PL192951B1 - Kompozycja w stanie stałym, sposób wytwarzania tej kompozycji oraz jej zastosowanie - Google Patents

Abstract

1. Kompozycja w stanie stalym, znamienna tym, ze wykazuje wytrzymalosc na zginanie co najmniej 0,5 N/mm 2 i zawiera od 70 do 99% wagowych stalych czastek i od 30 do 1% wagowego weglowodorowego srodka wiazacego, który zawiera (i) od 15 do 95% wagowych asfaltenów, w stosunku do calkowitej ilosci srodka wiazacego, które to asfalteny zawieraja co najmniej 60% aromatycznego wegla i (ii) od 5 do 85% wagowych dalszych weglowodorów, w stosunku do cal- kowitej ilosci srodka wiazacego, z tym zastrzezeniem, ze stale czastki nie stanowia jedynie cza- stek wegla. 7. Sposób wytwarzania kompozycji w stanie stalym, znamienny tym, ze miesza sie od 70 do 99% wagowych stalych czastek i od 30 do 1% wagowego stopionego weglowodorowe- go srodka wiazacego, przy czym srodek wiazacy zawiera (i) od 15 do 95% wagowych asfalte- nów, w stosunku do calkowitej ilosci srodka wiazacego, które to asfalteny zawieraja co naj- mniej 60% aromatycznego wegla i (ii) od 5 do 85% wagowych dalszych weglowodorów, w sto- sunku do calkowitej ilosci srodka wiazacego i umozliwienie zestalenia uzyskanej mieszaniny, z tym zastrzezeniem, ze stale czastki nie stanowia jedynie czastek wegla a kompozycja w stanie stalym ma wytrzymalosc na zginanie co najmniej 0,5 N/mm 2 . PL PL PL

Description

Opis wynalazku

Wynalazek dotyczy kompozycji w stanie stałym, zawierającej stałe cząstki i węglowodorowy środek wiążący, sposobu wytwarzania takiej kompozycji oraz jej zastosowanie do wytwarzania elementów konstrukcyjnych.

Znane jest mieszanie cząstek węglowych, takich jak koks ponaftowy, sadza lub węgiel antracytowy z materiałami wiążącymi, takimi jak pak węglowy i pak naftowy, formowanie tych mieszanin przez prasowanie lub wytłaczanie i wypalanie tych mieszanin w piecach w temperaturach od 800 do 1400°C (Kirk-Othmer Encyclopedia of Chemical Technology, wydanie 3, tom 5 strona 557).

W opisie patentowym USA Nr 4 961 837 opisano konkretny pak naftowy do wiązania sadzy, w celu wytwarzania elektrod dla przemysłu aluminium i stali, który to pak naftowy otrzymuje się przez wstępne ogrzewanie wsadu, wprowadzenie podgrzanego wsadu do pieca wgłębnego, w celu przyspieszenia kondensacji i polimeryzacji, oraz wyodrębnianie paku ponaftowego o jakości nadającej się do stosowania jako środek wiążący do wytwarzania elektrod.

Informacje zawarte w tych obu dokumentach ograniczone sądo zastosowania tych środków wiążących z cząstkami węgla.

W opisie USA nr 5 759 250 opisano zastosowanie bardzo twardego spoiwa bitumicznego do podłoża dróg. Bitum stanowi korzystnie mieszaninę bitumów otrzymywanych z twardej bazy wytwarzanej przez bezpośrednią destylację, wykazującej zdolność penetracji od 15 do 25 i frakcji ciężkiej, otrzymywanej przez, destylację surowej ropy lub produktów otrzymanych w procesie katalitycznego lub termicznego krakingu. Stwierdzono, że te wiążące bitumy mogą być stosowane tylko na warstwy podłoża, nie wykazują wystarczających własności przyczepnych, a asfalt z nich wytwarzany nie wykazuje szczelnej, gładkiej powierzchni bez dziur i szorstkości. Opisano ponadto, że te warstwy podłożowe muszą być pokryte warstwą wierzchnią, dla zapewnienia dobrej ochrony termicznej.

Niespodziewanie, opracowano teraz środki wiążące, które będąc twarde, zachowują wciąż dobre własności adhezji.

W japońskim wyłożeniowym zgłoszeniu patentowym Nr 61-89215 opisano sposób selektywnego oddzielania policyklicznego aromatycznego polimeru o wysokim ciężarze cząsteczkowym od pozostałości oleju wytwarzanego przez termiczny kraking benzyny ciężkiej. Opisano, że polimer nadaje się jako materiał pomocniczy do formowania piasku, w celu przezwyciężenia wad występujących przy proszku kwarcowym. Działanie wiążące nie polega na tym, że przyleganie cząstek do siebie jest spowodowane przez klej lub materiał klejący (Kirk-Othmer Encyclopedia of Chemical Technology, wydanie 3, tom 6, strona 213). Zatem wytrzymałość na zginanie formowanego piasku zbliża się do 0 N/mm². Kompozycje według wynalazku różnią się od formowanych piasków tym, że kompozycje według wynalazku wykazują wytrzymałość na zginanie co najmniej 0,5 N/mm².

Kompozycja w stanie stałym według wynalazku wykazuje wytrzymałość na zginanie wynoszącą przynajmniej 0,5 N/mm² i zawiera od 70 do 99% wagowych stałych cząstek i od 30 do 1% wagowego węglowodorowego środka wiążącego, który zawiera (i) od 15 do 95% wagowych asfaltenów, w stosunku do całkowitej ilości środka wiążącego, które to asfalteny zawierają przynajmniej 60% aromatycznego węgla i (ii) od 5do 85% wagowych w stosunku do całkowitej ilości środka wiążącego dalszych, węglowodorów, z tym zastrzeżeniem, że stałe cząstki nie stanowią jedynie cząstek węgla.

Ilości stałych cząstek i węglowodorowego środka wiążącego podane są w stosunku do całkowitej ilości kompozycji.

Węglowodorowe środki wiążące stosowane w wynalazku są na ogół uważane za produkty odpadowe. Zwykle uważa się, że są one nieodpowiednie dla jakichkolwiek atrakcyjnych zastosowań, innych niż materiał wiążący na anody, lub jako część oleju napędowego.

Niespodziewanie, zaobserwowano, że kompozycje według wynalazku wykazują dobrą wytrzymałość na zginanie. Ponadto zaobserwowano, że kompozycje według obecnego wynalazku dobrze utrzymują swą wytrzymałość na zginanie po wystawieniu na działanie wody zawierającej ewentualnie sól i/lub kwas.

Stwierdzono następnie, że kompozycje według obecnego wynalazku mogą być przetwarzane w bardziej twarde przez utrzymywanie ich w podwyższonej temperaturze, albo przez poddanie ich celowej obróbce cieplnej lub przez przetrzymywanie ich w podwyższonej temperaturze podczas wytwarzania i/lub przechowywania na gorąco. Ponadto stwierdzono, że zwiększa to wytrzymałość na zginanie kompozycji.

PL 192 951B1

Wytrzymałość na zginanie mierzy się zgodnie z normą NEN 7014, „Nederlands Normalisatie Instituut”, wydanie 2, 8/1974.

