Свойства асфальтобетонной смеси с разными активированными порошками

Читайте также:

Одним из способов повышения качества и долговечности асфальтобетона является приготовление смесей на активированном минеральном порошке.

Регулирование структурно-механических свойств асфальтобетона и направленное структурообразование могут быть наиболее эффективно достигнуты в результате искусственного изменения свойств реагирующей поверхности минеральных частиц. Основные свойства асфальтобетона зависят от особенностей взаимодействия битума с минеральными материалами.

Применение поверхностно-активных веществ обусловливается стремлением повысить силу сцепления органического вяжущего материала с минеральным. Поверхностно-активное вещество является как бы связующим звеном между минеральным материалом и битумом. Степень поверхностной активности добавки зависит от ее природы и свойств минерального материала и битума. Если минеральные частицы связаны между собой в результате контакта структурированных оболочек битума, то достигается наиболее прочное их сцепление.

Структурирование битума позволяет предельно снизить количество свободного битума, избыточное количество которого повышает пластичность, способствует возникновению на покрытиях сдвиговых деформаций. Применение добавок существенно улучшает эксплуатационные свойства асфальтобетона в таких направлениях как:

- упрочение структурированной дисперсной системы битума;

- повышение прочности и снижение водопроницаемости асфальтобетона;

- уменьшение старения битума в асфальтобетоне;

- повышение водо-и морозостойкости асфальтобетона.

Для исследования физико-механических свойств была принята горячая плотная мелкозернистая асфальтобетонная смесь тип «А».

Для приготовления асфальтобетонных смесей используются щебень фракции 10-20 мм и фракции 5-10 мм, песок фракции 0-5мм производства ОАО «Ураласбест»; битум марки БНД 90/130 производства ОАО «Пермнефтеоргсинтез».

Состав смеси №1:

Наименование материалов Содержание компонентов, % по массе

Щебень фр. 5-10 мм 11

Щебень фр. 10-20 мм 44

Песок фр. 0-5 мм 37

Неактивированный минеральный порошок 8

Вяжущее (БНД 90/130 - 99,5% 4,9

Wetfix BE - 0,5 %)

Таблица 3.1

Физико-механические свойства асфальтобетона из горячей плотной

мелкозернистой асфальтобетонной смеси тип «А»

№ п/п	Наименование показателей	Един. измер.	Результаты испытаний	Требования ГОСТ 9128-97 тип «А» марка II

1.	Средняя плотность	г/см³	2,38	Не нормируется
2.	Истинная плотность	г/см³	2,40	Не нормируется
3.	Остаточная пористость	% по объему	2,55	Св.2,5 до 5
4.	Пористость минеральной части асфальтобетона	%	19,2	Не более 19
5.	Водонасыщение	% по объему	4,6	От 2,0 до 5,0

Продолжение таблицы 3.1


6.	Предел прочности при сжатии, при температурах: 20⁰С 50⁰С 0⁰С	МПа	2,4 0,9 11,3	Не менее 2,2 Не менее 0,9 Не более 12,0
7.	Предел прочности при сжатии после водонасыщения	МПа	2,0	Не нормируется
8.	Водостойкость		0,83	Не менее 0,85
9.	Сдвигоустойчивость: - коэффициент внутреннего трения асфальтобетона - сцепление при сдвиге при температуре 50⁰С	МПа	0,85 0,23	Не менее 0,87 Не менее 0,24
10.	Трещиностойкость по пределу прочности на растяжение при расколе при 0⁰С и скорости деформирования 50 мм/мин для асфальтобетона	МПа	3,5	Не менее 3,0 Не более 6,5
11.	Предел прочности при сжатии после длительного водонасыщения	МПа	1,7	Не нормируется
12.	Водостойкость при длительном водонасыщении		0,71	Не менее 0,75
13.	Сцепление вяжущего с минеральной частью смеси		выдерживает	выдерживает

Заключение. Асфальтобетон из горячей плотной мелкозернистой асфальтобетонной смеси тип «А» с неактивированным минеральным порошком не соответствует требованиям ГОСТ 9128-97, предъявляемым к марке II по показателям:

пористостьминеральной части, водостойкость, водостойкость при длительном водонасыщении.

