Спосіб здобуття кам’яновугільного в’яжучого для дорожнього будівництва

СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ KAMFHHOУГОЛЬНОГО ВЯЖУЩЕГО ДЛЯ ДОРОЖНОГО СТРОИТЕЛЬСТВА путем окисления кислородом воздуха при перемешивание и повышенной температуре каменноугольных дегтей в присутствии высокомолекулярной добавки, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения качества и выхода целевого продукта, в качестве добавки используют полистирольнуто пыль в количестве 23 мае % и Ьнонзнол или І деказюл в количестве (0,8—1,0) 10~б мас.% и процесс проводят при 160-180°С. 1 И 54307 Изобретение относится к способам получения органических вяжущих из каменноугольных продуктов коксохимического производства и может быть использовано в углехіімическои промышленности, а также при производстве вя^уш^х непосредственно на асфальтобетонных заводах, в дорожно-строительных организациях Смолоперегонные цехи на коксохимических заводах производят, їлашшм образом, 5 (0 с ус маловязкне каменноугольные вяжущие ловкой вязкостью 5 200 с по С 5 0 с содержанием воды до 16 мас.% (сырая каменноугольная смол.)) Они не пригодны для строительства усовершенствованных дорожных покрытий вследствие длительности формирования с і рук гуры дорожных дегтебетонов. Бетоны F3 таких вяжущих обладают малой прочностью и неудовлетворительными водными свойствами и морозостойкостью из-за низкой вязкости самого вяжущего и низкой их пластичности. Кроме того, отсутствуют эластические свойства в области отринатепьных температур. Загущение маловязких каменноугольных вяжущих на асфальтобетонных заводах проводят их термоокислением но компрессорной или бескомпрессорной технологии. Процессу термоокисления предшествует обезвоживание вяжущих, которое длится 10-12 ч Время проведения процесса термоокисления по компрессорной технологии колеблется в пределах 14-18 ч, по бескомпрессорной 6-8 ч. Выход готового продукта 70-80 мас.%. Это значительно повышает стоимость ъяжущего, а такде ухудшает условия труд* на таких предприятиях. Известен способ получения вяжущего для дорожных покрытий путем окисления при ]8О-200 Р С, расходе воздуха 15-25 л/кг• мин в течение 20-30 мин остаточных продуктов от цистилляг-Щи поі лотителыюго масла, предварительно насыщенных бензольными углеводородами коксового газа [\]. 15 20 25 30 35 Однако вяжущее с малым интервалом плас-45 тичвосги не обладает эластическими свойствами, вследствие чего бетонные смеси на его основе имеют узкие температурные интервале! укладки и уплотнения, не позволяющие транспортировать их на большие расстояния. 50 Это значительно сокращает сроки строительною сезона. Наиболее близким к изобретению является способ получения каменноугольного вяжущего для дорожного сіроитепьства путем 55 окисления кислородом воздуха при перемешнзашш смеси камешюугольного дегтя и высокомолекулярной добавки — резиновой крышки, взятой в количестве 5-15 мас.% на смесь, при 135- 150еС в течение 1 2 15 ч [2]. Недостатками известного способа являются ею высокая энергоемкость (процесс с учетом обезвоживания длится сутки при высокой температуре) и низкий выход целевого продукта 75 мас.%. Кроме того, получаемое вяжущее имеет малую растяжимость в области низких температур и не обладает .эластичностью, а бетоны на его основе имеют высокие значения водонасыщения, набухаігия, коэффициента теплоустойчивости » низкое значение коэффициента длительной водоустойчивости. Таким образом, известный способ получения Еяжущего не обеспечивает достаточного качества дорожного покрытия. Цель изобретения. — повышение качесгаа и выхода целевого продукта. Поставленная цель достигается тем, что мри способе получения каменноугольного вяжушего для дорожного строительства путем окисления кислородом воздуха при перемешивании и повышенной температуре каменноугольных дег т еи в присутствии высокомолекулярной добавки, в качестве последнзй используют полистирольную пыль в количеств 2-3 мас.