Ilość asfaltenów w węglowodorowym środku wiążącym oznaczana jest zgodnie z normą

IP 143/96.

Udział procentowy aromatycznych atomów węgla zawartych w asfaltenach mierzy się przez oddzielenie asfaltenów ze środka wiążącego jak to opisano w IP 143/96, rozpuszczenie próbki asfaltenów w dwusiarczku węgla lub chloroformie i oznaczenie udziału procentowego aromatycznego węgla przez analizę H i ¹³C-NMR.

Wynalazek dotyczy następnie sposobu wytwarzania kompozycji według wynalazku, który to sposób obejmuje mieszanie od 70 do 99% wagowych stałych cząstek i od 30 do 1% wagowego stopionego węglowodorowego środka wiążącego, przy czym środek wiążący zawiera (i) od 15 do 95% wagowych asfaltenów, w stosunku do całkowitej ilości środka wiążącego, które to asfalteny zawierają co najmniej 60% aromatycznego węgla i (ii) od 5 do 85% wagowych dalszych węglowodorów, w stosunku do całkowitej ilości środka wiążącego, i umożliwienie zestalenia uzyskanej mieszaniny, z tym zastrzeżeniem, że stałe cząstki nie stanowią jedynie cząstek węgla, a kompozycja w stanie stałym ma wytrzymałość co najmniej 0,5 N/mm².

Ponadto wynalazek dotyczy zastosowania kompozycji według wynalazku do wytwarzania elementów konstrukcyjnych.

Kompozycja w stanie stałym według obecnego wynalazku zawiera węglowodorowy środek wiążący, który zawiera od 15 do 95% wagowych asfaltenów w stosunku do całkowitej ilości środka wiążącego, jak to określono według IP 143/96. Asfalteny zawierają wodór, węgiel i ewentualnie inne atomy. Konkretnie, asfalteny mogą zawierać do 15% wagowych atomów innych niż wodór i węgiel, bardziej szczegółowo siarkę, azot i tlen, korzystnie co najwyżej 12% wagowych, najbardziej korzystnie co najwyżej 10% wagowych, w stosunku do asfaltenów.

Węglowodorowy środek wiążący zawiera od 5 do 85% wagowych dalszych węglowodorów. Dalsze węglowodory stanowią związki inne niż asfalteny, jak to określono według IP 143/96. Dalsze węglowodory zawierają wodór, węgiel i ewentualnie inne atomy. Na ogół, dalsze węglowodory mogą zawierać do 15% wagowych atomów innych niż wodór i węgiel, bardziej szczegółowo siarkę, azot i tlen, korzystnie w ilości co najwyżej 12% wagowych, najbardziej korzystnie co najwyżej 10% wagowych, w stosunku do dalszych węglowodorów.

Korzystnie środek wiążący zawiera co najmniej 20% wagowych asfaltenów w stosunku do całkowitej ilości środka wiążącego. Bardziej korzystnie węglowodorowy środek wiążący zawiera co najmniej 25% wagowych asfaltenów. Ilość asfaltenów wynosi do 95% wagowych, korzystnie do 70% wagowych, korzystniej do 60% wagowych, bardziej korzystnie do 50% wagowych, jeszcze bardziej korzystnie do 45% wagowych, a najbardziej korzystnie do 40% wagowych. Pozostałą ilość węglowodorowego środka wiążącego stanowią dalsze węglowodory.

Węglowodorowy środek wiążący nie składa się jedynie z węgla, jak to ma miejsce po całkowitej karbonizacji, np. smoły węglowej przez obróbkę cieplną lub krakowanej termicznie frakcji pozostałościowej.

Pak węglowy różni się od obecnego węglowodorowego środka wiążącego tym, że pak węglowy zawiera ograniczoną ilość asfaltenów. Ilość asfaltenów w paku węglowym typowo jest mniejsza niż 10% wagowych. Ponadto pak węglowy zawiera zasadnicze ilości niebezpiecznych związków poliaromatycznych zawierających 4 lub 5 pierścieni aromatycznych.

Zgodnie z wynalazkiem, środek wiążący zwykle zawiera bardzo ograniczoną ilość związków poliaromatycznych zawierających 4 lub 5 pierścieni aromatycznych. Zwykle środek wiążący zawiera mniej niż 2% wagowych niebezpiecznych związków poliaromatycznych zawierających 4 lub 5 pierścieni aromatycznych, bardziej konkretnie mniej niż 1% wagowy, jeszcze dokładniej mniej niż 0,5% wagowych. Ilość tych związków poliaromatycznych jest podana w stosunku do ilości środka wiążącego i mierzy się ją metodą wysokorozdzielczej chromatografii gazowej, jak to opisano w artykule J. Blomberg i in., Journal of Chromatography A, 849 (1999), strony 483-494.

Węglowodorowy środek wiążący jest zawarty w ilości od 1 do 30% wagowych. Korzystnie węglowowodorowy środek wiążący zawarty jest w ilości co najmniej 2% wagowych, bardziej korzystnie w ilości co najmniej 3% wagowych, najbardziej korzystnie w ilości co najmniej 4% wagowych. Korzystnie węglowowodorowy środek wiążący zawarty jest w ilości do 15% wagowych, bardziej korzystnie w ilości do 10% wagowych, najbardziej korzystnie w ilości do 8% wagowych.

PL 192 951 B1

Węglowodorowy środek wiążący stanowi korzystnie środek wiążący, który jest stały w temperaturze 20°C i poniżej. Na ogół, węglowodorowy środek wiążący wykazuje własności lepko-sprężyste tego rodzaju, że można mierzyć jego penetrację według ASTM D5 w 25°C. Korzystnie węglowodorowy środek wiążący wykazuje penetrację w 25°C co najwyżej 30 dmm, bardziej korzystnie co najwyżej 20, jeszcze bardziej korzystnie co najwyżej 15, korzystniej co najmniej 10, a najbardziej korzystnie mniej niż 10 dmm.

Ponadto węglowodorowy środek wiążący wykazuje penetrację w 25°C przynajmniej 0,1 dmm, bardziej korzystnie przynajmniej 1, jeszcze bardziej korzystnie co najmniej 2, a najbardziej korzystnie co najmniej 4 dmm.

Wartości penetracji poniżej 2 dmm można mierzyć przez pomiar w temperaturze 40°C i następnie ekstrapolację wyników.

Zgodnie z wynalazkiem, węglowodorowy środek wiążący korzystnie ma temperaturę mięknienia mierzoną w badaniu pierścienia i kuli według ASDTM D 36 wynoszącą co najwyżej 160°C, bardziej korzystnie co najwyżej 150°C, jeszcze bardziej korzystnie co najwyżej 120°C a najbardziej korzystnie co najwyżej 100°C.

Węglowodorowy środek wiążący może być wytwarzany w dowolny sposób oczywisty dla fachowców, pod warunkiem, że otrzymany środek spełnia wymagania.