Центробежно-ударные мельницы «Титан М» предназначены для высокоскоростного измельчения хрупких материалов любой крепости и твердости (до 20 и выше по Протодьяконову).

Благодаря оригинальным конструктивным решениям мельницы «Титан» не требуют массивных фундаментов.

Центробежно-ударные мельницы «Титан» имеют ряд преимуществ, таких как:

- возможность получения продуктов заданного гранулометрического состава в диапазоне крупности от 0,04 до 1 мм;

- высокая селективность раскрытия минеральных зерен при более грубом помоле, что существенно снижает общие затраты на измельчительный передел и ведет к улучшению качественных характеристик обогащения;

- высокое извлечение полезных компонентов в концентрат при обогащении руд за счет меньшего шламообразования и лучшего раскрытия минеральных зерен (в ряде случаев качественные показатели обогащения при центробежном измельчении выше по сравнению с традиционным помолом на 10-20%);

- отсутствие переизмельчения (для некоторых материалов существенное значение имеет низкое содержание тонких классов, так, например, для барита (баритовой руды) выход фракции <6 мкм при центробежном измельчении составляет не более 10% против 30% при шаровом помоле);

- высокая крупность питания (до 70 мм) и коэффициент измельчения (в открытом цикле до 30 и выше) позволяют сократить количество стадий дробления и измельчения;

- более низкий намол металла в готовом продукте по сравнению с шаровым измельчением (до 30 раз меньше);

- низкие капитальные и эксплуатационные затраты, материалоемкость.

От плотности минерального остова зависит также количество битума и характер его распределения в асфальтобетоне. Чем выше пористость минеральной смеси, тем больше требуется битума для получения заданной остаточной пористости асфальтобетона. В данном случае речь идет о содержании в смеси объемного (свободного) битума, заполняющего межзерновые пространства.

Количество битума, необходимого для заполнения всех пустот в минеральной смеси, составляет:

Б = n₀: γ₀

Где n₀ - пористость уплотненной минеральной смеси в % по объему;

γ₀ - объемный вес уплотненной минеральной смеси;

Б - количество битума в % по весу.

Следовательно, регулируя пористость минерального остова, можно одновременно регулировать количество объемного битума. С увеличением количества объемного битума резко повышается пластичность асфальтобетона, что влечет за собой снижение его деформационной устойчивости при высоких температурах.

сопротивление сжатию

;

сопротивление растяжению

где с – сцепление;

φ – угол внутреннего трения.

Из этих зависимостей видно, что с увеличением сцепления увеличивается сопротивление растяжению и сопротивление сжатию.

Выражение для сопротивления сжатию можно преобразовать:

При малых величинах угла внутреннего трения пренебрегаем величиной sin φ, тогда:

Т.е. при малых величинах угла внутреннего трения сопротивление сжатию будет почти полностью определяться сцеплением. Это происходит в асфальтобетонах, содержащих избыточное количество битума, неизбежно приводящее к резкому снижению внутреннего трения.

Состав смеси № 3:

Наименование материалов: Содержание компонентов, % по массе:

Щебень фр. 5 – 10 мм 11

Щебень фр. 10 – 20 мм 44

Песок фр. 0 – 5 мм 37

Активированный (ТЖК) минеральный порошок 8

Вяжущее (БНД 90/130 – 99,5% 4.9

WETFIX BE – 0.5%)

Таблица 3.3

Физико-механические свойства асфальтобетона из горячей плотной мелкозернистой асфальтобетонной смеси тип «А»

№ п/п	Наименование показателей	Един. измер.	Результаты испытаний	Требования ГОСТ 9128-97 тип «А» марка 1

