СПОСОБ ПРИГОТОВЛЕНИЯ МОДИФИЦИРОВАННОГО СТРОИТЕЛЬНОГО ИЗВЕСТНЯКОВОГО ЩЕБНЯ
METHOD OF PREPARING A MODIFIED BUILDING LIMESTONE CRUDE

Изобретение относится к области производства строительных материалов, в частности строительного известнякового щебня, для дальнейшего его использования в гражданском и дорожном строительстве.
Известен способ приготовления известнякового строительного щебня, включающий пропитку известнякового щебня в водном растворе лигносульфонатов технических (ЛСТ) при температуре 60°C в соотношении лигносульфонаты технические:вода 1:(8-12) и выдержку в течение 12 часов с последующей сушкой при температуре 120-180°C до постоянной массы (см. описание изобретение к патенту РФ №2408550, МПК С04В 24/18, публикация 10.01.2011).
Недостатком известного способа является его длительное время пропитки (12 ч), значительные энергозатраты (сушка щебня в автоклаве после обработки); снижение прочностных характеристик известнякового щебня с течением времени.
Задачей заявляемого изобретения является значительное сокращение времени пропитки, энергозатрат; повышение прочности и долговечности известнякового строительного щебня.
Сущность изобретения заключается в следующем.
Способ приготовления модифицированного строительного известнякового щебня, отличающийся тем, что процесс пропитки известнякового щебня проводят в четыре стадии, на первой из которых создают в течение 15 минут ультразвуковую кавитацию воды до температуры 40-60°C при частоте 20-40 кГц, на второй стадии в кавитационную горячую воду вводят лигносульфонаты технические порошкообразные в соотношении 1:(0,1-0,4) и диспергируют ультразвуком 20-40 кГц до полного их растворения в течение 10-15 минут, на третьей стадии полученный водный раствор лигносульфонатов технических подвергают гидродинамической кавитации при скорости потока жидкости 12-13 м/с в течение 1-3 минут, на четвертой стадии в кавитационный водный раствор лигносульфонатов технических погружают малопрочный известняковый щебень и обрабатывают его ультразвуком при частоте 20 кГц в течение 15-30 минут.
Это позволяет значительно сократить время пропитки, энергозатрат, повысить прочность и долговечность известнякового строительного щебня.
В соответствии с вышеизложенной сущностью изобретения приводится пример осуществления способа.
В качестве исходных компонентов были использованы известняковый щебень фракции 10 Фроловского карьера Волгоградской области с физико-механическими свойствами, приведенными в Таблице 1, и водный раствор лигносульфонатов технических (ЛСТ) в соотношении ЛСТ:вода (0,1-0,4):1.
Способ приготовления модифицированного известнякового строительного щебня из слабопрочной породы (М-400) проводят в четыре стадии.
На первой стадии выполняют ультразвуковую обработку воды в ультразвуковой емкости с эффектом ее саморазогрева из-за кавитационных процессов, создаваемых ультразвуком при частоте 20-40 кГц в течение 15 минут по достижению температуры воды до 40-60°C.
На второй стадии в ультразвуковую емкость с горячей водой при температуре 40-60°C вводят лигносульфонаты технические порошкообразные в соотношении 1:(0,1-0,4) и диспергируют ультразвуком 20-40 кГц до полного их растворения и получения гомогенного водного раствора ЛСТ. Время диспергации 10-15 мин.
На третьей стадии полученный водный раствор ЛСТ подвергают гидродинамической кавитации при скорости потока жидкости около 12-13 м/с в течение 1-3 мин.
На четвертой стадии в водный раствор ЛСТ, прошедший ультразвуковую и гидродинамическую кавитацию, погружают малопрочный известняковый щебень и обрабатывают его ультразвуком при частоте 20 кГц в течение 15-30 мин.
Далее проводили испытания в соответствии с ГОСТ 8267-93 по определению прочности щебня по дробимости или потери массы при испытании щебня (Таблица 2).
Как видно из Таблицы 2, высокая марка модифицированного известнякового щебня М-1000 достигается при концентрации растворов ЛСТ, варьирующихся от 10 до 40%.
Как видно из Таблицы 3, с течением времени после пропитки происходит набор прочности модифицированного известнякового щебня и его стабилизация. Пик набора прочности известнякового щебня М-1000 происходит на 14 день и остается стабильным и на 21 день, и на 28 сутки.
Таким образом самая высокая марка модифицированного щебня М-1000 (потеря массы щебня при его испытании в 12,32%) наблюдается у модифицированного известнякового щебня на 28 день (Таблица 4).
В модифицированном известняковом щебне после обработки его раствором ЛСТ в средах ультразвуковой и гидродинамической кавитации снижается количество микропор и микротрещин. Это показано на фото известнякового щебня на оптическом микроскопе (650 карат) - фото 1, 2 и в таблице 5.
Технический результат - повышение прочности и долговечности слабопрочного известнякового щебня; сокращение время пропитки; снижение энергозатрат; снижение пористости и трещиноватости известнякового щебня.