Węglowodorowy środek wiążący może być wytwarzany przez poddanie węglowodorów krakingowi termicznemu. Korzystnie krakingowi termicznemu poddaje się frakcję pozostałości węglowodorów. Krakowany termicznie produkt może być stosowany jako taki, lub w kombinacji z dowolną inną frakcją węglowodorów o ile spełniane są wymagania.

Korzystnie węglowodorowy środek wiążący składa się przynajmniej częściowo z produktu otrzymanego przez poddanie węglowodorów krakingowi termicznemu. Najbardziej korzystnie węglowodorowy środek wiążący składa się z produktu otrzymanego przez poddanie węglowodorów krakingowi termicznemu. Chociaż w tym przypadku można stosować część produktu krakowanego termicznie, środek zawiera tylko produkt podstawowy krakingowi termicznemu.

Kraking termiczny korzystnie prowadzi się przez wstępne ogrzewanie frakcji węglowodorów do temperatury od 350 do 500°C, utrzymywanie podgrzanego oleju w takich warunkach do spowodowania termicznego krakingu i następne oddzielenie jednej lub więcej lżejszych frakcji. Kraking termiczny frakcji pozostałościowych zwykle obejmuje temperatury między 300 a 600°C. Ciśnienie może być 5 2 5 2 w zakresie od 1 do 100 x 10⁵ N/m² (barów), korzystnie w zakresie od 2 do 20 x 10⁵ N/m² (barów). Kraking termiczny prowadzi się zwykle w piecu wgłębnym. Produkt krakowany termicznie może być stosowany jako środek wiążący sam jako taki, lub też środek wiążący może stanowić tylko część produktu krakowanego termicznie. W tym ostatnim przypadku, środek wiążący oddziela się od termicznie krakowanego produktu w dowolny odpowiedni sposób.

Korzystnie środek wiążący wytwarzany jest przez oddzielenie lżejszych frakcji przez destylację rzutową, bardziej korzystnie przez destylację rzutową w próżni.

Inny sposób, którym można otrzymywać węglowodorowy środek wiążący, obejmuje poddawanie frakcji pozostałościowej procesowi hydrokonwersji w temperaturze w zakresie od 200 do 450°C, pod ciśnieniem w zakresie od 50 do 200 x 10⁵ N/m² (barów), ewentualnie poprzedzoną przez usuwanie metali wodorem. Korzystnie hydrokonwersja stanowi hydroodsiarczanie.

Ponadto węglowodorowy środek wiążący można otrzymywać przez mieszanie różnych frakcji węglowodorowych. Atrakcyjny sposób obejmuje mieszanie kompozycji zawierającej stałe cząstki i węglowodory, np. oleju zanieczyszczonego ziemią lub ciała stałego zawierającego piasek roponośny z dalszymi węglowodorami, w taki sposób, aby końcowa kompozycja stanowiła kompozycję według wynalazku. Dopuszcza się, żeby olej zanieczyszczony ziemią zawierał piasek, kamienie i/lub drewno.

W zasadzie, w kompozycji według obecnego wynalazku można stosować dowolne odpowiednie stałe cząstki. Stałe cząstki muszą być różne od węglowodorowego środka wiążącego.

Ponadto, stałe cząstki nie mogą składać się jedynie z cząstek węgla.

Nieograniczona lista stałych cząstek, które mogą być stosowane, obejmuje cząstki mineralne, cement, pył betonowy, zawracany asfalt, regenerowane opony, glinkę, stary piasek, cząstki porowate, takie jak zeolit i perlit, muszelki, pokruszone muszelki, zużyte katalizatory, odpady organiczne, takie jak odpadki i kości, popioły lotne, gumę, polimery i cząstki drewna, takie jak wiórki, płatki i/lub włókna oraz cząstki metalowe, takie jak tlenek glinu. Stałe cząstki, które dają szczególnie dobre wyniki stanowią muszle, cząstki mineralne i/lub cząstki drewna.

PL 192 951B1

Korzystnie stałe cząstki zawierają przynajmniej 5% wagowych, bardziej korzystnie przynajmniej 10% wagowych związków nieorganicznych, stanowiących związki nie zawierające węgla, w stosunku do ilości stałych cząstek. Najkorzystniej stałe cząstki stanowią związki nieorganiczne.

Korzystnie stałe cząstki stanowią kombinację cząstek o wymiarach, co najwyżej 63 mikrometry (tak zwanego napełniacza), cząstek o wymiarach w zakresie od 63 mikrometrów do 2 milimetrów (tak zwanego piasku) oraz cząstek o wymiarach w zakresie od 2 do 8 mm, korzystnie od 4 do 8 mm (tak zwanych kamieni) ewentualnie w kombinacji z cząstkami o większych wymiarach. Wymiary cząstek mierzy się przez przesiewanie przez sito z otworami o wskazanych wymiarach. Korzystnie ilość każdego rodzaju cząstek: napełniacza, piasku i kamieni jest w zakresie od 10 do 50% wagowych (kombinacja do całkowitej ilości 100% wagowych), w stosunku do ilości wszystkich stałych cząstek. Jeśli wykonuje się większe obiekty, korzystnie obecne są stałe cząstki o wymiarach większych niż 8 mm.

Szczególnie dobre wyniki uzyskuje się z kompozycjami stałych cząstek zawierającymi tlenek krzemu i/lub tlenek glinu. Stwierdzono, że cząstki zawierające tlenek krzemu dają kompozycje o wysokiej wytrzymałości na zginanie. Stwierdzono, że cząsteczki zawierające tlenek glinu dają kompozycje o wysokiej wytrzymałości na ściskanie. Korzystnie kompozycje zawierają od 1 do 100% wagowych tlenku krzemu i/lub tlenku glinu, bardziej korzystnie od 1 do 100% wagowych tlenku krzemu, jeszcze korzystniej od 5 do 90% wagowych tlenku krzemu a jeszcze korzystniej od 10 do 70% wagowych tlenku krzemu, w stosunku do całkowitej ilości stałych cząstek.

Szczególnie korzystne jest, aby stałe cząstki zawierały kwarc. Kwarc składa się z tlenku krzemu. Korzystnie kompozycje zawierają od 20 do 95% wagowych, bardziej korzystnie od 30 do 90% wagowych kwarcu, w stosunku do całkowitej ilości stałych cząstek.

W celu wytworzenia kompozycji przewodzącej prąd, kompozycja może dodatkowo zawierać stałe cząstki przewodzące elektrycznie, korzystnie cząstki grafitu, takie jak płatki lub włókna. Korzystnie kompozycje mogą zawierać od 0do 40% wagowych, bardziej korzystnie od 5 do 20% wagowych stałych cząstek przewodzących prąd, w stosunku do całkowitej ilości stałych cząstek. Przez dostosowanie ilości materiału przewodzącego prąd elektryczny w kompozycji jest możliwe wytwarzanie kompozycji w zakresie od kompozycji nieprzewodzących do kompozycji przewodzących prąd.

Ponadto kompozycja według wynalazku może zawierać materiał magnetyczny, taki jak cząstki żelaza. W ten sposób można uzyskiwać kompozycję o własnościach magnetycznych.

