RU2662493C1 - Способ получения битумной эмульсии и битумная эмульсия - Google Patents
Способ получения битумной эмульсии и битумная эмульсия Download PDFInfo
- Publication number
- RU2662493C1 RU2662493C1 RU2017111534A RU2017111534A RU2662493C1 RU 2662493 C1 RU2662493 C1 RU 2662493C1 RU 2017111534 A RU2017111534 A RU 2017111534A RU 2017111534 A RU2017111534 A RU 2017111534A RU 2662493 C1 RU2662493 C1 RU 2662493C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- bitumen
- emulsion
- emulsifier
- water
- phosphogypsum
- Prior art date
Links
- 239000010426 asphalt Substances 0.000 title claims abstract description 124
- 239000000839 emulsion Substances 0.000 title claims abstract description 78
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 24
- 239000003995 emulsifying agent Substances 0.000 claims abstract description 61
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 41
- 229910001868 water Inorganic materials 0.000 claims abstract description 41
- PASHVRUKOFIRIK-UHFFFAOYSA-L calcium sulfate dihydrate Chemical compound O.O.[Ca+2].[O-]S([O-])(=O)=O PASHVRUKOFIRIK-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims abstract description 40
- 239000002245 particle Substances 0.000 claims abstract description 38
- 239000007787 solid Substances 0.000 claims abstract description 34
- 238000002156 mixing Methods 0.000 claims abstract description 20
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims abstract description 20
- 239000000463 material Substances 0.000 claims abstract description 12
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 claims abstract description 9
- 229910052500 inorganic mineral Inorganic materials 0.000 claims description 11
- 239000011707 mineral Substances 0.000 claims description 11
- 238000003756 stirring Methods 0.000 claims description 9
- WRIDQFICGBMAFQ-UHFFFAOYSA-N (E)-8-Octadecenoic acid Natural products CCCCCCCCCC=CCCCCCCC(O)=O WRIDQFICGBMAFQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- LQJBNNIYVWPHFW-UHFFFAOYSA-N 20:1omega9c fatty acid Natural products CCCCCCCCCCC=CCCCCCCCC(O)=O LQJBNNIYVWPHFW-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- QSBYPNXLFMSGKH-UHFFFAOYSA-N 9-Heptadecensaeure Natural products CCCCCCCC=CCCCCCCCC(O)=O QSBYPNXLFMSGKH-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 239000005642 Oleic acid Substances 0.000 claims description 6
- ZQPPMHVWECSIRJ-UHFFFAOYSA-N Oleic acid Natural products CCCCCCCCC=CCCCCCCCC(O)=O ZQPPMHVWECSIRJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- QXJSBBXBKPUZAA-UHFFFAOYSA-N isooleic acid Natural products CCCCCCCC=CCCCCCCCCC(O)=O QXJSBBXBKPUZAA-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- ZQPPMHVWECSIRJ-KTKRTIGZSA-N oleic acid Chemical compound CCCCCCCC\C=C/CCCCCCCC(O)=O ZQPPMHVWECSIRJ-KTKRTIGZSA-N 0.000 claims description 6
- 239000008235 industrial water Substances 0.000 claims description 5
- 238000000227 grinding Methods 0.000 claims description 4
- 239000000843 powder Substances 0.000 claims description 4
- 150000004683 dihydrates Chemical class 0.000 claims description 3
- 239000000243 solution Substances 0.000 abstract description 14
- 239000012467 final product Substances 0.000 abstract description 11
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 abstract description 11
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 abstract description 10
- 238000004078 waterproofing Methods 0.000 abstract description 6
- 238000010276 construction Methods 0.000 abstract description 5
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 4
- 239000011230 binding agent Substances 0.000 abstract description 3
- 230000008439 repair process Effects 0.000 abstract description 3
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 3
- 239000004566 building material Substances 0.000 abstract description 2
- 239000011384 asphalt concrete Substances 0.000 abstract 1
- HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M Sodium hydroxide Chemical compound [OH-].[Na+] HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 20
- 239000000306 component Substances 0.000 description 16
- 239000002385 cottonseed oil Substances 0.000 description 13
- 235000012343 cottonseed oil Nutrition 0.000 description 13
- 239000000047 product Substances 0.000 description 13
- KWYUFKZDYYNOTN-UHFFFAOYSA-M Potassium hydroxide Chemical compound [OH-].[K+] KWYUFKZDYYNOTN-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 12
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 9
- 235000010755 mineral Nutrition 0.000 description 9
- 235000011121 sodium hydroxide Nutrition 0.000 description 7
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 6
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 description 6
- 230000008569 process Effects 0.000 description 6
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 6
- 239000003513 alkali Substances 0.000 description 5
- 239000010425 asbestos Substances 0.000 description 5
- AXCZMVOFGPJBDE-UHFFFAOYSA-L calcium dihydroxide Chemical compound [OH-].[OH-].[Ca+2] AXCZMVOFGPJBDE-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 5
- 239000000920 calcium hydroxide Substances 0.000 description 5
- 235000011116 calcium hydroxide Nutrition 0.000 description 5
- 229910001861 calcium hydroxide Inorganic materials 0.000 description 5
- 239000013521 mastic Substances 0.000 description 5