% is 1 нонанол или 1-деканол в количестве (0,8—1,0)* 10"* мас.% и процесс проводят при 160—180°С. Высокомолекулярный нормальный спирт необходим а вяжущем для интенсификации процесса его обезвоживания. Ьсли его не добавлять в деготь, то обезвоживание каменноугольного вяжущего длится (в зависимости от насы-^ щенкости вяжущего водой I 6 12 ч, Высокомолекулярный спирт, образуя мономолекулярный слои на поверхности органического вяжущего, вытесняет менее поверхностноактивный стабилизатор пены и снижает до нуля устойчивость пленок пены. Это позволяет значительно увеличить подвод тепла к вях^щему п обезводить ею в і ечеігие 1 ч. При содержании высокомолекулярного сгирта 0,8 • Ї 0 " 6 мас.% И более до 1,0 •10~б мас.% его достаточно для образования мономолекулярного вяжущего в битумоварочном котле, где он вытесняет менее поверхностно-активный сэабилизатор пены и снижает пракіпчески до нуля устойчивость пленок, пузырен и пены, понижая поверхностное натяжение до минимального постоянного значения. При большем расходе спирта он образует ноли1 молекулярный слой. Эффект от введения м высокомолекулярного спирта более 1,0 6 •dO" мас,°/< такой же, как и при концент6 рации его в вяжущем (0,8-1,0) 10~ мас.%. 54 407 В качестве высокомолекулярного спирта При обработке воздухом каменноугольных используют 1-нонанол, СН Э (СН 2 )7 СН 2 ОН, вяжущих при повышенной температуре ислечмолекулярная масса 144,26 усл. ед., плогсгвие процессов конденсации полимериіации ность 827,4 кг/м 3 , температура кипения углеводородов образуются многокольчатые 213°С и 1-декаиол (СН, ( С Н 3 ) 8 СН а ОН, ароматические соединения, которые являют5 молекулярная масса 158,28 усл. ед., плотся дополнительными узлами сшивки в простность 829,2 кг/м 3 , температура кипения ранственной сетке полимера, значительно уп231°С. рочняя структуру вяжущих и повышая его Каменноугольные дорожные дегти по своевязкость. му качеству должны соответствовать требова- (0 Результаты, полученные при окислении в ниям ГОСТ 4641-80, каменноугольные сморазличных режимных условиях, приведены лы - ОСТ 1462-80. в табл. І. Полистирольная пыль - порошок белого В соответствии с данными, приведенными цвета раэмеро?л частиц менее 6,3 • ]0~ s м. в табл. 1, ведение процесса при параметрах, Она образуется в процессе очистки маточТ5 ниже оптимальных, не позволяет получить вяжущие с необходимым комплексом свойств ного раствора, отделяемого от суспензионного (вяжущее получается маловязким), а при знапопмстирола па центрифугах, и имеет следучениях параметров процесса, выше оптимальющие свойства. влажность по массе 6—8%, ных, получение вяжущего энергоемко и соплотность 1040-1060 к і / м 3 , обьемная насыпная масса 680-740 к г ' м 3 , удельная поверх20 провождается большими потерями вследствие ность 350-400 м 2 /кг, средняя молекуляринтенсивного испарения легкокипящих соединая масса (9-20) - 1 0 s . нений каменноугольных вяжущих, П р и м е р В иеобезвожетшй каменВ табл. 2 приведены характеристики изноугольный дегогь подогретый до 80° С, вестного и полученного но предлагаемому вводят (0,8-1,0) • 10~б мас.% высокомолеку- 25 способу вяжущих. лярного спирта, включают перемешивающее В соответствии с данными, представленустройство, обеспечивающее турбулентность ными в табл. 2, вяжущее, полученное по потока, подводят тепло и обезвоживают вяпредлагаемому способу, значительно превосжущее в течение 1 ч. Затем в каменноуголь* ходит известное по растяжимости, клеющей мае вяжущее добавляют 2-3 мас.