Jeśli kompozycja jest przeznaczona do izolacji cieplnej, może ona zawierać stałe cząstki zwiększające jej własności izolacyjne. Jeśli kompozycja jest przeznaczona do przewodzenia ciepła, może zawierać stałe cząstki zwiększające jej własności przewodzenia ciepła. Jeśli kompozycja jest przeznaczona do izolacji dźwiękowej lub do tłumienia drgań, może zawierać stałe cząstki zwiększające jej własności izolacji i/lub tłumienia dźwięków.

Jeśli w kompozycji według wynalazku zawarte jest drewno, kompozycja zawiera korzystnie między 1 a 97% wagowych cząstek drewna, w stosunku do całkowitej ilości stałych cząstek. Cząstki drewna mogą mieć postać obrabianych lub nieobrabianych włókien, wiórków, płatków i/lub proszku. Takie kompozycje nadają się zwłaszcza do wytwarzania desek. Korzystnie kompozycja zawiera przynajmniej 5% wagowych, bardziej korzystnie przynajmniej 10% wagowych cząstek drewna, korzystnie włókien, w stosunku do całkowitej ilości stałych cząstek. Korzystnie kompozycja zawiera co najwyżej 80% wagowych, bardziej korzystnie, co najwyżej 70% wagowych cząstek drewna, korzystnie włókien, w stosunku do całkowitej ilości stałych cząstek.

Kompozycja według wynalazku jest stała w temperaturze otoczenia. Kombinacja stałych cząstek i węglowodorowego środka wiążącego korzystnie staje się ciekła w temperaturze 80°C lub wyższej, korzystnie 110°C lub wyższej.

₂

Kompozycje według wynalazku mają wytrzymałość na zginanie przynajmniej 0,5 N/mm². Dobra wytrzymałość na zginanie jest korzystna, gdy kompozycje stosuje się jako element konstrukcji.

Korzystnie wytrzymałość na zginanie wynosi przynajmniej 3 N/mm², bardziej korzystnie przynajmniej 4 N/mm², jeszcze bardziej korzystnie przynajmniej 5 N/mm², a najbardziej korzystnie przy₂ najmniej 6 N/mm². Wytrzymałość na zginanie mierzy się według normy NEN 7014, „Nederlands Normalisatie Instituut”, wydanie 2, 8/1974. Dla wielu zastosowań wystarczająca jest niska wytrzymałość na zginanie przynajmniej 0,5 N/mm².

Stwierdzono, że przy zastosowaniu kompozycji według wynalazku uzyskuje się dobrą wytrzymałość na ściskanie. Jest to korzystne, gdy kompozycje stosuje się jako element konstrukcji. Można uzyskać korzystnie wytrzymałości na ściskanie wynoszące 5 N/mm², lub wyższe, korzystnie 10 N/mm² lub wyższe, bardziej korzystnie 15 N/mm², lub wyższe, mierząc według normy ISO/R 836 European

PL 192 951 B1

Federation of Manufacturers of Refractory Products/Europejskiej Federacji Wytwórców Produktów

Ogniotrwałych, rewizja 1990, PRE/R 14-1. Stwierdzono, że obecność grafitu zwiększa odporność na ściskanie. Jednak dla wielu zastosowań nie są potrzebne takie wysokie wytrzymałości na ściskanie.

Kompozycje według wynalazku korzystnie mają zawartość pustek co najwyżej 3%, bardziej korzystnie co najwyżej 2,5%, a najbardziej korzystnie, co najwyżej 2,0%. Zawartość pustek oznacza się zgodnie z normą „Standaard Regelgeving Advisering Wegenbouw”, 1995, test 67. Jednak dla wielu zastosowań takie pustki nie są potrzebne. Jednym z takich zastosowań, z których kompozycje według wynalazku mogą mieć wysoką zawartość pustek, są kompozycje o niskiej gęstości. Te konkretne ₃ kompozycje mogą mieć gęstość co najwyżej 1000 kg/m³.

Zaobserwowano, że kompozycje według obecnego wynalazku można przetworzyć w kompozycje o większej twardości przez utrzymywanie ich w podwyższonej temperaturze albo poprzez przeprowadzenie wskazanej obróbki cieplnej lub utrzymując je w podwyższonej temperaturze podczas wytwarzania i/lub składowania na gorąco. Test dla tego szczególnego rodzaju utwardzania stanowi RTFOT (ASTM D 2872). W niektórych badaniach, penetracja kompozycji według wynalazku jest tak niska, że stanowi 50% lub mniej pierwotnej wielkości penetracji. Ponadto stwierdzono, że poprzez obróbkę cieplną zwiększa się wytrzymałość na zginanie.

Obróbka cieplna może obejmować ogrzewanie kompozycji do temperatury przynajmniej 70°C, korzystnie przynajmniej 100°C, bardziej korzystnie przynajmniej 130°C, korzystniej przynajmniej 150°C, a jeszcze bardziej korzystnie przynajmniej 200°C, przez przynajmniej 0,25 godziny, bardziej korzystnie przynajmniej przez 0,5 godziny, a jeszcze bardziej korzystnie przez 1 godzinę. Temperatura wynosi co najwyżej 300°C przez czas, korzystnie, co najwyżej 3 godziny. Chociaż można stosować wyższe temperatury i dłuższe czasy, nie jest to atrakcyjne z punktu widzenia ekonomicznego.

W celu dalszego polepszenia własności węglowodorowego środka wiążącego, kompozycja według wynalazku może zawierać konwencjonalne dodatki do zwiększania twardości, wytrzymałości na zginanie i/lub adhezji. Korzystnie kompozycja według obecnego wynalazku zawiera do 3% wagowych, bardziej korzystnie od 0,001 do 1% wagowych żelaza i/lub jednego lub więcej związków zawierających żelazo w stosunku do ilości węglowodorowego środka wiążącego. Bardziej korzystnie sól żelaza stanowi tlenek żelaza. Żelazo i/lub związki żelaza mogą równocześnie działać jako pigment.

Ponadto do kompozycji według wynalazku, w celu przyspieszenia utwardzania, można dodawać związki wytwarzające wolne rodniki. Związki, które można wprowadzać, stanowią polimery, takie jak polietylen i (zużyte) postaci drobnocząsteczkowych katalizatorów.

Kompozycja według wynalazku może zawierać dalsze związki zmieniające własności produktu końcowego i/lub ułatwiające wytwarzanie kompozycji i/lub gotowego produktu. Nie wyczerpująca lista dalszych związków, które mogą być zawarte w kompozycji obejmuje: ciężkie parafiny, siarkę, polietylen, polipropylen, etylen-octan winylu, elastomery i polimery zawierające dostępne grupy epoksydowe, jak to opisano w opisie WO 96/28513.

Można zmieniać wygląd zewnętrzny kompozycji według wynalazku, jeśli to potrzebne dla jej zastosowania. W celu zmiany barwy kompozycji można zastosować dowolny pigment. W celu uzyskania bardziej gładkiej powierzchni, powierzchnię kompozycji można obrabiać płomieniem lub można dopasowywać wymiary stałych cząstek, jak to jest znane fachowcom.