- 229910052895 riebeckite Inorganic materials 0.000 description 5
- 241000219310 Beta vulgaris subsp. vulgaris Species 0.000 description 4
- 235000021536 Sugar beet Nutrition 0.000 description 4
- 239000003570 air Substances 0.000 description 4
- DHRRIBDTHFBPNG-UHFFFAOYSA-L magnesium dichloride hexahydrate Chemical compound O.O.O.O.O.O.[Mg+2].[Cl-].[Cl-] DHRRIBDTHFBPNG-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 4
- 230000009257 reactivity Effects 0.000 description 4
- 239000004094 surface-active agent Substances 0.000 description 4
- UBAZGMLMVVQSCD-UHFFFAOYSA-N carbon dioxide;molecular oxygen Chemical compound O=O.O=C=O UBAZGMLMVVQSCD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 230000008859 change Effects 0.000 description 3
- 239000002440 industrial waste Substances 0.000 description 3
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 3
- 239000011859 microparticle Substances 0.000 description 3
- 239000012764 mineral filler Substances 0.000 description 3
- 239000011148 porous material Substances 0.000 description 3
- 239000000725 suspension Substances 0.000 description 3
- 239000002699 waste material Substances 0.000 description 3
- VTYYLEPIZMXCLO-UHFFFAOYSA-L Calcium carbonate Chemical compound [Ca+2].[O-]C([O-])=O VTYYLEPIZMXCLO-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 2
- NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-N Phosphoric acid Chemical compound OP(O)(O)=O NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- ZLMJMSJWJFRBEC-UHFFFAOYSA-N Potassium Chemical compound [K] ZLMJMSJWJFRBEC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000009471 action Effects 0.000 description 2
- 239000006227 byproduct Substances 0.000 description 2
- 239000003518 caustics Substances 0.000 description 2
- 235000014113 dietary fatty acids Nutrition 0.000 description 2
- 238000004821 distillation Methods 0.000 description 2
- 238000004945 emulsification Methods 0.000 description 2
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 description 2
- 230000008020 evaporation Effects 0.000 description 2
- 239000000194 fatty acid Substances 0.000 description 2
- 229930195729 fatty acid Natural products 0.000 description 2
- 150000004665 fatty acids Chemical class 0.000 description 2
- 238000005188 flotation Methods 0.000 description 2
- 235000011007 phosphoric acid Nutrition 0.000 description 2
- 230000010399 physical interaction Effects 0.000 description 2
- 239000011591 potassium Substances 0.000 description 2
- 229910052700 potassium Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000004576 sand Substances 0.000 description 2
- 230000035939 shock Effects 0.000 description 2
- 230000006641 stabilisation Effects 0.000 description 2
- 238000011105 stabilization Methods 0.000 description 2
- 235000008733 Citrus aurantifolia Nutrition 0.000 description 1
- 229910019142 PO4 Inorganic materials 0.000 description 1
- 235000011941 Tilia x europaea Nutrition 0.000 description 1
- 238000009825 accumulation Methods 0.000 description 1
- 229910000147 aluminium phosphate Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052586 apatite Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000004071 biological effect Effects 0.000 description 1
- 229910000019 calcium carbonate Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 description 1
- 239000011247 coating layer Substances 0.000 description 1
- 238000005056 compaction Methods 0.000 description 1
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 1
- 239000012141 concentrate Substances 0.000 description 1
- 125000004122 cyclic group Chemical group 0.000 description 1
- 238000000354 decomposition reaction Methods 0.000 description 1
- 230000001066 destructive effect Effects 0.000 description 1
- 238000005265 energy consumption Methods 0.000 description 1
- 238000000605 extraction Methods 0.000 description 1
- 239000003337 fertilizer Substances 0.000 description 1
- 238000011049 filling Methods 0.000 description 1
- 239000012065 filter cake Substances 0.000 description 1
- 238000009408 flooring Methods 0.000 description 1
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 1
- 230000008014 freezing Effects 0.000 description 1
- 238000007710 freezing Methods 0.000 description 1
- 239000011874 heated mixture Substances 0.000 description 1
- 239000008240 homogeneous mixture Substances 0.000 description 1
- 239000004572 hydraulic lime Substances 0.000 description 1
- 239000004615 ingredient Substances 0.000 description 1
- 239000004571 lime Substances 0.000 description 1
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 1
- 239000012533 medium component Substances 0.000 description 1
- 239000012528 membrane Substances 0.000 description 1
- 244000005700 microbiome Species 0.000 description 1
- 235000015097 nutrients Nutrition 0.000 description 1
- 239000003921 oil Substances 0.000 description 1
- 235000019198 oils Nutrition 0.000 description 1
- VSIIXMUUUJUKCM-UHFFFAOYSA-D pentacalcium;fluoride;triphosphate Chemical compound [F-].[Ca+2].[Ca+2].[Ca+2].[Ca+2].[Ca+2].[O-]P([O-])([O-])=O.[O-]P([O-])([O-])=O.[O-]P([O-])([O-])=O VSIIXMUUUJUKCM-UHFFFAOYSA-D 0.000 description 1
- 239000010452 phosphate Substances 0.000 description 1
- 125000002467 phosphate group Chemical group [H]OP(=O)(O[H])O[*] 0.000 description 1
- -1 phosphogypsum dihydrate Chemical class 0.000 description 1
