Главная -> Словарь

Каменного материала

Для дорожных смесей в качестве наполнителей обычно используют известняк, портланд-цемент и кремнезем. Однако в тех районах, где эти материалы не добываются или слишком дороги, применяют местные тонкоизмельченные минералы различных типов. Кремнезем из некоторых спецификаций на покрытия для шоссейных дорог исключается, так как в сочетании с каменными материалами, которые изнашиваются с такой же скоростью, как и кремнезем, он не пригоден. Нет необходимости вводить наполнители, если в местных каменных материалах присутствуют тонкодисперсные фракции, естественно связанные и с минералами, и с песками.

Эмульсии достаточно устойчивы в объеме , и в то же время обладают высокой чувствительностью при соприкосновении с поверхностью различных материалов. При нанесении на поверхность или при смешении с каменными материалами эмульсия распадается на составные части - битум и воду. Битумные эмульсии различного назначения должны обладать различной скоростью распада, которая зависит от свойств и количества эмульгатора и степени дисперсности эмульсии. По скорости распада при взаимодействии с каменным материалом битумные эмульсии разделяют на три группы24:

24 Определение класса битумной эмульсии по скорости распада при смешении с каменными материалами различного зернового состава рассмотрено в главе 4.1.

Изменение пенетрации битума после нагревания характеризует поведение битума во время обработки его с каменными материалами при строительстве и ремонте дорог.

Отношение пенетрации при 25 °С к логарифму растяжимости при 25 °С после нагревания в гонкой пленке в печи также характеризует поведение дорожного битума при приготовлении смеси с каменными материалами. Отношение n25/log Д2я должно быть не более 25. Однако до сих пор точных и достаточно проверенных данных нет. Желательно, чтобы битум незначительно изменял свои физико-химические свойства с изменением температуры, т. е. обладал наибольшей термостабильностью.

Нефтяные битумы, содержащие небольшое количество ПАВ, сцепляются лучше с гидрофобными материалами, а природные битумы и дегти, в которых значительно больше асфальтогеновых и карбоновых кислот , — с гидрофильными материалами. Битумы из крекинг-остатков имеют большую поверхностную активность по сравнению с другими битумами, и поэтому образуют водоустойчивые асфальтовые смеси с гидрофильными каменными материалами.

лученных различными способами, и свойства битумно-минеральных смесей различны. В связи с этим необходимо исследовать структуру битумов и сравнивать свойства смесей этих битумов с каменными материалами.

Катионные битумные эмульсии стабильны в кислой среде, анионные — в щелочной. Преимущество катион-ных эмульсий состоит в том, что они обладают хорошей сцепляемостью с сильно- увлажненными каменными материалами любого типа. Для получения катионных эмульсий применяют такие эмульгаторы, как высокомолекулярные жирные амины с 12—18 атомами углерода или четвертичные соли аммония . На вязкость битумных эмульсий влияет их состав, свойства битума и объем взвешенных частиц .

Чтобы улучшить качество дорожных покрытий и увеличить их долговечность, в последнее время стали применять добавки — поверхностно-активные вещества. С их помощью удается повысить связь битума с сухими и влажными каменными материалами. Поверхностно-активные добавки повышают растворимость воды в битуме. Вода входит в состав сложных мицелл коллоидной системы, но свойства битумов при этом не ухудшаются. С применением поверхностно-активных добавок расширяется сезон дорожно-строительных работ, так как можно работать при осадках и низких температурах. Поскольку смачиваемость битумов с добавкой улучшается, температура нагревания и продолжительность просушки каменных материалов, используемых для приготовления смесей, снижаются.

Для создания прочной связи с каменными материалами различных пород зачастую используются анионактивные добавки типа солей карбоновых кислот, катионом которых являются тяжелые или щелочно-земельные металлы: железо, свинец, цинк, медь, алюминий, кальций и др. . Эти добавки, ориентированно адсор-бируясь на поверхности каменных материалов, улучшают сцепление ее с битумами.

фальтенов, некоторое количество добавки катионного типа может адсорбироваться полярными группами асфальтенов. Поэтому эта часть добавки не участвует в создании связи с каменными материалами. В случае битума II типа, содержащего значительно меньшее количество асфальтенов, не связанных в каркас, адсорбция ка-тионактивной добавки меньше, что и дает возможность использовать большее количество ее на создание прочного сцепления с минеральными материалами. Точно такая же картина наблюдается у железных солей карбоновых кислот, катион железа которых адсорбируется на полярных анионных центрах асфальтенов.

Особенностью второго варианта технологии является нанесение атактического полипропилена непосредственно на наполнитель асфальтобетона — каменный материал. На установке получения асфальтобетона в нагретый наполнитель вводят атактический полипропилен при температуре выше температуры его плавления. Смесь перемешивают до полного "смачивания" полимером каменного материала и после этого вводят битум. При этой технологии традиционный способ получения асфальтобетона на АБЗ дополняется только узлом дозирования полимера. Данная технология является уникальной и не имеет аналогов в отечественной дорожной отрасли.