W celu polepszenia wyglądu kompozycji, bardziej dokładnie elementów konstrukcyjnych, powierzchnię można traktować woskiem lub materiałami podobnymi do wosku, takimi jak wosk pszczeli, wosk naftowy, wosk syntetyczny lub środkami nabłyszczającymi zawierającymi silikony.

Kompozycję według wynalazku można wytwarzać w dowolny odpowiedni sposób. Węglowodorowy środek wiążący można ewentualnie przetworzyć w postać zawiesiny lub emulsji, które następnie miesza się ze stałymi cząstkami.

Korzystnie stałe cząstki miesza się ze stopionym węglowodorowym środkiem wiążącym, np. węglowodorowy środek wiążący zawierający wymagane asfalteny topi się i miesza albo z ogrzanymi albo zimnymi stałymi cząstkami, lub też gorące stałe cząstki miesza się z gorącym lub zimnym węglowodorowym środkiem wiążącym. Dodatkowo, stopiony węglowodorowy środek wiążący można mieszać ze stałymi cząstkami i można wytwarzać wymagane asfalteny in situ podczas obróbki cieplnej mieszaniny.

Zgodnie z wynalazkiem korzystny sposób wytwarzania kompozycji lub elementu konstrukcyjnego obejmuje zastosowanie węglowodorowego środka wiążącego, ewentualnie razem ze stałymi cząstkami, w postaci cząstek zawierających środek wiążący, bardziej konkretnie w postaci granulatu lub proszku zawierającego środek wiążący. W cząstkach zawierających środek wiążący może znajPL 192 951B1 dować się część lub całość stałych cząstek lub może ich nie być wcale. Cząstki zawierające środek wiążący są łatwe do transportu i łatwe do przetwarzania. Zastosowanie cząstek zawierających środek wiążący jest szczególnie korzystne, gdy środek wiążący jest stosunkowo twardy, tzn. wykazuje stosunkowo niską penetrację, w którym to przypadku cząstki nie będą się sklejać ze sobą. Takie cząstki zawierające środek wiążący mogą zawierać dalsze dodatki, takie jak pigmenty.

Kompozycja według wynalazku nadaje się szczególnie do stosowania w konstrukcjach włącznie z budownictwem. Kompozycja według wynalazku nadaje się szczególnie do zastępowania betonu. Element konstrukcyjny stanowi samodzielny składnik o ustalonych wymiarach. Elementy konstrukcyjne obejmują elementy budowlane.

Korzystne elementy konstrukcyjne stanowią rury, płytki okładzinowe, dachówki, brukowce (kamienie brukowe), kamienne płyty chodnikowe, cegły, podbudowy, deski, rynny i/lub przepusty. Powierzchnie drogowe, podłogi i dachy nie są elementami konstrukcyjnymi. Wymiary elementu konstrukcyjnego mieszczą się w proporcjach 1:1:8-1:1:0,5. Korzystnie element konstrukcyjny ma wymiary co najwyżej 5 metrów na co najwyżej 5 metrów na co najwyżej 40 metrów, bardziej konkretnie wymiary, co najwyżej 1metr na co najwyżej 1metr na co najwyżej 2 metry.

Najbardziej korzystnie element konstrukcyjny ma wymiary co najwyżej 20 centymetrów na co najwyżej 20 centymetrów na co najwyżej 10 centymetrów. Element konstrukcyjny stanowi korzystnie blok. Kompozycje według wynalazku są szczególnie odpowiednie do wytwarzania kamieni brukowych, ze względu na dobrą wytrzymałość kompozycji na zginanie, zwłaszcza utrzymywanie dobrej wytrzymałości na zginanie po ekspozycji na wodę ewentualnie zawierającą sól i/lub (silny) kwas, zwłaszcza po ekspozycji na takie działanie w podwyższonej temperaturze.

Elementy konstrukcyjne zawierające kompozycję według wynalazku mają tą zaletę, że mogą być odzyskiwane.

Ze względu na ich trwałość, kompozycje według wynalazku i elementy konstrukcyjne nadają się szczególnie do zastosowania na zewnątrz pomieszczeń.

W celu zwiększenia własności przenoszenia obciążeń kompozycja może zawierać wzmocnienia, takie jak pręty stalowe, tkaninę stalową, polimery, włókna szklane, włókna węglowe, płatki węglowe i/lub tkaniny węglowe.

P r z y k ł a d y

Wytrzymałość na zginanie we wszystkich przykładach mierzy się według normy NEN 7014, „Nederlands Normalisatie Instituut”, wydanie 2, 8/1974.

Wytrzymałość na ściskanie mierzy się według normy ISO/R 836 European Federation of Manufacturers of Refractory Products/Europejskiej Federacji Wytwórców Produktów Ogniotrwałych, rewizja 1990, PRE/R 14-1.

Zawartość pustek oznacza się zgodnie z normą „Standaard Regelgeving Advisering Wegenbouw”, 1995, test 67.

Zastosowana metoda „Marshall Metod” opisana została w „Standaard Regelgeving Advisering Wegenbouw”, 1995, test 47 (strony 111-119) z tą różnicą, że mierzono rozkład wielkości cząstek każdej z szarż stałych cząstek i łączono różne szarże, w celu otrzymania pożądanego rozkładu cząstek zamiast rozdzielania agregatów minerałów na oddzielne frakcje.

Asfalteny oddzielano jak to opisano w IP 143/96.

Ilość aromatycznego węgla w asfaltenach oznaczano za pomocą pomiarów H i ¹³C NMR.

Penetrację mierzono według ASTM D 5 w 25°C.

P r z y k ł a d 1

Węglowodorowy środek wiążący otrzymywano przez kraking termiczny frakcji pozostałości pochodzenia środkowowschodniego o temperaturze wrzenia 520°C lub wyższej i następujące dalej usuwanie lekkich frakcji przez poddanie produktu destylacji rzutowej pod próżnią. Otrzymany środek wiążący miał temperaturę wrzenia 520° lub wyższą pod ciśnieniem atmosferycznym.

Węglowodorowy środek wiążący zawierał 24,9% wagowych asfaltenów. Asfalteny zawierały 64,6% wagowego atomów węgla w pierścieniach aromatycznych. Węglowodorowy środek wiążący zawierał 75,1% wagowych dalszych węglowodorów. Węglowodorowy środek wiążący wykazywał penetrację 7 dmm.

Węglowodorowy środek wiążący (7,68% wagowych) stapiano i ogrzewano do temperatury 180°C i mieszano z 20,27% wagowych napełniacza (o wymiarach cząstek mniejszych niż 63 mikrometry),

39,86% wagowych piasku (wymiary cząstek między 63 mikrometry a 2 mm) i 39,87% wagowych kamieni (cząstki o wymiarach między 4 a 8 mm, pokruszony żwir z holenderskich rzek), przy czym

PL 192 951 B1 wszystkie ilości podane są w stosunku do całkowitej stałych masy cząstek. Mineralne cząstki ogrzano wstępnie do temperatury 180°C.

Mieszanie prowadzono w aparaturze do mieszania firmy Hobart przez 3 minuty w 180°C.