- 150000003016 phosphoric acids Chemical class 0.000 description 1
- 239000004033 plastic Substances 0.000 description 1
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 1
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 1
- 238000009738 saturating Methods 0.000 description 1
- 230000007480 spreading Effects 0.000 description 1
- 238000003892 spreading Methods 0.000 description 1
- 150000003871 sulfonates Chemical class 0.000 description 1
- 230000004083 survival effect Effects 0.000 description 1
- 230000002195 synergetic effect Effects 0.000 description 1
- 229920001187 thermosetting polymer Polymers 0.000 description 1
- 235000015112 vegetable and seed oil Nutrition 0.000 description 1
- 239000008158 vegetable oil Substances 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08L—COMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
- C08L95/00—Compositions of bituminous materials, e.g. asphalt, tar, pitch
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
- C09K23/00—Use of substances as emulsifying, wetting, dispersing, or foam-producing agents
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Civil Engineering (AREA)
- Structural Engineering (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Medicinal Chemistry (AREA)
- Polymers & Plastics (AREA)
- Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)
- Road Paving Structures (AREA)
Abstract
Техническое решение относится к области строительных материалов, более конкретно к битумным эмульсиям, и может быть использовано для производства тепло- и гидроизоляционных материалов, предназначенных для устройства и ремонта разнообразных кровель, а также в дорожном строительстве в качестве вяжущего для асфальтобетонных смесей. Способ получения битумной эмульсии включает приготовление водного раствора эмульгатора путем смешения при постоянном перемешивании в определенной пропорции в воде твердого эмульгатора, в качестве которого используют фосфогипс, и последующего введения в готовый водный раствор эмульгатора разогретого битума. Перед смешением твердого эмульгатора с водой осуществляют его дробление и перемалывание в воздушной среде в порошковую активированную дисперсную среду с размером частиц 0,063-0,1 мм, затем соединяют его с водой при температуре 15°С-30°C, а битум разогревают до температуры 130°С-160°C. Битумная эмульсия, полученная после смешения компонентов, имеет состав, мас. %: битум - 20-25%, фосфогипс - 50-60%, вода техническая - 20-25%. Техническим результатом изобретения является повышение технологичности способа приготовления битумной эмульсии и применения ее на месте производства работ, увеличение срока хранения битумной эмульсии и прочностных характеристик конечного изделия (конструкции). 2 н. и 6 з.п. ф-лы, 1 ил.
Description
Техническое решение относится к области строительных материалов, более конкретно к битумным эмульсиям, и может быть использовано для производства тепло- и гидроизоляционных материалов, предназначенным для устройства и ремонта разнообразных кровель, а также в дорожном строительстве в качестве вяжущего для асфальтобетонных смесей.
Известен способ получения битумной эмульсии, включающий получение шихты в виде термореактивного эмульгатора (гидратной извести), асбеста, части бишофита и воды путем подачи смеситель расчетного количества воды, а затем гидратной извести при непрерывном перемешивании до получения однородной массы известковой суспензии без признаков нерастворенной в воде гидратной извести, последующего введения при постоянном перемешивании до получения однородной шихты асбеста и 50% расчетного количества бишофита. После этого осуществляют эмульгирование битума полученной шихтой введением при непрерывном перемешивании подогретого до Т=60°C-70°C битума в подогретую шихту (см. патент РФ №2124541, МПК C09D 195/00, опубл. 10.01.1999 г.).
В результате эмульгирования битума получается двухфазная среда, состоящая из двух взаимно нерастворимых жидкостей (битум - вода), из которых одна дисперсная фаза (битум) распределена в другой дисперсной фазе (вода) в виде мельчайших (5-10 мкм) частиц, покрытых слоем твердого эмульгатора (гидратной извести, асбеста, бишофита).
Недостатком способа является повышенная длительность, технологическая операция введения битума проводится неоднократно - до 5 раз. Диспергирование битума неоднородно, содержит мелкие и крупные частицы битума до 10 мкм, что обусловлено технологическими режимами механического перемешивания.
Известен способ получения битумной эмульсии, в котором сначала получают эмульгатор из жировой массы - вторичного продукта переработки хлопкового масла его перемешиванием с подогретым раствором щелочи до полного растворения жировой массы с последующим введением в готовый водный раствор эмульгатора тонкой струей разогретого битума при перемешивании, в котором дополнительно перед приготовлением эмульгатора в жировую массу - вторичный продукт переработки хлопкового масла добавляют флотогудрон в соотношении 40-70:60-30, в раствор щелочи вводят только одну часть полученной жировой смеси (примерно половину жировой смеси) для приготовления эмульгатора, а другую добавляют в разогретый битум при перемешивании до его введения в эмульгатор при следующем соотношении компонентов (см. патент РФ №2258075, МПК C08L 95/00, B01F 17/00, опубл. 10.08.2005 г.).
Недостатком способа является высокая трудоемкость и длительность приготовления органического эмульгатора до 2,5 часов.