1.	Средняя плотность	г/см³	2,42	не нормируется
2.	Истинная плотность	г/см³	2,45	не нормируется
3.	Остаточная пористость	% по объему	2,83	св 2,5 до 5,0
4.	Пористость минеральной части асфальтобетона	%	16,0	не более 19
5.	Водонасыщение	% по объему	2,3	От 2,0 до 5,0
6.	Предел прочности при сжатии, при температурах: 20⁰С 50⁰С 0⁰С	МПа	3,5 1,6 7,3	не менее 2,5 не менее 1,0 не более 11
7.	Предел прочности при сжатии после водонасыщения	МПа	3,4	не нормируется
8.	Водостойкость		0,97	не менее 0,90

Продолжение таблицы 3.3


9.	Сдвигоустойчивость: - коэффициент внутреннего трения асфальтобетона - сцепление при сдвиге при температуре +50⁰С	МПа	0,92 0,27	не менее 0,87 не менее 0,25
10.	Трещиностойкость по пределу прочности на растяжение при расколе при 0⁰С и скорости деформирования 50 мм/мин для асфальтобетона	МПа	3,9	не менее 3,5 не более 6,0
11.	Предел прочности при сжатии после длительного водонасыщения	МПа	3,2	не нормируется
12.	Водостойкость при длительном водонасыщении		0,91	не менее 0,85
13.	Сцепление вяжущего с минеральной частью смеси		выдерживает	выдерживает

Заключение. Асфальтобетон из горячей плотной мелкозернистой асфальтобетонной смеси тип «А» с активированным (ТЖК) минеральным порошком соответствует требованиям ГОСТ 9128-97, предъявляемым к марке 1

Состав смеси № 4:

Наименование материалов: Содержание компонентов, % по массе:

Щебень фр. 5 – 10 мм 11

Щебень фр. 10 – 20 мм 44

Песок фр. 0 – 5 мм 37

Активированный (Wetfix BE) минеральный порошок 8

Вяжущее (БНД 90/130 – 99,5% 4.9

WETFIX BE – 0.3%)

Таблица 3.4

№ п/п	Наименование показателей	Един. измер.	Результаты испытаний	Требования ГОСТ 9128-97 тип «А» марка 1

1.	Средняя плотность	г/см³	2,39	не нормируется
2.	Истинная плотность	г/см³	2,42	не нормируется
3.	Остаточная пористость	% по объему	3,14	св 2,5 до 5,0
4.	Пористость минеральной части асфальтобетона	%	17,4	не более 19
5.	Водонасыщение	% по объему	3,5	От 2,0 до 5,0
6.	Предел прочности при сжатии, при температурах: 20⁰С 50⁰С 0⁰С	МПа	3,3 1,2 8,7	не менее 2,5 не менее 1,0 не более 11
7.	Предел прочности при сжатии после водонасыщения	МПа	3,0	не нормируется
8.	Водостойкость		0,91	не менее 0,90

Продолжение таблицы 3.4


9.	Сдвигоустойчивость: - коэффициент внутреннего трения асфальтобетона - сцепление при сдвиге при температуре +50⁰С	МПа	0,87 0,24	Не менее 0,87 Не менее 0,25
10.	Трещиностойкость по пределу прочности на растяжение при расколе при 0⁰С и скорости деформирования 50 мм/мин для асфальтобетона	МПа	4,2	Не менее 3,5 Не более 6,0
11.	Предел прочности при сжатии после длительного водонасыщения	МПа	2,7	Не нормируе тся
12.	Водостойкость при длительном водонасыщении		0,82	Не менее 0,85
13.	Сцепление вяжущего с минеральной частью смеси		выдерживает	выдерживает

Заключение. Асфальтобетон из горячей плотной мелкозернистой асфальтобетонной смеси тип «А» с активированным (Wetfix BE) минеральным порошком не соответствует требованиям ГОСТ 9128-97, предъявляемым к марке 1 по показателям: водостойкость при длительном водонасыщении и сцепление при сдвиге при температуре +50⁰С.

