Из известнякового щебня.

Минеральный порошок является важнейшим структурообразующим компонентом асфальтобетона. Основное назначение минерального порошка как наполнителя битума состоит в том, чтобы переводить объемный битум в пленочное состояние. В таком состоянии повышается вязкость и прочность битума. Вместе с битумом минеральный порошок образует структурированную дисперсную систему, которая и выполняет роль вяжущего материала в асфальтобетоне. Другое назначение минерального порошка – заполнение мелких пор между более крупными частицами. Таким образом, присутствие необходимого количества минерального порошка способствует повышению плотности минерального остова, а, следовательно, и повышению плотности асфальтобетона.

Для производства активированного минерального порошка используется центробежно-ударная мельница «Титан – М-125», выпускаемая ЗАО «Новые технологии»

Таблица 2.9

Технические характеристики центробежно – ударной мельницы «Титан – М-125»

Наименование показателей	Ед. измер.	Значения(номинальные)
Производительность	т/ч	3 - 15
Крупность питания	мм	До 40
Крупность измельченного продукта (может регулироваться)	мм	0,05-0,5
Установленная мощность	кВт
Габаритные размеры: Длина х ширина х высота	м	7,6 х 4,2 х 15,3
Масса	т

Технология изготовления активированного минерального порошка состоит из следующих технологических стадий, проходящих одновременно и параллельно друг с другом:

- подвозка известнякового щебня, обработанного активирующей смесью;

- подача щебня погрузчиком в бункер установки по производству минерального порошка;

- подача щебня при помощи ленточного транспортера в барабан мельницы;

Загрузка мельницы материалом осуществляется через бункер (1) в центр ускорителя 2. Вылетающий из ускорителя материал измельчается об отбойные плиты 3. Мельница просасывается вентилятором. Материал крупнее граничной крупности выгружается через патрубок (5) и возвращается на доизмельчение элеватором (на схеме не показано). Материал крупностью меньшей граничной в виде аэросмеси поступает в секцию классификации (4), где происходит дополнительное разделение. Недоизмельченный материал (6) возвращается в ускоритель, а готовый продукт (8) осаждается в циклонах.

- Готовый активированный минеральный порошок из мельницы поступает в шнековый транспортер;

- шнековым транспортером минеральный порошок подается в ковшовый элеватор;

- из элеватора минеральный порошок поступает в силоса, где может храниться длительное время;

- из силоса при помощи лопастного питателя мин. порошок попадает по шнековому транспортеру на ковшовый элеватор; (лопастной питатель дозирует равномерную подачу мин.порошка на шнековый транспортер);

- с помощью ковшового элеватора мин.порошок подается в накопительный бункер;

- при помощи лопастного питателя мин.порошок поступает в весовой дозатор;

- по шнековому транспортеру мин.порошок подается в смеситель, где смешивается с другими компонентами асфальтобетонной смеси.

В процессе приготовления асфальтобетонной смеси могут несколько изменяться условия взаимодействия битума с минеральным материалом.

При изучении условий взаимодействия любого минерального материала с битумом основным вопросом является анализ природы сил, обеспечивающих адгезионные связи. Связь между битумом и минеральным материалом осуществляется благодаря химическим реакциям.

Характер взаимодействия битума с активированным минеральным порошком обуславливает прочность структурных связей в системе асфальтобетонов и в конечном счете предопределяет долговечность асфальтобетонных покрытий.

Процесс объединения минерального порошка с битумом в составе асфальтобетонной смеси следует рассматривать в два этапа:

Первый этап – смачиваемость. Характеристикой смачиваемости минерального порошка является угол смачивания, чем больше он стремится к 0 градусам, тем более смачиваемой является поверхность. Идеальное смачивание – угол смачивания равен 0 градусам. Наихудшее смачивание – угол смачивания более 90 градусов.