Введение битума малыми дозами с невысокой скоростью также повышает трудоемкость процесса и увеличивает энегозатраты на механическое перемешивание.
Кроме того, полученная таким способом битумная эмульсия недостаточно устойчива при хранении вследствие недостаточной ее стабильности.
Известен способ получения битумной эмульсии, включающий использование вторичного продукта переработки хлопкового масла, приготовление водного раствора эмульгатора путем смешивания поверхностно-активного вещества с водой и щелочью, и последующее введение в раствор эмульгатора разогретого битума, при этом для приготовлении раствора эмульгатора в качестве поверхностно-активного вещества берут промышленные отходы переработки сахарной свеклы, а вторичный продукт переработки хлопкового масла смешивают с битумом до его введения в раствор эмульгатора (см. патент РФ №2353638, МПК C09D 195/00, C04B 26/26, C08L 95/00, B01F 17/00, опубл. 27.04.2009 г.).
Фильтрационный осадок (дефекат) содержит, в основном, углекислый кальций CaCO3.
Недостатком способа является его повышенная энергоемкость для режимов механического перемешивания до 300 об/мин.
Кроме того, доминирующим фактором является физико-химическое эмульгирование за счет использования активных компонентов, в том числе, поверхностно-активных веществ.
Это не позволяет получить гомогенизированный состав с высокой однородностью и приживаемостью компонентов.
В процессе хранения материал седиментируется (расслаивается) на слои разной природы, что существенно ограничивает область применения и заявляемые потребительские свойства конечного продукта.
Известна битумная композиция, содержащая битум, гидратную известь, асбест, бишофит и воду при определенном соотношении компонентов (см. патент РФ №2124541, МПК C09D 195/00, опубл. 10.01.1999 г.).
Недостатком известной композиции является пониженная реакционно-способные свойства минеральных эмульгаторов (асбест, гидратная известь), и повышенная неоднородность размеров диспергированных частиц битума, что приводит к снижению срока службы и прочностных свойств конечного изделия (конструкции).
Крупные частицы битума обуславливают повышенные размеры пор, в которых, находящаяся вода, при замерзании в зимний период, превращаясь в лед, будет увеличиваться в объеме, что приводит к образованию трещин (концентраторов напряжения) и накоплению поврежденностей различной природы при эксплуатации конечного изделия.
Известна битумная эмульсия, содержащая битум и эмульгатор из жировой массы в виде вторичного продукта переработки хлопкового масла с едким натром или едким кали и водой, при этом жировая масса дополнительно содержит флотогудрон, являющийся кубовыми остатками дистилляции жирных кислот растительных масел, при следующем соотношении компонентов, мас. %: Битум 47-50; Смесь вторичного продукта переработки хлопкового масла с флотогудроном 3,0-5,0; Едкий натр 0,6-1,0 или едкое кали 0,3-0,8; Вода - Остальное, а соотношение вторичного продукта переработки хлопкового масла и флотогудрона составляет 40-70:60-30 (см. патент РФ №2258075, МПК C08L 95/00, B01F 17/00, опубл. 10.08.2005 г.).
Известный состав битумной эмульсии недостаточно устойчив при хранении вследствие недостаточной ее стабильности и однородности используемых компонентов дисперсной среды.
Известна битумная эмульсия, содержащая битум, водный раствор эмульгатора из поверхностно активного вещества, щелочи и воды, с использованием вторичного продукта переработки хлопкового масла, при этом дополнительно в качестве эмульгатора взяты промышленные отходы переработки сахарной свеклы, при этом соотношение компонентов битумной эмульсии составляет, мас. %: Битум 48-52; Вторичный продукт переработки хлопкового масла 1,5-2,5; Промышленные отходы переработки сахарной свеклы 2,5-3,5; Едкий натр или едкое кали 0,6-0,9; Вода - Остальное (см. патент РФ №2353638, МПК C09D 195/00, C04B 26/26, C08L 95/00, B01F 17/00, опубл. 27.04.2009 г.).
Отходы переработки сахарной свеклы обладают высокой неоднородностью.
Кроме того, они и их ферментированные продукты вызывают отторжение используемых компонентов при физическом взаимодействии. Поэтому конечный продукт будет обладать пониженными механическими свойствами и малым сроком хранения.
Наиболее близким техническим решением к заявляемому является способ получения битумной эмульсии, включающий приготовление водного раствора эмульгатора путем смешения в определенной пропорции в подогретой до температуры 60°C-80°C воде едкого калия или едкого натра и вторичного продукта переработки хлопкового масла, перемешивания при той же температуре в течение 3 ч и последующего введения в готовый водный раствор эмульгатора разогретого до 120°C битума (см. патент РФ №2185878, МПК B01F 17/00, C08L 95/00, опубл. 27.07.2002 г.).
Наиболее близким техническим решением к заявляемому составу битумной эмульсии является битумная эмульсия, включающая битум и эмульгатор в виде жирового отхода с водным раствором щелочи, при этом в качестве жирового отхода используют вторичный продукт переработки хлопкового масла, образующийся после дистилляции жирных кислот хлопкового масла, а в качестве щелочи - едкий натр или едкий калий, при следующем соотношении компонентов, мас. %: Битум - 50-55; Вторичный продукт переработки хлопкового масла - 0,5-1,0; NaOH - 0,15-0,3 или KOH - 0,2-0,4; Вода - Остальное (см. патент РФ №2185878, МПК B01F 17/00, C08L 95/00, опубл. 27.07.2002 г.).
