Результат интеллектуальной деятельности: СПОСОБ ПРИГОТОВЛЕНИЯ ИЗВЕСТНЯКОВОГО СТРОИТЕЛЬНОГО ЩЕБНЯ

Изобретение относится к области производства строительных материалов, в частности строительного щебня, для дальнейшего его применения в гражданском и дорожном строительстве.

Известен способ приготовления строительного щебня, включающий пропитку известнякового строительного щебня в водном растворе лигносульфонатов при температуре 50-60°С, в соотношении лигносульфонаты (ЛСТ) - вода: 1:(8÷12), выдержке в течение 12 ч с последующей сушкой при температуре 120-180°С до постоянной массы, [патент RU №2408550 - прототип].

Известняковый строительный щебень, приготовленный по прототипу, используется только для устройства верхних слоев асфальтобетонных покрытий.

Недостатком известного способа является то, что приготовленный таким образом щебень обладает низкой водостойкостью, что не позволяет его использовать в устройстве щебеночного основания конструкций дорожных одежд. В известном способе для пропитки известнякового строительного щебня в нагретом водном растворе лигносульфонатов используют щебень с температурой окружающего воздуха, которая не позволяет обеспечивать оптимальную глубину раскрытия пор, внутри тела щебня для образования достаточно прочного каркаса из пленки лигносульфоната, обеспечивающего необходимую водостойкость известнякового щебня.

Недостатком способа является также то, что пропитка щебня в растворе лигносульфоната осуществляется в течение длительного времени - 12 часов, что приводит к увеличению продолжительности процесса приготовления строительного щебня, увеличивая затраты на осуществление способа.

Кроме этого, недостатком способа является также то, что сушка до постоянной массы осуществляется при достаточно высокой температуре 120-180°С, что так же значительно повышает энергозатраты на осуществление способа и приводит к удорожанию производства щебня в целом.

Технический результат - повышение водостойкости известнякового строительного щебня.

Техническая задача - повышение водостойкости известнякового строительного щебня за счет увеличения глубины пропитки в водном растворе лигносульфонатов при сокращении продолжительности пропитки щебня и снижении энергопотребления на осуществление способа.

Решение технической задачи

Способ приготовления известнякового строительного щебня, включающий пропитку известнякового щебня в водном растворе лигносульфонатов при температуре 50-60°С, в соотношении лигносульфонаты : вода 1:(8-12), выдержкой в растворе при атмосферном давлении с последующей сушкой до постоянной массы, в котором пропитку щебня в растворе лигносульфонатов осуществляют одновременно с вакуумированием в вакуумной установке, в которой создают и поддерживают остаточное давление 2000 Па в течение 60 мин, после чего давление доводят до атмосферного, при котором образец выдерживают в течение 30 мин, а сушку до постоянной массы осуществляется при температуре 100-130°С.

Сущность способа приготовления строительного щебня.

Заявленный технический результат достигается тем, что в способе приготовления известнякового строительного щебня пропитку каменного материала осуществляют одновременно с вакуумированием в вакуумной установке в нагретом до температуры 50-60°С водном растворе лигносульфонатов в соотношении лигносульфонаты: вода соответственно 1:(8-12), в котором создают и поддерживают остаточное давление, равное 2000 Па (15 мм рт. ст.), в течение 60 мин и последующим доведением давления до атмосферного, при котором образцы строительного щебня выдерживают в течение 30 минут. В процессе вакуумирования щебня происходит освобождение капиллярных открытых пор и микротрещин от воздуха и одновременное заполнение их раствором лигносульфонатов в течение 30 мин.

Последующую сушку до постоянной массы осуществляют при температуре 100-130°С, необходимой и достаточной для испарения остаточной влаги, что позволит снизить объем потребляемой электроэнергии.

Анализ результатов экспериментов показывает, что предварительно нагретый раствор лигносульфонатов способствует увеличению раскрытия пор и микротрещин щебня, а процесс вакуумирования приводит к повышению глубины пропитки щебня водным раствором лигносульфонатов, а следовательно, к повышению водостойкости.

Таким образом, способ приготовления строительного щебня, при котором осуществляют одновременно вакуумирование щебня и его пропитку в нагретом водном растворе лигносульфонатов, что в сравнении со способом по прототипу позволит увеличить глубину пропитки щебня, повышая тем самым марку по водостойкости при сокращении времени пропитки, что и является новым техническим результатом заявленного способа.

