|
Роль минерального порошка в процессе
структурообразования асфальтобетонов.
Минеральный порошок, представляющий собой полидисперсный материал,
является важнейшим структурообразующим компонентом асфальтобетона.
Длительное время многие исследователи полагали, что назначение мине-
рального порошка в асфальтобетоне сводится лишь к заполнению межзер-
новых пустот, т.е. к обеспечению надлежащей плотности. П. В. Сахаров впер-
вые определил назначение минерального порошка как структурной составляю-щей, образующей совместно с битумом асфальтовяжущее вещество, объединя-
ющее минеральные зерна в монолитную структуру.
По мнению И.А. Рыбьева, в общей минеральной смеси щебня, песка и мине-
рального порошка доминирующее значение адсорбента с высокоразвитой и энергетически активной поверхностью сохраняет порошкообразный компонент
Минеральный порошок переводит наибольшую часть битума в пластичное
состояние. Кроме того, порошок увеличивает поверхность контактирования
между зернами, повышает теплостойкость битума и асфальтобетона, уменьшает тепловое расширение вяжущего вещества, скольжение при торможении транспорта, увеличивает адгезионные и механические свойства битума. Исследованиями установлено, что при определенном соотношении
битум – минеральный порошок достигается максимальная прочность структурированной дисперсной системы, образуемой этими материалами.
Значительная (по сравнению с песком, щебнем) удельная поверхность
минеральных порошков (тонкость их помола, относительно небольшой размер зерен) создает условия для адсорбции на их поверхности значительной части битума, входящего в состав бетона. Установлено, что карбонатные и основные горные породы адсорбируют на еденицу своей поверхности больше битума, чем кислые.
Суммарная поверхность минерального порошка в составе минеральной части асфальтобетона достигает до 95%.
Если взять асфальтобетонную смесь следующего состава:
Щебень - 45%;
Песок - 45%;
Минеральный порошок – 10%,
то получится следующая картина по удельной площади поверхности, образуемой минеральными материалами, входящими в состав асфальтобетонной смеси:
Таблица 2.3
Размер частиц, мм | Удельная площадь поверхности, м2 / кг | Процентное содержание материала в составе АБС | ||
Известняк | Гранит | |||
Менее 0,071 | 10% МП | |||
0,071…0,14 | 116,1 | 67,0 | 45% Песок | |
0,14…0,315 | 22,1 | 28,0 | ||
0,315…0,63 | 10,3 | 14,0 | ||
0,63…1,25 | 5,5 | 6,5 | ||
1,25…2,5 | 3,6 | 3,7 | ||
2,5…5,0 | 1,45 | 1,7 | ||
5,0…10,0 | 0,73 | 0,74 | 45% Щебень | |
10,0…15,0 | 0,44 | 0,44 | ||
- данные таблицы приведены для зерен правильной геометрической формы-куб.
Если взять 100 кг асфальтобетонной смеси, то средняя площадь поверхности, образуемой минеральными материалами, входящими в состав асфальтобетонной смеси будет иметь следующую картину:
Таблица 2.4
Минеральный материал | Средняя площадь поверхности | |
Известняк | Гранит | |
Щебень | (0,44+0,73) м2 /кг: 2 х 45 кг = =26,325 м2 | (0,44+0,74) м2/ кг: 2 х 45 кг = = 26,55 м2 |
Песок | (1,45+3,6+5,5+10,3+22,1+ 116,1) м2/кг: 6 х 45 кг = =1192,8749 м2 | (1,7+3,7+6,5+14,0+28,0+ 67,0) м2/кг:6 х 45 кг = = 906,75 м2 |
МП | 470 м2/кг: 1 х 10 кг = 4700 м2 | 290 м2/кг:1 х 10 кг = =2900 м2 |
Общая площадь поверхности, создаваемой минеральными материалами в составе асфальтобетонной смеси будет иметь следующую картину:
Таблица 2.5
Минеральный материал | Общая площадь поверхности |
Известняк | 26,325 м2 +1192,8749 м2 + 4700 м2 = 5919,1999 м2 |
Гранит | 26,55 м2 + 906,75 м2 +2900 м2 = 3833,3 м2 |
Доля поверхности, создаваемой минеральными материалами, входящими в состав асфальтобетонной смеси, будет иметь следующую картину:
Таблица 2.6
Минеральный материал | Доля поверхности | |
Известняк | Гранит | |
Щебень | 26,325 м2: 5919,1999 м2 х 100 % = 0,4447 % | 26,55 м2: 3833,3 м2 х 100 % = 0,6926 % |
Песок | 1192,8749 м2: 5919,1999 м2 х 100 % = 20,15% | 906,75,м2: 3833,3 м2 х 100 % = 23,65% |
МП | 4700 м2: 5919,1999 м2 х 100 % = 79,4 % | 2900 м2: 3833,3 м2 х 100 % = 75,65 % |
Из вышеприведенного следует, что на долю минерального порошка приходится львиная доля поверхности, образуемой минеральными материалами, входящими в состав асфальтобетонной смеси, поэтому процесс объединения минеральных материалов с битумом в первую очередь нужно рассматривать как объединение битума с минеральным порошком.
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.
Минеральный порошок с его огромной удельной поверхностью играет роль структурирующей добавки, значительно повышающей теплоустойчивость и вяжущую способность битума. В результате вяжущим веществом в асфальтобетоне является не битум как таковой, а асфальтовяжущее вещество, состоящее из битума и минерального порошка. Вместе с тем минеральный порошок служит мелким заполнителем тех пор, которые еще остаются в минеральном остове после добавки в основной каркас песка.
Структура асфальтовяжущего вещества может быть представлена как система, в которой частицы минерального порошка являются узлами, адсорбирующими активные асфальтосмолистые составляющие битума и обеспечивающими взаимное сцепление компонентов, а масла выполняют роль смазки, находясь между узлами. Тонкие слои сорбированных оболочек, обогащенные асфальтосмолистыми веществами, наиболее стабильны в отношении возможных изменений температуры и обеспечивают прочные структурные связи.
Если поверхность частиц минерального порошка является битумофильной, то контакт частиц происходит по слою оболочки, обогащенному асфальтосмолистыми веществами. Это может наблюдаться и при менее активной поверхности, но при микропористой и микротрещиноватой структуре частиц вследствие капиллярной инфильтрации масел в глубь их.
На плотных частицах с битумофобной поверхностью сорбированные пленки состоят из почти неизмененного битума. Поэтому структурные связи таких частиц более чувствительны к изменениям температуры.
Исходные материалы для приготовления минерального порошка должны быть достаточно активны по отношению к битуму, оказывать на него стабилизирующее действие.
Таким образом, роль минерального порошка в асфальтобетоне состоит: в формировании прочной структуры асфальтовяжущего вещества; в увеличении поверхности и прочности сцепления минеральной части и битума; в обеспечении оптимальной тонкости битумной пленки; в повышении плотности, водоустойчивости и теплоустойчивости асфальтобетона; в стабилизации свойств битума и асфальтовяжущего вещества и в образовании мелкопористой структуры.
Дата добавления: 2015-12-08; просмотров: 231 | Нарушение авторских прав