Недостаток известной группы изобретений является усложненность его технологического процесса по числу операций.
Требуются дополнительные операции по нормализации, стабилизации и очистки компонентов для обеспечения их стабильных по времени и однородных по структуре свойств.
Кроме того, полученная таким способом битумная эмульсия недостаточно устойчива при хранении вследствие недостаточной ее стабильности.
Также, из-за применения в качестве эмульгатора органических веществ в процессе хранения и применения материал конечного продукта седиментируется (расслаивается) на слои разной природы, что существенно ограничивает область применения и заявляемые потребительские свойства конечного продукта.
Помимо того, органические компоненты подвержены биологическому воздействию микроорганизмов, которые используют органические компоненты эмульгатора в качестве питательной среды и разрушают ее с потерей механических и потребительских (изолирующих) свойств и срока службы.
Задачей настоящей группы изобретений является повышение технологичности способа приготовления битумной эмульсии и применения ее на месте производства работ, увеличение срока хранения битумной эмульсии и прочностных характеристик конечного изделия (конструкции).
Техническим результатом, достигаемым в результате решения поставленной задачи, является стабилизация битумной эмульсии и повышение степени дисперсности битумной эмульсии за счет обволакивания образованных диспергированных частиц битума частицами твердого эмульгатора, которые не допускают возможности их соприкосновения и объединения в крупные частицы.
Поставленная задача достигается тем, что в способе получения битумной эмульсии, включающий приготовление водного раствора эмульгатора путем смешения при постоянном перемешивании в определенной пропорции в воде твердого эмульгатора, и последующего введения в готовый водный раствор эмульгатора разогретого битума, согласно изобретению, перед смешением твердого эмульгатора с водой осуществляют его дробление и перемалывание в воздушной среде в порошковую активированную дисперсную среду с размером частиц 0,063-0,1 мм, соединяют его с водой при температуре 15°С-30°С, а битум разогревают до температуры 130°С-160°С, при этом в качестве твердого эмульгатора используют фосфогипс, а смешение ингредиентов битумной эмульсии осуществляют при следующем соотношении компонентов, мас. %:
Битум - 20-25%
Фосфогипс - 50-60%
Вода техническая - 20-25%
При этом используют фосфогипс в состоянии дигидрата или полугидрата.
Кроме того, в битумную эмульсию дополнительно вводят грубодисперсный минеральный материал в количестве 15-25% и олеиновой кислоты в количестве 1-5% от общей массы эмульсии.
Поставленная задача достигается также тем, что в битумной эмульсии, включающей битум и эмульгатор в виде смеси воды и твердого эмульгатора, согласно изобретению, в качестве твердого эмульгатора используют дробленый и перемолотый микропорошок фосфогипса с размером частиц 0,063-0,1 мм, при следующем соотношении компонентов, мас. %:
Битум - 20-25%
Фосфогипс - 50-60%
Вода техническая - 20-25%
Кроме того, битумная эмульсия содержит дополнительно грубодисперсный минеральный материал 15-25% и олеиновой кислоты 1-5% от общей массы эмульсии.
Заявляемая совокупность признаков позволяет повысить технологичность способа приготовления битумной эмульсии и применения ее на месте производства работ, увеличить срок хранения битумной эмульсии и прочностные характеристики конечного изделия (конструкции).
Это обусловлено синергетическим эффектом от использования при приготовлении битумной эмульсии порошковой активированной дисперсной среды твердого эмульгатора, в качестве которого используют фосфогипс, и обеспечения температурного режима смешения компонентов битумной эмульсии.
Производство экстракционной фосфорной кислоты, получаемой при разложении фосфатного сырья или апатитового концентрата смесью серной и фосфорной кислот дигидратным способом сопровождается получением больших объемов побочного продукта - фосфогипса.
Вследствие того, что у фосфогипса, вышедшего из реактора производства минеральных удобрений, отсутствуют реакционно-способные свойства, то его используют только в качестве минерального наполнителя, что существенного ограничивает возможности его утилизации.
Дробление и перемалывание фосфогипса до размера частиц 0,063-0,1 мм - это физический процесс трения, связанный с приложением механических сил при измельчении, который обеспечивает изменение реакционной способности фосфогипса и насыщение микропорошка фосфогипса кислородом, углекислым газом и влагой воздуха с образованием активированной порошковой дисперсной среды, которая выполняет функцию твердого эмульгатора для битумной эмульсии.
Изменение реакционной способности фосфогипса под действием механических сил способствует ускорению и повышению эффективности последующей технологической операции введения горячего битума в водный раствор активированного твердого эмульгатора.
Соединение разогретого до температуры 130°C-160°C битума с водным раствором активированного твердого эмульгатора с рабочей температурой 15°C-30°C позволяет мгновенно превратить воду эмульгатора в пар.
