisen esimerkin avulla.

Keksinnön mukaisessa menetelmässä kylmän, kuivaamat-toman ja lämmittämättömän kiviaineksen hienot ja karkeat lajikkeet erotetaan ainakin hetkellisesti toisistaan ennen sideaineen lisäystä. Erotuksen raja koon suhteen ei ole 30 kriittinen. Optimi löytyy 2-6 mm:n välistä. Tarkka erotus ei ole välttämätön muuten kuin niin, että karkean lajikkeen pitäisi sisältää mahdollisimman vähän kaikkein hienointa lajiketta, so. raekooltaan alle 1 mm.

Selityksenä tälle erottamiselle on yleisesti ottaen 35 se, että täten saadaan aikaan tilanne, jossa sideaineen tartuntaa edistävät toimenpiteet voivat edullisesti kohdistua nimenomaan karkeisiin lajikkeisiin. Nämä toimenpiteet muodostuvat siitä, että erottamisen jälkeen em. karkeat > 5 I 64806 f * kivilajikkeet joko kostutetaan tai käsitellään tartukkeella sideaineen tartunnan parantamiseksi. Lisättävä tartuke voi olla osa sideaineeseen muuten sekoitettavasta tartukkeesta tai muu tartuke. Myös em. tartukkeiden yhdistelmä on mah-5 dollinen.

Sideaine voidaan menetelmässä sekoittaa esim. ensin erillään oleviin karkeisiin lajikkeisiin, joita sekoitetaan perusteellisesti kunnes sideaine on tarttunut hyvin ko. kiviaineksen kaikkiin pintoihin, jonka jälkeen lisätään 10 hienot lajikkeet. Hienojen lajikkeiden lisäämisen jälkeen sekoitusta suoritetaan niin lyhyen aikaa kuin mahdollista sillä karkean kiviaineksen sideainekalvo ei saa kulua.

Hienojen lajikkeiden ja sideaineen lisäys voi myös tapahtua yhtäaikaisesti, kuten myöhemmin esitetään ja li- 15 säksi karkean kiviaineksen ns. kuivasekoitus ennen sideai neen lisäystä on mahdollinen. Tartukkeen tai kosteuden lisääminen karkeaan kiviainekseen voi siis tapahtua sekoit-timen ulkopuolella. Tämän lisäksi käsittely voidaan myös täydentää sekoittimella. Em. käsittely voidaan kuitenkin 20 suorittaa myös kokonaisuudessaan sekoittimessa.

Keksinnön menetelmän mukaisesti on edullista, että sideaine lisätään karkeaan kiviainekseen niin, ettei tartuntaa edistävä käsittely leviä hienoihin lajikkeisiin. Sideaineen lisääminen voi siis tapahtua samanaikaisesti 25 sekoittimen ulkopuolella yllä mainitulla tavalla käsitellyn karkean kiviaineksen sekoittimeen tapahtuvan syötön aikana tai sideaine voidaan syöttää sekoittimeen sekoittimessa tapahtuneen karkean kiviaineen käsittelyn jälkeen. Sideaineen sekoittaminen suoritetaan, kuten edellä on to-30 dettu, perusteellisesti kunnes sideaine on tarttunut karkeamman kivianeksen kaikkiin pintoihin.

Hienon kiviaineksen lisääminen voi tapahtua välittömästi sideaineen syötön jälkeen ja jopa samanaikaisesti kuin sideaine. Erityisen edulliseksi kuitenkin on havaittu 35 lisätä ko. hieno kiviaines mahdollisimman myöhään ja samalla vähentää sekoitusaika tämän lisäyksen jälkeen mahdollisimman lyhyeksi, sillä näin vähennetään aiemmin mainittua 64806 karkean kiviaineksen sideaineen kalvon haitallista kulumista. Tämän kulumisen syynä on se, että hienolla kiviaineksella on havaittu olevan taipumus riistää sideaine karkealta kiviainekselta. Lisäksi hienon kiviaineksen lisäyksen jälkeen tapahtuva pitkäaikainen sekoitus ei ole 5 tarpeellista, koska hieno kiviaines on varsin liikkuvaa ja pystyy sekoittumaan vielä jopa tiepinnalle lasketun öljysoran jyräämisen aikana.

Edellä mainittuja toteutusesimerkkejä ei ole tarkoitettu mitenkään keksintöä rajoittavaksi, vaan keksintöä 10 voidaan vaatimusten puitteissa muunnella monella eri tavalla.