Главная -> Словарь

Минерального материала

Статическая сопротивляемость битумно-минеральных смесей поверхностному расслоению под действием воды. Для инженера, занимающегося строительством дорог, первостепенный интерес представляет адгезия битума к минеральному материалу. Для ее определения необходим метод, который позволил бы быстро установить способность битума отслаиваться от минеральной поверхности под действием воды. В литературе описано много методов, применяемых для этой цели. Обширная библиография, посвященная действию воды на битумно-минеральные смеси, а также обзор методов определения

Книга посвящена современному состоянию исследований и применения нефтяных битумов для строительства автомобильных дорог. В ней приведены сведения о нефтях и способах получения дорожных битумов, их химическом составе в зависимости от природы нефти и технологии получения битумов. Наряду с описанием свойств битумов, приведены данные, подробно характеризующие свойства битумо-минеральных материалов, приготовленных с использованием битумов, имеющих разные структуры. Сравнительная оценка поведения различных битумов в условиях эксплуатации позволила дать обоснования стандарта на улучшенные дорожные битумы, показать пути получения из различных нефтей битумов, отвечающих этим требованиям, с помощью технологий, учитывающих природу нефти. Большое внимание уделено описанию способов улучшения дорожных битумов добавками поверхностно-активных веществ . Показано не только воздействие ПАВ на повышение адгезии битума к минеральной поверхности и, следовательно, повышение водо- и морозостойкости битумоминерального материала, но и воздействие ПАВ на структуру и комплекс механических свойств битума, на процессы старения битума под влиянием факторов погоды и климата.

Наиболее высокая плотность материала получается при оптимальной гранулометрии, а образование прочих связей на контактах зависит от активности минеральной поверхности и битума и от толщины его пленки.

Свойства битумоминерального материала определяются особенностями связей, возникающих между отдельными минеральными зернами, и зависят от свойств битума, толщины слоя, покрывающего минеральные зерна, а также от процессов взаимодействия минеральных материалов и битума на их общей поверхности раздела. Для обеспечения прочного и устойчивого сцепления битум должен равномерно покрывать тонким слоем поверхность склеиваемых минеральных материалов. Равномерность и полнота покрытия, в свою очередь, зависят от хорошего смачивания битумом минеральной поверхности. Вслед за смачиванием происходит процесс избирательной адсорбции на минеральной поверхности отдельных компонентов битума и, в первую очередь, поверхностно-активных веществ.

В зависимости от природы минерального материала и химического состава битума свойства его тонких слоев изменяются различно. На активной минеральной поверхности прочность битума в тонком слое увеличивается с уменьшением его толщины, на инактивной минеральной поверхности прочность битума с уменьшением толщины слоя мало изменяется.

Показатель сцепления по ГОСТу характеризуется величиной минеральной поверхности, на которой сохранился слой битума после выдерживания смеси в течение*30 мин в кипящей воде. При этом величина поверхности оценивается визуально или путем избирательной адсорбции красителя метиленового голубого .

Вслед за смачиванием происходит избирательная адсорбция и хемосорбция отдельных компонентов битума на минеральной поверхности. При этом в случае отсутствия химического взаимодействия адсорбция является физической и представляет собой обратимый процесс.

характер и должны рассматриваться в присутствии трех фаз: минерального материала, битума и воды. Хорошее обволакивание битумом поверхности минерального материала еще не может служить доказательством наличия хорошего сцепления между ними, особенно в присутствии воды. Вода, проникая к поверхности минерального материала сквозь пленку битума или отдельные непокрытые битумом участки, отслаивает битум от поверхности минерального материала. Такое обнажение минеральной поверхности происходит всегда, если битум не связан с поверхностью прочными хемосорбционными связями.

На прочность сцепления битума с поверхностью минерального материала большое влияние оказывает вязкость битума. Повышенная вязкость хорошо способствует сопротивляемости битума отслаиванию от минеральной поверхности под действием воды, поэтому вязкость в какой-то мере характеризует и адгезионную прочность. Однако вязкость битума позволяет определить условия хорошего сцепления, когда уже произошло смачивание минерального материала этим битумом. Если же битум имеет очень высокую вязкость, условия смачивания затрудняются и исключается возможность хорошего сцепления с поверхностью минерального материала.

Однако это дает возможность судить лишь о качественном распределении битума на минеральной поверхности. Необходимо иметь количественный метод оценки покрытой битумом поверхности ми-

где с — исходная концентрация раствора, мг/мл; активность исходного раствора без активности фона, имп/мин мл; 1\ — активность золы после адсорбции без активности фона, имп/мин. Величину минеральной поверхности, покрытой битумной пленкой, можно рассчитать исходя из величины адсорбции битума на поверхности исходного, необработанного битумом материала. Отношение величины адсорбции стронция битумоминеральной смесью к величине адсорбции необработанным минеральным материалом

1.2.3. Для приготовления битумоминеральной смеси в две фарфоровые чашки взвешивают по 30 г мрамора или песка, приготовленного по п. 1.2.1 с погрешностью не более 0,1 г, и по 1,20 г испытуемого битума с погрешностью не более 0,01 г. Чашки выдерживают в течение 20 мин в термостате при 130—140° С. Чашки вынимают из термостата и перемешивают мрамор или песок с битумом металлической ложкой до покрытия всей поверхности минерального материала. Затем смесь выдерживают при комнатной температуре в течение 20 мин.