При этом возникает ударное силовое взаимодействие пара и битума в окрестностях микрочастиц фосфогипса с образованием мелких дисперсных частиц, битума соразмерных с частицами твердого эмульгатора (минерального наполнителя), способствующее физическому взаимодействию на границе сред между твердым эмульгатором и битумом, повышая степень дисперсности битумной эмульсии и адгезии битумных частиц к твердым минеральным поверхностям (частицам фосфогипса).
Стабилизация битумных эмульсий осуществляется за счет обволакивания образованных диспергированных частиц битума частицами твердого эмульгатора, которые не допускают возможности их соприкосновения и объединения в крупные частицы.
Средний диаметр битумных частиц в зависимости от условий диспергирования составляет 10-50 мкм.
При структурообразовании битумной эмульсии за счет использования в качестве твердого эмульгатора реакционно-способных частиц фосфогипса также происходит химическое взаимодействие частиц фосфогипса с компонентами диспергированных частиц битума с образованием нерастворимых соединений, в частности сульфанатов, способствующих уменьшению водонасыщения битумной эмульсии.
Кроме того, заявляемая совокупность признаков обеспечивает повышенную технологичность способа приготовления битумной эмульсии и применения ее на месте производства работ, увеличение срока хранения в летний период, срока службы битумной эмульсии и прочностные характеристики конечного изделия (конструкции), на основе снижения воздействия разрушающих эффектов «размораживание-замораживание» воды в порах эмульсии в зимних условиях.
В условиях летней эксплуатации эмульсии она обладает эффектом самозалечивания, нерастворимые микрочастицы фосфогипса не подвержены радикальному воздействию дождевой воды, так как они в воде не растворяются, а объем пор и глубин впадин микрошероховатости в ней существенно меньше.
Заявляемая группа изобретений проиллюстрирована чертежом, где условно изображена структура битумной эмульсии и позиции обозначают следующее: «М» - микроглобулы битума; «Т» - частиц микропорошка фосфогипса; «В» - слой воды.
Заявляемый способ осуществляют следующим образом.
Фосфогипс из плотного состояния, взятого с полигона, дробится и перемалывается до размера частиц 0,063-0,1 мм и, при необходимости, например для фосфогипса дигидрата просеивается с отбором заданной фракции.
При этом за счет изменения реакционной способности фосфогипса и насыщения микропорошка фосфогипса кислородом, углекислым газом и влагой воздуха обеспечивается образование активированной порошковой дисперсной среды, которая выполняет функцию твердого эмульгатора для битумной эмульсии.
Затем твердый эмульгатор из микропорошка фосфогипса соединяют при температуре 18-20°С с водой и перемешивают в течение 2-3 минут до получения суспензии вязкотекучей консистенции.
При этом на 50-60% твердого эмульгатора берут воды 20-25% из расчета 100% общей массы эмульсии.
При непрерывном перемешивании подается разогретый до температуры 130-160°С битум в количестве 20-25% из расчета 100% общей массы эмульсии.
Перемешивание осуществляют до получения смеси вязкой консистенции.
Соединение разогретого до температуры 130-160°С битума с водным раствором активированного твердого эмульгатора с рабочей температурой 18-30°С позволяет мгновенно превратить воду эмульгатора в пар.
При этом возникает ударное силовое взаимодействие пара и битума в окрестностях микрочастиц фосфогипса с образованием мелких дисперсных частиц битума, соразмерных с частицами твердого эмульгатора (минерального наполнителя), способствуя повышению степени дисперсности битумной эмульсии.
Кроме того, образование мелких дисперсных частиц битума способствует повышению адгезии битумных частиц к твердым минеральным поверхностям (частицам фосфогипса) через структурированный слой воды, что определяет устойчивую стабилизацию битумной эмульсии как в условиях ее эксплуатации, так и при ее хранении.
Для стабилизации исходной формы битумной эмульсии в нее может быть дополнительно введено 15-25% от общей массы эмульсии грубодисперсного минерального материала в виде песка, мелкого щебня, дробленого гравия.
Для обеспечения технологического процесса перемешивания в нее может быть дополнительно введено олеиновой кислоты 1-5% от общей массы эмульсии.
В производственных условиях заявляемый способ может быть осуществлен в лопастной мешалке циклического действия
Дробленый и перемолотый до размера частиц 0,063-0,1 мм фосфогипс с температурой 18-30°С дозируется и подается в мешалку, куда добавляют воду с температурой 18-30°С в количестве 20-25% от ее проектного объема, и производится перемешивание в течение 2-3 минут с получением суспензии вязкотекучей консистенции.
Затем в мешалку при непрерывном перемешивании подается битум с температурой 130-160°С в количестве 20-25% от его проектной массы до получения смеси вязкой консистенции.
Оставшийся объем воды и битума подаются небольшими порциями попеременно в 4-5 приемов. Процесс приготовления одного замеса мастики длится 15-20 минут.
Заявляемая композиция битумной эмульсии включает битум и эмульгатор в виде смеси воды и твердого эмульгатора.