Известно, что вода является "врагом №1" для дорожного покрытия. При переходе температуры через нулевую отметку происходит разрушение асфальтобетона из-за расклинивающего действия воды при кристаллизации. Поэтому увеличение водостойкости асфальтобетона благоприятно сказывается на долговечности дорожного покрытия. Способность набухания асфальтобетона обусловлена не только качеством битума, но и гигроскопичностью каменного материала. По экспериментальным данным видно, что именно обработка поверхности наполнителя полимером приводит к увеличению коэффициента водостойкости.

При работе машины в присутствии воды вначале наблюдается небольшая постоянная деформация дорожного покрытия, затем от него отделяются кусочки каменного материала, освобожденные от

Кровельные материалы. С начала 20 в. наполнители стали применять для увеличения срока службы битумных кровельных материалов и покрытий дощатой обшивки строений. В настоящее время наполнители входят в состав покрытий для каменного материала, упаковочных барабанов, дощатой обшивки различных строений, в состав кровельных покрытий, которые наносят в холодном состоянии, в состав цементов и воспламеняющихся смесей, а также в состав специальных кровельных покрытий, наносимых в горячем состоянии.

С начала 30-х годов механизм действия наполнителя на битумные дорожные покрытия изучали многие ученые. Проведенные исследования выявили две принципиально различные точки зрения инженеров дорожников. Одна группа считает, что введение наполнителя является методом повышения качества смеси при более тонком измельчении всей гаммы каменного материала, и он действует как заполнитель пустот между частицами более грубых фракций. В результате увеличения числа точек контакта между частицами повышается прочность дорожного покрытия.

В соответствии с другой теорией, наполнитель следует рассматривать отдельно от грубого каменного материала. В связи с большой разницей в эксплуатационных свойствах различных наполнителей при одинаковой их объемной концентрации сторонники этой теории считают, что тонкоизмельченный минерал не просто наполнитель пустоты, — он действует в качестве модификатора битумного связующего.

Покрытия полов на промышленных предприятиях обычно наносят в виде холодной или горячей мастики. Такие составы аналогичны асфальтовым растворам , но содержат значительно больше наполнителя . Это необходимо для придания битумному покрытию достаточной прочности, чтобы обеспечить его способность выдержать очень высокие удельные нагрузки, создаваемые такими механизмами, как, например, автопогрузчики с малым диаметром колеса. Готовые плиты для полов промышленных предприятий обычно содержат от 50 до 70% наполнителя и не содержат грубодисперсного каменного материала. При наличии асбеста со значительно более длинными волокнами, чем у обычно применяемого в кровельных и дорожных смесях, его достаточно 10—20%.

Становится очевидным, что перед российскими исследователями стоит очень серьезная и весьма трудоемкая задача. Данная работа посвящена обобщению отечественного и зарубежного опыта, а также описанию результатов исследований авторов в части лишь битумных эмульсий и практически не затрагивает вопросов о влиянии параметров качества каменного материала, что само по себе является не менее важной задачей для разработки оптимальной ФХТ применения битумных эмульсий. Кроме того, в предлагаемой работе рассмотрены в основном катионные эмульсии, которые получили в силу рассмотренных ниже обстоятельств наиболее широкое распространение в таких странах-лидерах по производству битумных эмульсий, как Франция, Германия и Швеция. В перечисленных странах доля эмульсий в структуре потребления органических вяжущих составляет 15-40%, среди которых катионные битумные эмульсии преобладают . Подобная картина наблюдается и в ряде других развитых стран.

• замедленное формирование пленки вяжущего на поверхности каменного материала;

Во многих случаях требуется улучшить адгезию вяжущего к поверхности обрабатываемых им материалов и тем самым повысить качество и продлить срок службы дорожных конструкций. Для этой цели вводят в битум или наносят на поверхность обрабатываемых минералов различные ПАВ или ПАВ-содержащие продукты. Снижая напряжение на границе раздела битум - минерал, такие добавки способствуют лучшему обволакиванию зерен каменного материала вяжущим, облегчая приготовление горячих и холодных битумоминеральных смесей и повышая прочность, водоустойчивость и долговечность дорожных покрытий. Адгезионные присадки не только препятствуют смыванию битума с поверхности материала, но и придают вяжущему способность вытеснять с поверхности пленку воды, делая поверхность олеофильной.

Прежде всего, эмульгатор должен обеспечивать получение эмульсий с оптимальными для конкретного вида работ свойствами. Характеристики самого эмульгатора связаны прежде всего с его химической структурой1"2 . Если стабильность эмульсии в рабочих условиях, т.е. при контакте с поверхностью материалов, оказывается недостаточной для желаемой области применения, в конечную эмульсию следует ввести стабилизатор и повысит концентрацию эмульгатора . Количество вводимого эмульгатора определяется реальными условиями применения эмульсии, полученной с его использованием -видом и зернистостью каменного материала, маркой и происхождением1"3 битума, климатическими условиями района строительства. Средний диаметр капель битума в эмульсии изменяется по логарифмической зависимости от концентрации эмульгатора, а устойчивость при хранении изменяется обратно пропорционально концентрации ПАВ. При одинаковом распределении элементов дисперсной фазы по размерам, определяемом, главным образом, рассмотренными выше физическими параметрами процесса эмульгирования, для замедленного распада на поверхности нужна более стабильная эмульсия, имеющая более высокую концентрацию эмульгатора. Отметим, что повышение со-