1,1 kg tej mieszaniny o temperaturze 180°C umieszczono w podgrzanej formie (180°C) o wysokości 8 centymetrów i średnicy 10,5 centymetra i wytworzono blok walcowy zgodnie z metodą Marshalla.

Krążki o grubości 8 mm wycięte z tych bloków walcowych stosowano do badań.

Wytrzymałość na zginanie krążków wynosiła 7,4 N/mm². Zawartość pustek wynosiła 2,3%.

Dalsze krążki poddawano starzeniu przez przechowywanie ich w 1 molowym roztworze HCl lub 1 molowym roztworze NaCl przez 1-9 tygodni.

Po 3 tygodniach przechowywania w roztworze 1 molowego HCl w temperaturze pokojowej wy₂ trzymałość na zginanie wynosiła 4,7 N/mm².

Po 9 tygodniach przechowywania w roztworze 1 molowego HCl w temperaturze pokojowej wy₂ trzymałość na zginanie wynosiła 4,3 N/mm².

Po 1 tygodniu przechowywania w roztworze 1 molowego NaCl w temperaturze 60°C wytrzymałość na zginanie wynosiła 4,7 N/mm².

P r z y k ł a d 2

Węglowodorowy środek wiążący mieszano ze wstępnie podgrzanymi cząstkami mineralnymi jak to opisano w przykładzie 1, z tym wyjątkiem, że temperatura mieszaniny wynosiła 210°C.

Bloki przygotowywano jak to opisano w metodzie Marshalla.

Wytrzymałość bloków na zginanie wynosiła około 4 N/mm².

Wytrzymałość bloków na ściskanie wynosiła 19 N/mm².

P r z y k ł a d 3A kg mieszaniny węglowodorowego środka wiążącego i cząstek mineralnych wytwarzanej jak w przykładzie 1 o temperaturze 180°C umieszczono w konwencjonalnej formie dla płyt betonowo cementowych (200 x 200 x 80 mm) (płyty chodnikowe), o temperaturze pokojowej. Płyty wytwarzano na konwencjonalnej maszynie do produkcji płyt z czasem prasowania 12 sekund.

Wytrzymałość płyt na zginanie wynosiła 8,1 N/mm² a zawartość pustek wynosiła 2,4%.

P r z y k ł a d 3B kg mieszaniny węglowodorowego środka wiążącego i cząstek mineralnych wytwarzanej jak w przykładzie 1, z tym wyjątkiem, że temperatura mieszaniny wynosiła 200°C, umieszczono w konwencjonalnej formie dla płyt betonowo-cementowych (200 x 100 x 80 mm) (płyty brukowe), o temperaturze pokojowej. Płyty brukowe wytwarzano na konwencjonalnej maszynie do produkcji płyt z czasem prasowania 12 sekund.

₂

Wytrzymałość płytek na zginanie wynosiła 6,1 N/mm².

P r z y k ł a d 3C

Płytę brukową, wytworzoną jak w przykładzie 3B, ogrzewano ponownie do temperatury 200°C, mieszano i umieszczano w formie do produkcji płyt brukowych, w celu ponownego wytworzenia płyty chodnikowej.

Procedurę tę powtarzano ponownie, uzyskując dwukrotnie odzyskiwaną płytę brukową o wytrzymałości na zginanie 6,7 N/mm².

P r z y k ł a d 4 (porównawczy)

Bitumowy środek wiążący otrzymywano przez poddanie ropy naftowej pochodzenia środkowo-wschodniego destylacji pod ciśnieniem atmosferycznym, z następującą dalej destylacją pod zmniejszonym ciśnieniem otrzymanej pozostałości. Otrzymany środek wiążący miał temperaturę wrzenia 520° lub wyższą pod ciśnieniem atmosferycznym i wykazywał penetrację 80-100 dmm oraz zawartość asfaltenów 11% wagowych. Asfalteny zawierały 53% wagowego atomów węgla w pierścieniach aromatycznych. Ten środek wiążący stapiano i stosowano do wytwarzania mieszaniny o temperaturze 150-160°C. Mieszanina zawierała 7,1% wagowych napełniacza, 36,8% wagowych piasku i 56,1% wagowych kamieni oraz 5,8% wagowych środka wiążącego, przy czym wszystkie ilości podano w stosunku do całkowitej masy stałych cząstek.

1,1 kg tej mieszaniny zastosowano do wytwarzania bloków walcowych zgodnie z metodą Marshalla.

₂

Wytrzymałość na zginanie krążków o grubości 8 mm wyciętych z bloku wynosiła 1,3 N/mm². ₂

Wytrzymałość na ściskanie bloku wynosiła 3,7 N/mm².

PL 192 951B1

P r z y k ł a d 5 (porównawczy)

Bitumowy środek wiążący otrzymywano przez poddanie ropy naftowej pochodzenia amerykańskiego destylacji pod ciśnieniem atmosferycznym z następującym dalej poddawaniem otrzymanej pozostałości, destylacji pod zmniejszonym ciśnieniem. Otrzymany środek wiążący miał temperaturę wrzenia 520° lub wyższą pod ciśnieniem atmosferycznym i wykazywał penetrację 23 dmm oraz zawartość 11% wagowych asfaltenów. Asfalteny zawierały 35% aromatycznego węgla.

Ten środek wiążący stapiano i stosowano do wytwarzania mieszaniny jak to opisano w przykładzie 1, z tym wyjątkiem, że temperatura mieszaniny wynosiła 170°C.

1,1 kg tej mieszaniny zastosowano do wytwarzania bloków walcowych zgodnie z metodą Marshalla.

Wytrzymałość na zginanie krążków o grubości 8 mm wyciętych z bloku wynosiła 3,2 N/mm.

Zawartość pustek wynosiła 2,8%.

P r z y k ł a d 6 (porównawczy)

Ropę naftową pochodzenia środkowowschodniego poddawano destylacji pod ciśnieniem atmosferycznym z następującym dalej poddawaniem otrzymanej pozostałości destylacji pod zmniejszonym ciśnieniem. Otrzymany środek wiążący wykazywał temperaturę wrzenia 520° lub wyższą pod ciśnieniem atmosferycznym. Pozostałość tę poddawano ekstrakcji propanem. Otrzymany środek wiążący wykazywał penetrację 7 dmm oraz zawartość 13,2% wagowych asfaltenów. Środek wiążący stapiano i stosowano do wytworzenia mieszaniny zawierającej 7,1% wagowych napełniacza, 36,8% wagowych piasku i 56,1% wagowych kamieni oraz 5,8% wagowych środka wiążącego, przy czym wszystkie ilości podane są w stosunku do całkowitej masy stałych cząstek.

1,1 kg tej mieszaniny zastosowano do wytwarzania bloków walcowych zgodnie z metodą Marshalla.

Bloki stosowano do badań wytrzymałości na zginanie, która wynosiła 11,6 N/mm².

Krążki o grubości 8 milimetrów wycięte z tych walcowych bloków stosowane były do badań.

Wytrzymałość na zginanie krążków wynosiła 7,5 N/mm². Zawartość pustek wynosiła 5,6%.