В качестве твердого эмульгатора используют дробленый и перемолотый микропорошок фосфогипса с размером частиц 0,063-0,1 мм,
Дробленый и перемолотый до размера частиц 0,063-0,1 мм и просеянный фосфогипс обеспечивает, за счет изменения реакционной способности фосфогипса и насыщения его кислородом, углекислым газом и влагой воздуха, повышение степени дисперсности эмульсии и адгезии битумных частиц к твердым минеральным поверхностям (частицам фосфогипса).
Структура битумной эмульсии на твердом эмульгаторе представляет собой двухфазную эмульсионную среду, состоящую из микроглобул «М» битума, покрытых слоем частиц «Т» микропорошка фосфогипса и распределенных в структурированном слой «В» воды (чертеж).
Битумная эмульсия содержит указанные компоненты при следующем их соотношении, мас. %:
Битум - 20-25%
Фосфогипс - 50-60%
Вода техническая - 20-25%
Данные соотношения определены эмпирически.
При этом нижняя граница содержания битума определяет ограничение по морозостойкости эмульсии, а верхняя - ограничения по деформационным свойствам в летний период времени.
Нижняя граница содержания фосфогипса определяет получение минимально допустимых сроков хранения эмульсии, а верхняя - технологические ограничения по вязкости эмульсии.
Для стабилизации исходной формы битумная эмульсия может дополнительно содержать 15-25% от общей массы эмульсии грубодисперсного минерального материала в виде песка, мелкого щебня, дробленого гравия.
Для обеспечения технологического процесса перемешивания формы битумная эмульсия может дополнительно содержать олеиновой кислоты 1-5% от общей массы эмульсии.
В текучем состоянии битумная эмульсия хранится неограниченное время при условии исключения испарения воды.
В твердом состоянии, т.е при условии испарения воды, для восстановления эксплуатационных и технологических свойств требуется ее нагрев до пластичного состояния.
Заявляемая группа технических решений может быть использована в качестве битумной мастики для гидроизоляции крыш, настилов, а также в качестве битумной эмульсии для производства тепло- и гидроизоляционных материалов, предназначенным для устройства и ремонта разнообразных кровель, а также в дорожном строительстве в качестве вяжущего для асфальтобетонных смесей.
Устройство гидроизолирующих слоев заключается в очистке защищаемой поверхности, распределении мастики равномерным слоем одинаковой толщины по обрабатываемой поверхности и последующего уплотнения.
После испарения воды глобулы битума соединяются между собой и частицами фосфогипса и мастика приобретет гидроизоляционные свойства, повышая прочностные характеристики конечного изделия.
Кроме того, образовавшийся слой покрытия имеет свойства мембраны, т.е. принимает предлагаемую форму защищаемой поверхности, в течение времени адаптируется к изменению ее формы и возникновению трещин, сохраняет целостность поверхности за счет свойства заполнения возникающих трещин и самостоятельного склеивания собственным материалом мастики в летний период за счет свойства текучести при повышенных летних температурах (до 90°C).
В пределах заявленной совокупности признаков настоящее техническое решение не ограничивается приведенными примерами выполнения заявляемой группы изобретений и охватывает любые иные варианты, попадающие в объем прилагаемой формулы для достижения заявленного технического результата.
Claims (14)
1. Способ получения битумной эмульсии, включающий приготовление водного раствора эмульгатора путем смешения при постоянном перемешивании в определенной пропорции в воде твердого эмульгатора, и последующего введения в готовый водный раствор эмульгатора разогретого битума, отличающийся тем, что перед смешением твердого эмульгатора с водой осуществляют его дробление и перемалывание в воздушной среде в порошковую активированную дисперсную среду с размером частиц 0,063-0,1 мм, соединяют его с водой при температуре 15-30°С, а битум разогревают до температуры 130-160°С, при этом в качестве твердого эмульгатора используют фосфогипс, а смешение компонентов битумной эмульсии осуществляют при следующем соотношении компонентов, мас. %:
Битум - 20-25%
Фосфогипс - 50-60%
Вода техническая - 20-25%
2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что используют фосфогипс в состоянии дигидрата.
3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что используют фосфогипс в состоянии полугидрата.
4. Способ по п. 1, отличающийся тем, что в битумную эмульсию дополнительно вводят грубодисперсный минеральный материал в количестве 15-25% от общей массы эмульсии.
5. Способ по п. 1, отличающийся тем, что в битумную эмульсию дополнительно вводят олеиновую кислоту в количестве 1-5% от общей массы эмульсии.
6. Битумная эмульсия, включающая битум и эмульгатор в виде смеси воды и твердого эмульгатора, отличающаяся тем, что в качестве твердого эмульгатора используют дробленый и перемолотый микропорошок фосфогипса с размером частиц 0,063-0,1 мм, при следующем соотношении компонентов, мас. %:
Битум - 20-25%
Фосфогипс - 50-60%
Вода техническая - 20-25%
7. Битумная эмульсия по п. 6, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит грубодисперсный минеральный материал 15-25% от общей массы эмульсии.
