Методика получения минерального порошка из углеродистого известняка для повышения качества дорожного битума

 

Минеральный порошок, представляющий собой полидисперсный материал, является важнейшим структурообразующим компонентом асфальтобетона. На его долю приходится до 90–95 % суммарной поверхности минеральных зерен, входящих в состав асфальтобетона. Основное назначение битума 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.

Установлено, что при определенном соотношении битум-минеральный порошок достигается наивысшая прочность структурированной дисперсной системы, образуемой этими материалами. При определенной концентрации минерального порошка резко уменьшается толщина битумных слоев на поверхности минеральных частиц, что приводит к высокой степени структурировании битума, а следовательно, и к упрочнению контактов между зернам.

Взаимодействие минерального порошка с битумом обусловливается физико-механическими процессами, происходящими на границе битум-каменный материал, в силу которых на поверхности минеральных частиц образуется тонкая битумная пленка, на только обволакивающая их, но и прочно сцепленная с ними.

Связи, возникающие между битумом и поверхностью минеральных частиц, имеют первостепенное значение для свойств асфальтобетона. Поэтому важнейшей характеристикой минерального порошка является его способность к прочному сцеплению с вяжущими. На прочность сцепления с битумом оказывают влияние химический и минералогический состав минерального порошка, а также и свойства битума. Лучшее сцепление битумом дают кроме карбонатных и основных горны пород и порошок из углеродистого известняка.

Один из наиболее перспективных путей повышения качества асфальтобетона — введение в его состав или в применяемый битум минеральных порошков из углеродистого известняка, улучшающих структурно-механические свойства этих материалов. В последнее время в связи с развитием строительной промышленности интенсивно развиваются как в Узбекистане, так и за рубежом исследования, связанные с применением в битумах и асфальтобетонах широкого круга минеральных порошков из горных пород.

Необходимым условием эффективного влияния любого минерального порошка на свойства битума является совместимость этих компонентов. Это, прежде всего, определяется способностью порошка растворяться или набухать в битуме. Только при этом условии можно получить существенное улучшение структуры и свойств битума.

Разработаны различные способы введения порошков в битумы и асфальтобетонные смеси. Основные из них: введение минерального порошка (углеродистого известняка) в нагретый до высокой температуры (150–1700С) битум; введение раствора порошка (в различных углеводородных фракциях) в нагретый битум (температура битума в этом случае зависит от вида растворителя); введение минерального порошка (углеродистого известняка) непосредственно в нагретый минеральный материал до его объединения с битумом.

Минеральный порошок (углеродистый известняк) также применяют и в виде латсеков. Последние можно эффективно вводить в битумную эмульсию. Реже вводят порошок в виде латсека в горячий битум. Настоящий время разработан способ введения порошка в асфальтобетонную смесь путем его механо-химической прививки к свежеоброзованным поверхностям минеральных зерен.

Ряд наших работ посвящен совмещению битума, а чаще каменноугольного дегтя с эпоксидными смолами. В последнее время детально изучено битумо-минеральное вяжущие (и условия его применения в асфальтобетоне), получаемое совмещением битума с горных пород, из углеродистого известняка.

Эффективным способом повышения качества дорожных битумов являются регулирования их свойства путем применения различных модифицирующих добавок (полимеров, резиновой крошки, серы, адгезионных добавок и др.). применения минерального порошка (углеродистого известняка) для модификации битумов относят к одной из наиболее активно внедряющихся технологий строительства и ремонта покрытий автомобильных дорог.

После переработки горных пород (углеродистого известняка) можно использовать в качестве порошка для получения модифицированного битума и повышения качества дорожного битума.

Особое значение приобретает активация минеральных порошков и полимерных добавок, применяемых в битумоминеральных смесях, используемых для устройства облегченных покрытий. Отличие таких смесей от высококачественных асфальтобетонных нередко связано только качеством применяемых минеральных порошков и добавок. Между тем в результате физико-механической обработки могут быт, существенно улучшены свойства ряда материалов, считающихся непригодными для асфальтобетона.

Одним из важнейших условий повышения долговечности асфальтобетонных покрытий является улучшения свойств битумов и правильный выбор их с учетом эксплуатации. Однако углубления переработки нефти в целях увеличения объема выхода топливных и масляных компонентов приводит к ухудшению качества битумов. В настоящие время дорожные битумы марок БНД и БН не отвечает требованием дорожного строительства по показателям теплоустойчивости, низкотемпературной трещиностойкости, адгезионным свойствам, особенно поверхности минеральных материалов из кислых горных пород, устойчивости к старению.

Применение минерального порошка (углеродистого известняка) существенно улучшает и показатели технологического процесса приготовления асфальтобетонных смесей; снижается температура выпускаемой смеси, улучшается качество и снижается продолжительность перемешивания, повышается удобно обрабатываемость смеси при укладки и уплотнении.

Важное значение имеет и то обстоятельство, что применение минеральных порошков существенно снижает расход битума и заполнителей.

С применением минеральных порошков увеличивается:

          работоспособность дорожных одежд минимум на 4 года;

          повышается физико-механические показатели качества асфальтобетона;

          снижается затраты на ремонта и содержание автомобильных дорог;

          повышается качество дорожных битумов, в том числе температура размягчения, глубина проникания иглы (пенетрация), растяжимость и полностью отвечает требованиям нормативного документа ГОСТ 22245–90;

          снижается влияние промышленных отходов на окружающую среду.

Основной целью исследований является получение дорожной мастики для сухого, жаркого резко континентального климата и получение модифицированные битумы для сухого, жаркого резко континентального климата;

В малом предприятии «САЙХАН» с «Испытательной лабораторий строительной продукции» при Джизакском политехническом институте изучена и выпускается этой цели минеральные порошки из углеродистого известняка для асфальтобетонных заводов (АБЗ).

Построенные в различных участках Джизакского региона дорожных покрытий с применением минеральных порошков имеют высокие эксплуатационные показатели. Особенно эффективно применение минерального порошка в песчаном асфальтобетоне, поскольку в этом случае можно получить покрытия с высокими фрикционными свойствами без применения для этой цели фракционированного щебня.

Проведенные исследовательские и опытно-производственные работы (выполненные в различных климатических участках), показали, что асфальтобетоны, получаемые на основе рассмотренного порошково-битумного вяжущего, отвечают требованиям, предъявляемым к горячему асфальтобетону, превосходя его по деформативной способности при отрицательных температурах и по прочности при высоких температурах, а также по водоморозостойкости.

 

Литература:

 

1.      Бабков В. Ф. «Реконструкция автомобильных дорог» Москва. Транспорт. 1978.
2.      ШНК 01.01.01–03 «Автомобильные дороги». Ташкент-2007
3.      Гезенцвей Л. Б. «Дорожный асфальтобетон» Москва «Транспорт» 1976.
4.      ШНК 02.05.02–07 «Автомобильные дороги» Ташкент-2008
5.      ГОСТ 9128–2009 «Смеси асфальтобетонные дорожные, аэродромные и асфальтобетон» (МТНКС) Москва.
6.      HIGHWAY DESIGN STANDARDS. РеспубликаУзбекистан. 1998.
7.      ГОСТ 16557–2005 «Порошок минеральный для асфальтобетонных и органо-минеральных смесей» (МТНКС) Москва.
8.      ГОСТ 12801–98 «Материалы на основе органических вяжущих для дорожного и аэродромного строительства» (МТНКС) Москва.
9.      Бабков В. Ф. «Дорожные условия и безопасность движения» Москва. Транспорт. 1993.
10. www.doroga.ru
11. www.road.ru
12. www.madi.ru
13. http://www.stroy.ru