Dalsze krążki poddawano starzeniu przez przechowywanie ich w 1 molowym roztworze HCl lub 1 molowym roztworze NaCl przez 1-9 tygodni.

Po 3 tygodniach przechowywania w roztworze 1 molowego HCl w temperaturze pokojowej wy₂ trzymałość na zginanie wynosiła 2,9 N/mm².

Po 1 tygodniu przechowywania w roztworze 1 molowego NaCl w 60°C wytrzymałość na zginanie wynosiła 3 N/mm².

P r z y k ł a d 7 (porównawczy)

7,68% wagowych środka wiążącego, jaki opisano w przykładzie 6, mieszano z 20,4% wagowych napełniacza, 40,11% wagowych piasku i 39,5% wagowych kamieni z czystej krzemionki (4-8 mm), wszystkie ilości w stosunku do całkowitej masy stałych cząstek.

1,1 kg tej mieszaniny zastosowano do wytwarzania bloków walcowych zgodnie z metodą Marshalla.

Krążki o grubości 8 milimetrów wycięte z tych walcowych bloków stosowane były do badań wy₂ trzymałości na zginanie, która wynosiła 7 N/mm².

Inne krążki o grubości 8 mm przechowywano przez 24 godziny w wodzie morskiej o temperaturze 60°C, po czym wytrzymałość na zginanie krążków wynosiła 3,7 N/mm².

P r z y k ł a d 8

Węglowodorowy środek wiążący, jaki opisano w przykładzie 1, stosowano do wytwarzania mieszaniny, jak to opisano w przykładzie 7.

1,1 kg tej mieszaniny zastosowano do wytwarzania bloków walcowych zgodnie z metodą Marshalla.

Z tych walcowych bloków wycinano krążki o grubości 8 milimetrów. Krążki wykazywały wytrzymałość na zginanie wynoszącą 7 N/mm² i zawartość pustek 1%. Wytrzymałość na ściskanie bloku ₂ wynosiła 12,8 N/mm².

Inne krążki o grubości 8 mm przechowywano przez 24 godziny w wodzie morskiej o temperaturze 60°C, po czym wytrzymałość na zginanie krążków wynosiła 6,4 N/mm².

P r z y k ł a d 9 (porównawczy)

Bitumowy środek wiążący otrzymywano przez poddawanie ropy naftowej pochodzenia amerykańskiego destylacji pod ciśnieniem atmosferycznym, z następującym dalej poddawaniem otrzymanej pozostałości destylacji pod zmniejszonym ciśnieniem. Pozostałość otrzymywana po destylacji pod zmniejszonym ciśnieniem miała temperaturę wrzenia 520° lub wyższą pod ciśnieniem atmosferycznym, penetrację 6 dmm oraz zawartość 22% wagowych asfaltenów. Asfalteny zawierały 53,6% aromatycznego węgla. Środek wiążący stapiano i stosowano do wytworzenia mieszaniny z napełniaczem, piaskiem i kamieniami jak to opisano w przykładzie 1.

PL 192 951 B1

1,1 kg tej mieszaniny zastosowano do wytwarzania bloków walcowych zgodnie z metodą Marshalla.

Z tych walcowych bloków wycinano krążki o grubości 8 milimetrów i wykazywały one wytrzymałość na zginanie 5,6 N/mm² a zawartość pustek wynosiła 2,6%.

P r z y k ł a d 10 (porównawczy)

Bitumowy środek wiążący otrzymywano przez poddawanie ropy naftowej pochodzący z Dalekiego Wschodu destylacji pod ciśnieniem atmosferycznym, z następującym dalej poddawaniem otrzymanej pozostałości destylacji pod zmniejszonym ciśnieniem. Pozostałość otrzymywana po destylacji pod zmniejszonym ciśnieniem miała temperaturę wrzenia 520° lub wyższą pod ciśnieniem atmosferycznym, penetrację 5 dmm oraz zawartość 10,3% wagowych asfaltenów. Asfalteny zawierały 57,9% aromatycznego węgla.

1,1 kg tej mieszaniny stapiano i stosowano do wytwarzania bloków walcowych zgodnie z metodą Marshalla, jak to opisano w przykładzie 1.

Z tych walcowych bloków wycinano krążki o grubości 8 milimetrów i wykazywały one wytrzymałość na zginanie 2,4 N/mm² a zawartość pustek wynosiła 3,3%.

P r z y k ł a d 11

Środek wiążący, jaki opisano w przykładzie 1, stosowano do wytwarzania mieszaniny zawierającej 7,5% wagowych środka wiążącego, 7% wagowych proszku czerwieni (tlenek żelaza), 15,15% wagowych napełniacza, 38,92% wagowych piasku i 38,93% wagowych kamieni, wszystkie ilości w stosunku do całkowitej masy stałych cząstek opisanych w przykładzie 1.

1,1 kg tej mieszaniny zastosowano do wytwarzania bloków walcowych zgodnie z metodą Marshalla.

Krążki o grubości 8 milimetrów wycięte z tych walcowych bloków stosowane były do badań wytrzymałości na zginanie, która wynosiła 7,3 N/mm².

Krążki wykazywały zawartość pustek 1,8%.

P r z y k ł a d 12

Węglowodorowy środek wiążący, jaki opisano w przykładzie 1 stosowano do wytwarzania mieszaniny, jak to opisano w przykładzie 1, w której napełniacz zastąpiono proszkiem czerwieni (20,27% wagowych).

1,1 kg tej mieszaniny zastosowano do wytwarzania bloków walcowych zgodnie z metodą Marshalla.

Wytrzymałość na zginanie wynosiła około 4 N/mm².

Wytrzymałość na ściskanie wynosiła 20 N/mm².

P r z y k ł a d 13

Środek wiążący, jaki opisano w przykładzie 1, stosowano do wytwarzania mieszaniny zawierającej 7,97% wagowych środka wiążącego, 37,6% odzyskanego asfaltu, 21% wagowych napełniacza i 41,4% wagowych piasku, wszystkie ilości w stosunku do całkowitej masy stałych cząstek. Mieszaninę wytwarzano zgodnie z procedurą opisaną w przykładzie 1.

1,1 kg tej mieszaniny zastosowano do wytwarzania bloków walcowych zgodnie z metodą Marshalla.

Krążki o grubości 8 milimetrów wycięte z tych walcowych bloków stosowane były do badań wytrzymałości na zginanie, która wynosiła 7,2 N/mm² i wykazywały zawartość pustek 1,8%.

P r z y k ł a d 14

Środek wiążący, jaki opisano w przykładzie 1, stosowano do wytwarzania mieszaniny o następującym składzie: 7,95 wagowych środka wiążącego, 17,4% wagowych grafitu płatkowego, 41,3% wagowych piasku i 41,3% wagowych kamieni, wszystkie ilości w stosunku do całkowitej masy cząstek w postaci stałej opisanych w przykładzie 1. Mieszanie prowadzono zgodnie z procedurą opisaną w przykładzie 1.

1,1 kg tej mieszaniny zastosowano do wytwarzania bloków walcowych zgodnie z metodą Marshalla.