8. Битумная эмульсия по п. 6, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит олеиновую кислоту 1-5% от общей массы эмульсии.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2017111534A RU2662493C1 (ru) | 2017-04-05 | 2017-04-05 | Способ получения битумной эмульсии и битумная эмульсия |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2017111534A RU2662493C1 (ru) | 2017-04-05 | 2017-04-05 | Способ получения битумной эмульсии и битумная эмульсия |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2662493C1 true RU2662493C1 (ru) | 2018-07-26 |
Family
ID=62981577
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2017111534A RU2662493C1 (ru) | 2017-04-05 | 2017-04-05 | Способ получения битумной эмульсии и битумная эмульсия |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2662493C1 (ru) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2818673C1 (ru) * | 2023-05-12 | 2024-05-03 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Ордена Трудового Красного Знамени Институт нефтехимического синтеза им. А.В. Топчиева Российской академии наук (ИНХС РАН) | Битумная эмульсия для дорожного строительства и способ ее получения |
| IT202200023967A1 (it) * | 2022-11-22 | 2024-05-22 | Eva Michielon | Materiale bituminoso a freddo |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU1106820A1 (ru) * | 1983-01-11 | 1984-08-07 | Государственный Дорожный Научно-Исследовательский Институт | Битумный шлам |
| RU2185878C1 (ru) * | 2001-09-13 | 2002-07-27 | Хозин Вадим Григорьевич | Битумная эмульсия |
| CN102120889A (zh) * | 2011-04-29 | 2011-07-13 | 西安国琳实业有限公司 | 一种sbs改性乳化沥青组合物及其制备方法 |
-
2017
- 2017-04-05 RU RU2017111534A patent/RU2662493C1/ru not_active IP Right Cessation
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU1106820A1 (ru) * | 1983-01-11 | 1984-08-07 | Государственный Дорожный Научно-Исследовательский Институт | Битумный шлам |
| RU2185878C1 (ru) * | 2001-09-13 | 2002-07-27 | Хозин Вадим Григорьевич | Битумная эмульсия |
| CN102120889A (zh) * | 2011-04-29 | 2011-07-13 | 西安国琳实业有限公司 | 一种sbs改性乳化沥青组合物及其制备方法 |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| IT202200023967A1 (it) * | 2022-11-22 | 2024-05-22 | Eva Michielon | Materiale bituminoso a freddo |
| RU2818673C1 (ru) * | 2023-05-12 | 2024-05-03 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Ордена Трудового Красного Знамени Институт нефтехимического синтеза им. А.В. Топчиева Российской академии наук (ИНХС РАН) | Битумная эмульсия для дорожного строительства и способ ее получения |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| KR101654614B1 (ko) | 상온 재생 아스팔트 콘크리트 혼합물 및 이를 사용한 아스팔트 콘크리트 시공방법 | |
| CN101058493A (zh) | 板式无碴轨道用ca砂浆及其生产方法 | |
| CN103242002A (zh) | 一种冷拌半柔性复合路面材料及其制备方法 | |
| CN104530729B (zh) | 一种可再分散的沥青粉末及其制备方法和用途 | |
| CN114213072B (zh) | 高含水率淤泥质渣土制备路基填料的处理工艺及路基填料 | |
| EP2257504A2 (en) | Modifier for concrete and cement formulations and methods of preparing the same | |
| CN105837109B (zh) | 一种高强度耐腐蚀的混凝土材料及其应用 | |
| CN100482609C (zh) | 一种保水增稠材料及由其制得的水泥砂浆 | |
| CN103881401B (zh) | 一种废胶粉改性乳化沥青及其制备方法 | |
| RU2662493C1 (ru) | Способ получения битумной эмульсии и битумная эмульсия | |
| KR20180109733A (ko) | 미분체 함유 포장용 보수재의 제조방법 및 그에 따라 제조된 미분체 함유 포장용 보수재 | |
| JP2012162428A (ja) | 建設残土を利用した土レンガの製造方法 | |
| US5650000A (en) | Polyphenolic vegetable extract/surfactant compositions as universal bitumen/water emulsifiers | |
| Roshan et al. | Laboratory Investigation of Micronized Lomashell Powder Effects on Asphalt Binder and Mix Performance. | |
| CN106147252B (zh) | 一种环保型沥青混合料添加剂的制备方法 | |
| CN104860578B (zh) | 缓释型抗冰冻沥青玛蹄脂碎石混合料的制备方法 | |
| CN108017307A (zh) | 一种干法缓释型生物基沥青混合料温拌剂及其制备方法 | |
| CN106147250B (zh) | 一种温拌沥青及其制备方法 | |
| WO1995033798A9 (en) | Polyphenolic vegetable extract/surfactant compositions as universal bitumen/water emulsifiers | |
| CN101913829A (zh) | 一种石灰材料及其制备方法 | |
| CN108147727A (zh) | 一种高强度沥青混凝土路面施工方法 | |
| CN107311586A (zh) | 利用电石渣生产的加气混凝土砌块及其加工方法 | |
| KR101272531B1 (ko) | 입상물질, 분상물질 또는 석면의 비산방지를 위한 2액형 도포제 및 이를 이용하여 입상물질, 분상물질 또는 석면의 비산을 방지하는 방법 | |
| CN106118473A (zh) | 非固化橡胶沥青防水涂料及其制备方法 | |
| CN106147248B (zh) | 一种沥青混合料温拌添加剂及其制备方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20200406 |