При использовании битума БНД 90/130 с температурой 130^оС и температурой подложки из минерального материала 40^оС угол смачивания будет иметь следующую картину:

Таблица 2.10

Материал подложки	Угол смачиваемости
Известняк	38^о
Гранит	47^о

Второй этап – хемоадсорбция. Характеристикой хемоадсобции является способность образовывать стойкие химические связи на границе раздела фаз (в нашем случае – на границе между минеральным материалом и битумом), а также в верхнем слое минерального материала, прилегающем к границе раздела фаз.

Хемоадсорбционные процессы имеют место при объединении определенных минеральных материалов (карбонатных и основных горных пород) с активными битумами, содержащими достаточное количество поверхностно – активных веществ кислого характера (асфальтогеновые кислоты), способных образовывать в зоне контакта битума с минеральными материалами новые химические соединения. Так как эти соединения нерастворимы в воде, битумные слои, образованные на поверхности минеральных частиц, устойчивы к воде.

При объединении битума с кислыми горными породами (к кислым относят породы, содержащие более 65% SiO₂) не образуется хемоадсорбционных соединений. Прочность сцепления битумных слоев с поверхностью минеральных частиц пониженная, особенно в присутствии воды.

Рассмотрим эти процессы на примере известняка и гранита

.

Известняк, максимально содержащий в своем составе карбонат кальция СаСО₃, будет образовывать с асфальтогеновыми кислотами, входящими в состав битума, водостойкие химические соединения – кальциевые масла, а также побочный продукт реакции – угольную кислоту, которая уже при комнатной температуре будет целиком распадаться на углекислый газ и воду.

СаСО₃ + 2R-COOH = Ca (R-COO) ₂ + H₂CO₃ >>> H₂O >>> CO₂

Гранит Новосмолинского гранитного карьера имеет следующий химический состав:

Таблица 2.11

Формула соединения / содержание в процентах
SiO2	TiO2	Al2O3	Fe2O3	FeO	MnO	MgO	CaO	Na2O	K2O	P2O5	ППП
56,76	1,32	14,26	4,11	4,23	0,13	5,82	5,11	2,40	3,11	0,504	1,48

Двуокись кремния, являющаяся основным породообразующим компонентом, входящим в состав гранита, с асфальтогеновыми кислотами, входящими в состав битума, хемоадсорбционных связей не образует, прочность сцепления битумной пленки с поверхностью минеральных частиц пониженная, особенно в присутствии воды, так как обусловлена лишь физической адсорбцией, поэтому процесс объединения битума с минеральными материалами про приготовлении асфальтобетонной смеси в отсутствии минерального порошка можно рассматривать как банальное окрашивание.

Минеральный порошок, полученный в процессе размола карбонатной горной породы – известняка, имеет большую удельную поверхность и играет роль структурирующей добавки, значительно повышающей теплоустойчивость и вяжущую способность битума. Минеральный порошок благодаря большой площади поверхности увеличивает количество контактов между минеральной частью и битумом, в связи с чем увеличивается сила сцепления, а отсюда – прочность асфальтобетона.

Сравним долю поверхности, создаваемой минеральными материалами (известняк и гранит), входящими в состав асфальтобетонной смеси.

Таблица 2.12

Минеральный материал	Доля поверхности
Известняк	Гранит
Щебень	26,325 м^2: 5919,1999 м^2 х 100 % = 0,4447 %	26,55 м^2: 3833,3 м^2 х 100 % = 0,6926 %
Песок	1192,8749 м^2: 5919,1999 м^2 х 100 % = 20,15 %	906,75 м^2: 3833,3 м^2 х 100 % = 23,65 %
МП	4700 м^2: 5919,1999 м^2 х 100 % = 79,4 %	2900 м^2: 3833,3 м^2 х 100 % = 75,65 %

Из вышеприведенного следует, что на долю минерального порошка из известняка приходится большая доля поверхности, образуемой минеральными материалами, входящими в состав асфальтобетонной смеси, поэтому процесс объединения минеральных материалов с битумом нужно рассматривать как объединение битума с минеральным порошком.

Дата добавления: 2015-12-08