Для экспериментальной реализации заявленного способа проводили ряд испытаний по повышению водостойкости щебня. Использовали известняковый щебень фракций 5-10 мм, 10-20 мм, 20-40 мм марки по дробимости М 400 и обладающим следующими показателями по водостойкости: фракция 5-10 мм - 3,99, фракция 10-20 мм - 4,12, фракция 20-40 мм - 4,20.

Примеры конкретного исполнения

Пример №1

Для приготовления известнякового строительного щебня использовали щебень фракции 5-10 мм плотностью 2,45 г/см³, пористостью 11,90%, пропитывали в вакуумной установке ВУ-976А в нагретом до температуры 50-60°С растворе лигносульфонатов в соотношении лигносульфонаты - вода соответственно 1:(8-12). В вакуумной установке ВУ-976А создавали и поддерживали остаточное давление, равное 2000 Па (15 мм рт. ст.), в течение 60 мин, с последующим доведением давления до атмосферного и выдерживали строительный щебень в течение 30 минут. Сушку до постоянной массы осуществляли при температуре 100-130°С. Испытания известнякового щебня по водостойкости проводили согласно ГОСТ 8269-97. Водопоглощение щебня составило 1,29%, а марка по водостойкости составила - В2 (потеря массы при испытании составила 2,51%), марка по дробимости - 1200, марка по истираемости - И-1.

Пример №2

Для приготовления известнякового строительного щебня использовали щебень фракции 10-20 мм марки 400, плотностью 2,49 г/см³, пористостью 12,07%. Щебень пропитывали в вакуумной установке ВУ-976А в нагретом до температуры 50-60°С растворе лигносульфонатов в соотношении лигносульфонаты - вода соответственно 1:(8-12). В вакуумной установке ВУ-976А создавали и поддерживали остаточное давление, равное 2000 Па (15 мм рт. ст.), в течение 60 мин, с последующим доведением давления до атмосферного и выдерживанием строительного щебня в течение 30 минут. Сушку до постоянной массы осуществляли при температуре 100-130°С. Испытания проводились согласно ГОСТ 8269-97. Водопоглощение щебня составило 1,30%, а марка по водостойкости В2 (потеря массы при испытании составила 2,56%), марка по дробимости 1200, марка по истираемости И-1.

Пример №3

Для приготовления известнякового строительного щебня использовали щебень фракции 20-40 мм марки 400, плотностью 2,34 г/см³, пористостью 11,12%. Щебень пропитывали в вакуумной установке ВУ-976А в нагретом до температуры 50-60°С растворе лигносульфонатов в соотношении лигносульфонаты - вода соответственно 1:(8-12). В вакуумной установке ВУ-976А создавали и поддерживали остаточное давление, равное 2000 Па (15 мм рт. ст.), в течение 60 мин, с последующим доведением давления до атмосферного и выдерживанием строительного щебня в течение 30 минут. Сушку до постоянной массы осуществляли при температуре 100-130°С. Испытания проводились согласно ГОСТ 8269-97. Водопоглощение щебня составило 1,39%, а марка по водостойкости В2 (потеря массы при испытании составило 2,44%), марка по дробимости - 1200, марка по истираемости И-1.

Для сравнительного анализа заявленного способа со способом по прототипу проводились аналогичные испытания известнякового строительного щебня марки 600 для фракций 5-10 мм, 10-20 мм и 20-40 мм в соответствии со способом по прототипу.

Результаты испытаний заявленного способа приготовления известнякового строительного щебня и способа по прототипу приведены в таблице.

Данные таблицы показывают, что наилучшими показателями марки по водостойкости обладает известняковый строительный щебень по примеру №1, где марка щебня фр. 5-10 мм по дробимости составляет 1200, что в сравнении с прототипом, увеличилась на 20%, водопоглощение щебня снизилось на 28,3%, показатель по водостойкости повысился на 30,7%, что согласно ГОСТ 25607-2009 п. 3.1.5 табл. 2 марка по водостойкости стала В2, что позволяет применять данный щебень для устройства оснований дорожных одежд и увеличить срок эксплуатации автомобильных дорог.