% поли30 способности. Оно обладает эластическими свойстирольной пыли при непрерывном перемествами в области низких температур. При шивании, доводят температуру композиции этом процесс производства вяжущего по до 140 С и подают воздух в количестве предлагаемому способу менее энергоемок, 60—70 л/кг-ч. Такая начальная температура а выход готового продукта значительно выокисления способствует вовлечению в этот 35 ше, чем известного. процесс низкомолекулярных ароматических углеводородов вяжущих, позволяющих увеличить выход вяжущею. Максимальная темВ табл. 3 приведены характеристики дегпература гермоокисления маловязких каментебетопных смесей - приготовлетшых на осноугольных вяжущих 160—180°С. Скорость нове известного и предлагаемого вяжущих. 40 подъема температуры в окислительной усСопоставление свойств дегтебетонов, притановке 10~]5°С/ч. В момент интенсивного готовленных на вяжущем, полученном по подьема температуры прекращается подвод предлагаемому способу, в сравнении с известтепла в установку. Продолжительность терным (габл. ^) показывает, что дегтебетон моокисления по компрессорной технологии на основе вяжущего, полученного по пред3-5 ч, по безкомнрессорнои 2-3 ч В пролагаемому способу, обладает повышенной цессе совместного воздействия механическоплотностью, водостойкостью, морозостойкого перемешивания и окиспения воздухом стью, теплоустойчивостью. при высокой температуре частицы полистиТаким образом, изобретение повышает вырола диспергируются на макромолекулы и ход и качество целевою продукта, улучшает надмолекулярные структуры вытянутой кон- 50 качество вяжущего и бетонов на его основе формации, которьте за счет переплетения цеи, следовательно, повышает долговечность пей образуют пространственную сетку полидегтебетонных дорожных покрытий, а такмера, придающую вяжущему эластические же снижает энер! озатраты на проведение спосвойства. соба. Таблица 1 Количество добавки, мас °1 Спирт Полисти рольная пыль Температура Продолжиокисления, тельность окисления, ч 0,7 10"* 15 , 150 15 , 0,8-10"6 2 160 0,9 10"6 25 , 1,0'10"* ! 1,Ы0~6 Условная Температура Температура Растяжимость [Эластичность при 0°С. при 0°С, вязкость, размягчения хрупкости, по КиШ, см °С СЦЄПЛЄКИЯ с поверхностью каменного материала, j ! Выход целевого продукта, мас.% 20 21 -17 100 14 77 98 2 150 33 -17 100 38 87 93 170 25 , 167 34 -17 100 41 91 94 3 180 3 200 35 -16 100 44 94 96 35 , 190 35 , 400 36 -4 54 16 94 88 * О 8 II54307 Таблица 2 Вяжущее, полученное по способу Показатели предлагаемому известному Консистенция, характеризуемая: пенетрацией при 25°С 40 условной вязкостью по 200 С. с Растяжимость при 0°С, см Эластичность при 0°С, % 100 5 0 Температура рачмягчения по КкШ, °С 44 35 52 -33 -16 Показатель сцепления вяжущих с поверхностью каменных матерлалоч, найденный кочоримеіриіеским методом, % 66 94 Выход вяжушего, % 84 96 Лгштельность процесса, ч 24 б Температура хрупкости, С Таблица Показатели Дегтебетонная смесь на основе вяжущего известного 1 Объемна» vacca, КЕ/М 3 Водонасьіщеіше, о6.% Набухание, об.% 2260 5,83 предлагаемого 240 1,6 0,56 Предел прочности на сжатие, МПа, при, °С 20 7,34 3,9 50 1,01 Ь2 0 Коэффициент водоустойчивости 0,91 8,9 1,0 Коэффициент водоустойчивости при длительио-м водонасыщенин 0,73 0,83 7,3 3,25 0,66 0,89 Козффициет теплоустойчивости Морозостойкость после 50 циклов попеременного замораживания оттай вания 3 1154307 Редактор О. Юрковецкая Составитель Е, Горлов Техред М.Надь Корректор В. Гирняк Заказ 2630/23 Тираж 546 Подписное ВНИИПИ Государственного ко_митета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5 Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4 і