Krążki o grubości 8 milimetrów wycięte z tych walcowych bloków stosowane były do badań wytrzymałości na zginanie, która wynosiła 3,5 N/mm².

Oporność elektryczna wynosiła 20 omów.

P r z y k ł a d 15

Środek wiążący, jaki opisano w przykładzie 1, stosowano do wytwarzania mieszaniny o następującym składzie: 7,8% wagowych środka wiążącego, 8,5% wagowych grafitu płatkowego, 10,29% wagowych napełniacza, 40,61% wagowych piasku i 40,58% wagowych kamieni, wszystkie ilości w stosunku do całkowitej masy stałych cząstek. Mieszanie prowadzono zgodnie z procedurą opisaną w przykładzie 1.

PL 192 951B1

1,1 kg tej mieszaniny zastosowano do wytwarzania bloków walcowych zgodnie z metodą Marshalla.

Krążki o grubości 8 milimetrów wycięte z tych walcowych bloków stosowane były do badań wytrzymałości na zginanie, która wynosiła 6,2 N/mm² zaś zawartość pustek wynosiła 3%.

Oporność elektryczna wynosiła 200 omów.

P r z y k ł a d 16

Środek wiążący, jaki opisano w przykładzie 1, stosowano do wytwarzania bardzo luźnej kompozycji zawierającej 6,43% wagowych środka wiążącego, 5,8% wagowych napełniacza, 10,13% wagowych piasku i 84,07% wagowych kamieni, wszystkie ilości w stosunku do całkowitej masy stałych cząstek. Mieszanie prowadzono zgodnie z procedurą opisaną w przykładzie 1.

1,1 kg tej mieszaniny zastosowano do wytwarzania bloków walcowych zgodnie z metodą Marshalla.

Oznaczona wytrzymałość na zginanie wynosiła 2 N/mm².

₂

Wytrzymałość na ściskanie wynosiła 7,6 N/mm².

P r z y k ł a d 17 (porównawczy)

Węglowodorowy środek wiążący otrzymywano przez kraking termiczny frakcji pozostałości pochodzącej ze Środkowego Wschodu wykazującej temperaturę wrzenia 520° lub wyższą i następne usuwanie lekkich frakcji przez poddanie produktu destylacji rzutowej w próżni. Otrzymany środek wiążący wykazywał temperaturę wrzenia 520°C lub wyższą pod ciśnieniem atmosferycznym.

Węglowodorowy środek wiążący wykazywał penetrację 47 dmm oraz zawartość 12,6% wagowych asfaltenów. Ten środek wiążący stosowano do wytwarzania mieszaniny, jak to opisano w przykładzie 1.

1,1 kg tej mieszaniny zastosowano do wytwarzania bloków walcowych zgodnie z metodą Marshalla.

Z tych walcowych bloków wycinano krążki o grubości 8 milimetrów. Wytrzymałość na zginanie wynosiła 3,6 N/mm².

₂

Wytrzymałość bloku na ściskanie wynosiła 5,9 N/mm².

Przykłady ilustrujące wynalazek pokazują, że kompozycje według wynalazku wykazują dobrą wytrzymałość na zginanie.

Porównanie przykładu 1 z przykładem 6 (porównawczy) i przykładu 7 (porównawczego) z przykładem 8 pokazuje, że kompozycje według wynalazku lepiej utrzymują swą wytrzymałość na zginanie po działaniu wodnym roztworem NaCl i po działaniu wodnym roztworem HCl niż kompozycje nie według wynalazku.

Przykłady 3B i 3C pokazują, że wytrzymałość na zginanie kompozycji według obecnego wynalazku zwiększa się wskutek obróbki cieplnej.

Claims (10)

1. Zastrzeżenia patentowe

   1. Kompozycja w stanie stałym, znamienna tym, że wykazuje wytrzymałość na zginanie co najmniej 0,5 N/mm² i zawiera od 70 do 99% wagowych stałych cząstek i od 30 do 1% wagowego węglowodorowego środka wiążącego, który zawiera (i) od 15 do 95% wagowych asfaltenów, w stosunku do całkowitej ilości środka wiążącego, które to asfalteny zawierają co najmniej 60% aromatycznego węgla i (ii) od 5 do 85% wagowych dalszych węglowodorów, w stosunku do całkowitej ilości środka wiążącego, z tym zastrzeżeniem, że stałe cząstki nie stanowią jedynie cząstek węgla.
2. 2. Kompozycja według zastrz. 1, znamienna tym, że wykazuje wytrzymałość na zginanie co najmniej 3 N/mm².
3. 3. Kompozycja według zastrz. 1 albo 2, znamienna tym, że węglowodorowy środek wiążący w kompozycji wykazuje penetrację co najwyżej 10 dmm.
4. 4. Kompozycja według zastrz. 1 albo 2, znamienna tym, że węglowodorowy środek wiążący składa się z produktu otrzymanego przez poddawanie węglowodorów termicznemu krakingowi.
5. 5. Kompozycja według zastrz. 1 albo 2, znamienna tym, że węglowodorowy środek wiążący składa się z produktu otrzymanego przez wstępne ogrzewanie oleju węglowodorowego do temperatury od 350 do 500°C, utrzymywanie podgrzanego oleju w tych warunkach do spowodowania termicznego krakingu i następne oddzielenie jednej lub więcej lekkich frakcji.
6. 6. Kompozycja według zastrz. 1 albo 2, znamienna tym, że zawiera od 1 do 100% wagowych krzemionki, w stosunku do ilości stałych cząstek.

   PL 192 951 B1
7. 7. Sposób wytwarzania kompozycji w stanie stałym, znamienny tym, że miesza się od 70 do 99% wagowych stałych cząstek i od 30 do 1% wagowego stopionego węglowodorowego środka wiążącego, przy czym środek wiążący zawiera (i) od 15 do 95% wagowych asfaltenów, w stosunku do całkowitej ilości środka wiążącego, które to asfalteny zawierają co najmniej 60% aromatycznego węgla i (ii) od 5 do 85% wagowych dalszych węglowodorów, w stosunku do całkowitej ilości środka wiążącego i umożliwienie zestalenia uzyskanej mieszaniny, z tym zastrzeżeniem, że stałe cząstki nie stanowią jedynie cząstek węgla a kompozycja w stanie stałym ma wytrzymałość na zginanie co najmniej 0,5 N/mm².
8. 8. Zastosowanie kompozycji określonej w zastrz. 1 do wytwarzania elementów konstrukcyjnych.
9. 9. Zastosowanie według zastrz. 8, w którym elementem jest samodzielny składnik o ustalonych wymiarach wybrany spośród elementów budowlanych obejmujących rury, płytki okładzinowe, dachówki, brukowce-kamienie brukowe, kamienne płyty chodnikowe, cegły, podbudowy, deski, rynny, przepusty i bloki zawierające kompozycję określoną w zastrz. 1.
10. 10. Zastosowanie według zastrz. 9, znamienne tym, że element konstrukcyjny posiada wymiary w proporcjach 1:1:8 - 1:1:0,5.