минерального порошка оказывает большое влияние на пористость всего минерального остова.

Для сопоставления влияния активированных и неактивированных минеральных порошков на пористость минеральной смеси щебень – песок – минеральный порошок было исследовано изменение пористости этой смеси при различных соотношениях компонентов.

На рисунке 3 показано изменение пористости названной минеральной смеси.











	Количество минерального порошка в % по весу

Рис.3. Изменение пористости минеральной смеси в зависимости от

количественного соотношения компонентов

1 – неактивированный порошок;

2 – активированный порошок.

Снижение пористости является следствием лучшего распределения в смеси зерен минерального порошка. Пластифицированные частицы порошка лучше размещаются в межзерновых пустотах и способствуют, таким образом, получению более плотной смеси.

В данном случае приведены результаты исследования «сухих» минеральных смесей. В асфальтобетонных смесях, т.е. в присутствии битума, подвижность активированных зерен порошка увеличивается, что способствует получению более плотного минерального остова.

Состав смеси №2:

Наименование материалов Содержание компонентов, % по массе

Щебень фр. 5-10 мм 11

Щебень фр. 10-20 мм 44

Песок фр. 0-5 мм 37

Неактивированный минеральный порошок 8

Вяжущее (БНД 90/130 - 99,5% 5,6

Wetfix BE - 0,5 %)

Таблица 3.2

Физико-механические свойства асфальтобетона из горячей плотной

мелкозернистой асфальтобетонной смеси тип «А»

№ п/п	Наименование показателей	Един. измер.	Результаты испытаний	Требования ГОСТ 9128-97 тип «А» марка II

1.	Средняя плотность	г/см³	2,39	Не нормируется
2.	Истинная плотность	г/см³	2,41	Не нормируется
3.	Остаточная пористость	% по объему	2,48	Св.2,5 до 5
4.	Пористость минеральной части асфальтобетона	%	18,5	Не более 19
5.	Водонасыщение	% по объему	3,9	От 2,0 до 5,0
6.	Предел прочности при сжатии, при температурах: 20⁰С 50⁰С 0⁰С	МПа	2,6 1,0 11,0	Не менее 2,2 Не менее 0,9 Не более 12,0
7.	Предел прочности при сжатии после водонасыщения	МПа	2,2	Не нормируется
8.	Водостойкость		0,85	Не менее 0,85

Продолжение таблицы 3.2


9.	Сдвигоустойчивость: - коэффициент внутреннего трения асфальтобетона - сцепление при сдвиге при температуре 50⁰С	МПа	0,86 0,24	Не менее 0,87 Не менее 0,24
10.	Трещиностойкость по пределу прочности на растяжение при расколе при 0⁰С и скорости деформирования 50 мм/мин для асфальтобетона	Мпа	3,7	Не менее 3,0 Не более 6,5
11.	Предел прочности при сжатии после длительного водонасыщения	МПа	2,2	Не нормируется
12.	Водостойкость при длительном водонасыщении		0,75	Не менее 0,75
13.	Сцепление вяжущего с минеральной частью смеси		выдерживает	выдерживает

Заключение. Асфальтобетон из горячей плотной мелкозернистой асфальтобетонной смеси тип «А» с неактивированным минеральным порошком соответствует требованиям ГОСТ 9128-97, предъявляемым к марке II.

Из таблицы 3.2 видно, что для улучшения физико-механических свойств асфальтобетона типа «А» с неактивированным минеральным порошком требуется увеличение количества битума.

Так как асфальтобетон тип «А» с неактивированным минеральным порошком соответствует только марке II требований ГОСТ 9128-97, то для скоростных и магистральных дорог он применяться не может, его следует применять для дорог III категории (ГОСТ 9128-97 приложение А).

Дата добавления: 2015-12-08; просмотров: 51 | Нарушение авторских прав

mybiblioteka.su - 2015-2024 год. (0.023 сек.)