1.4.1. Для оценки сцепления битума с поверхностью минерального материала битумоминеральную смесь сравнивают с фотографиями контрольных образцов.

2.4.1. Для оценки сцепления битума с поверхностью минерального материала битумоминеральную смесь сравнивают с фотографиями контрольных образцов.

В асфальтобетонных смесях роль вяжущего выполняет смесь битума с минеральным порошком. В зависимости от количества минерального порошка в асфальтовяжущем изменяются технологические и эксплуатационные свойства асфальтобетона. В работахL 1,2J показано, что на поверхности минеральных зерен образуются структурированные слои битума, прочность и вязкость которых имеет максимальное с::ачение у поверхности зерен минерального материала. Чем больше в асфальтобетонной смеси структурированного битума, тем выше физико-механические свойства асфальтобетона. Следовательно, одной из основных задач технологии является получение асфальтобетонной смеси, в кото -рой вяжущее представляет максимально однородное структурированное вещество.

тых, среднезернистых и мелкозернистых смесей типа А и Б в области технологических температур вяжущее представляет собой ньютоновскую жидкость, увеличение скорости перемешивания не приводит к снижению вязкости, повышению текучести, а следовательно, не влияет на качество обволакивания зерен минерального материала вяжущим и на однородность структуры асфальтобетона. Для среднезернистых, мелкозернистых смесей типа В и для песчаных смесей типа Г и Д следует умеренно интенсифицировать процесс перемешивания. При этом скорость перемешивания следует назначать из расчета целесообразности разрушения структуры вяжущего во всем объеме.

По Фуксу толщина граничного слоя б при адсорбции большей части смазочных масел колеблется в пределах 1-10~4—Ы0~5 см. Согласно исследованиям Колбановской, б битума под влиянием активной поверхности минерального материала может изменяться от 10 до 5 мк, в результате чего прочность битума в поверхностных слоях возрастает почти в 1,5 раза. Изменение прочности граничных слоев битумов объясняется образованием на поверхности ми-

Из целевых твердых НДС в наиболее массовом масштабе получают нефтяные битумы, обладающие минимальной симметрией структуры. Битумы главным образом используют для получения битумоминеральных композиций, где они выполняют роль связующего материала . В процессе приготовления битумов , битумоминеральных композиций и их использования важная роль принадлежит фазовым превращениям, поверх-

По результатам фракционного анализа строят кривые обогатимости . Кривые обогатимости позволяют определять теоретически возможные показатели обогащения: выход продуктов обогащения и их зольность в зависимости от плотности разделения. Кривые дают представление о степени смешения угольного и минерального материала в различных продуктах обогащения угля. Так, например, если нужно определить выход концентрата при заданной зольности, то на кривой /3 находят точку, которая соответствует заданной зольности, и проводят через нее горизонтальную линию . • Точка пересечения 28

Механическая_адге з л_я_ __м е ж д у бит у м о м- -и твердым материалом. Качества битумов *— связующих для минерального материала — обычно определяют по их свойствам в массе, таким, как вязкость, пенетрация и дуктильность. Но в дорожном покрытии битум находится в виде тонкой пленки. Следует полагать, что физические свойства жидкости в этом тонком слое будут отличаться от физических свойств в массе. Хенникер 174))), критически изучивший литературу по этому вопросу, пришел к заключению, что эффективная глубина ориентированного поверхностного слоя составляет от десятков до сотен ангстрем для жидкостей с низким молекулярным весом и до тысяч ангстрем для жидкостей с большими молекулами. Изменения физических свойств тонких пленок, имеющих большое значение для обеспечения механической прочности дорожных покрытий, заключаются в значительном увеличении вязкости и эластической прочности тонких пленок на поверхности твердого тела. Наличие на поверхности полярных компонентов усиливает этот эффект.

мости стекла и битума. Аналогичные явления наблюдаются в случае смешения минерального материала с битумом при повышенных температурах. Коэффициент объемного расширения минеральных агрегатов имеет порядок 3,5- 10-*/°С, для битумов б- 10-*/°С. Если битум переходит из жидкого состояния в твердое довольно быстро, различие в объемном расширении битума и минерального материала вызывает возникновение внутренних напряжений в пленке битума. Эти напряжения удерживают пленку в растянутом состоянии, и на ее поверхности образуются сдвигающие напряжения. Если эти напряжения достаточно велики, они вызывают разрыв пленки или образование пустот , и механическая прочность пленки значительно снижается.

При использовании силикатных пород отделившиеся частицы минерального материала полностью освобождаются от битума.