Строительство асфальтобетонных дорог (стр. 3 из 5)

2.4. Минеральный порошок.

Для приготовления асфальтобетонных смесей используют активированные и неактивированные минеральные порошки (ГОСТ 16557-78), получаемые путем измельчения карбонатных горных пород - известняков, доломитов, доломитизированных известняков, известняков-ракушечников и др.

Кроме того, в качестве минеральных порошков используют порошковые отходы промышленности: пыль уноса цементных заводов, золу уноса и золошлаковые смеси ТЭС, отходы асбошиферного производства, ферро пыль, флотохвосты и пр.

Порошковые отходы промышленности не должны содержать загрязняющих примесей (строительный мусор, грунт и пр.). Показатели свойств измельченных основных металлургических шлаков, зол уноса и золошлаковых смесей, а также пыли уноса цементных заводов должны отвечать требованиям ГОСТ 9128-74, показатели свойств других порошковых отходов - требованиям технических условий, утвержденных в установленном порядке.

Необходимо учитывать, что для многих порошковых отходов промышленности характерна чрезмерно высокая степень измельчения (удельная поверхность до 6-8 тыс. см на 1 г), что обусловливает повышенную пористость таких порошков и увеличение содержания битума в асфальтобетонных смесях.

Таблица 5

Вид минерального порошка	Горячие и теплые смеси					Холодные смеси марок
	плотные марок			пористые и высоко пористые марок
I	II	III	I	II	I	II
Активированные и неактивированные минеральные порошки из карбонатных горных пород	+	+	+	+	+	+	+
Измельченные основные металлургические и фосфорные шлаки	+	+	+	+	+
Порошковые отходы промышленности	-	-	+	+	+	-	-

Испытывают минеральные порошки и порошковые отходы по ГОСТ 12784-84

Выбор минеральных порошкови их заменителей в зависимости от вида и марки смесей осуществляют в соответствии с ГОСТ 9128-84 и таблице 5.

3. ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКАЯ АКТИВАЦИЯ МИНЕРАЛЬНЫХ МАТЕРИАЛОВ.

Один из способов улучшения свойств минеральных материалов, входящих в состав асфальтобетонных смесей - их физико-химическая активация.

Сущность активации заключается в том, что процесс измельчения, дробления или обдира зерен минерального материала сопровождается обработкой смесью ПАВ с битумом или другим активатором. Между ПАВ (или активатором) и свежеобразованной минеральной поверхностью возникают прочные связи. В результате минеральная гидрофильная поверхность превращается в гидрофобную и условия взаимодействия ее с битумом улучшаются. Наибольший эффект достигается при физико-химической активации минеральных порошков, так как этот компонент асфальтобетонной смеси имеет наиболее развитую удельную поверхность (около 4000 см²/г) и является более однородным по химическому и минералогическому составам.

Благодаря такому изменению свойств поверхности зерен активированные минеральные порошки лучше смачиваются битумом и не смачиваются водой, не агрегируются при хранении и транспортировании, обладают пониженной пористостью и битумоемкостью.

Высокое качество активированных, минеральных порошков обеспечивает возможность приготовления асфальтобетонов с повышенной плотностью, прочностью, водо- и морозостойкостью, а в некоторых случаях - с повышенной сдвигоустойчивостью и трещиностойкостью.

Холодные асфальтобетонные смеси на активированном минеральном порошке не слеживаются при хранении; покрытия из таких смесей формируются быстрее под движением автомобилей.

Расход битума для приготовления таких смесей на 10-20% меньше, чем смесей на неактивированном порошке.

Применение активированных минеральных порошков позволяет получить асфальтобетоны с наибольшим количеством замкнутых пор, что обусловливает более низкие водонасыщение при заданной остаточной пористость и водопроницаемость покрытия.

Приготовление, укладку и уплотнение асфальтобетонных смесей на активированном минеральном порошке осуществляют при сниженной (по сравнению со СНиПом) на 20°С температуре.

Сырьем для приготовления активированных минеральных порошков могут служить отсевы, получаемые после первичного или последующих стадий дробления карбонатных горных пород при производстве щебня, или щебень, отвечающие требованиям ГОСТ 16667-78.

Активирующая смесь должна состоять из битума и ПАВ анионного типа в соотношении, указанном в ГОСТ-16557-78. Общее количество активирующей смеси должно составлять 1,5-2,5% массы минерального материала.

Производство активированного порошка включает следующие процессы:

- сушку минерального материала (сырья) в сушильных барабанах;

- подогрев до рабочих температур битума и ПАВ;

- приготовление активирующей смеси;

- дозирование просушенного минерального материала и активирующей смеси;

- перемешивание минерального материала с активирующей смесью в мешалках любого типа (предпочтительно в лопастных);

- подачу минерального материала, объединенного с активирующей смесью, в помольную установку;

- измельчение минерального материала до требуемой тонкости помола;

- подачу готового активированного минерального порошка в накопительные бункеры или на склад (силосного или бункерного типа).

Технологическая схема установки для приготовления активированного минерального порошка приведена на рисунке 1.

В комплект установок для производства активированного минерального порошка могут также входить молотковые или валковые дробилки для предварительного дробления известнякового щебня перед просушиванием. Необходимость в них возникает, если измельчаемый материал обладает высокой прочностью.

Для получения активированного дробленого гравия процесс дробления совмещают с обработкой активирующей смесью. В результате избирательного дробления (в большей степени измельчаются слабые зерна) и обработки свежеобразующихся минеральных поверхностей активирующей смесью получается качественно новый материал, в котором изменены зерновой состав, форма зерен и свойстваих поверхности. АБЗ необходимо дооборудовать специальными агрегатами для приготовления активирующей смеси и молотковой дробилкой, включаемой в общую технологическую схему приготовления асфальтобетонной смеси между сушильным барабаном и горячим элеватором.

Для физико-химической активации продуктов дробления гравия применяют смесь битума с катионными ПАВ в соотношении 1:5 - 1:10; общее количество активирующей смеси составляет 1,5-2,5% массы гравия.

Рис. 1. Технологическая схема установки для приготовления активированного минерального порошка:

1 - транспортер для подачи отсева или щебня в накопительный бункер; 2 - накопительный бункер; 3 - транспортёр для питания сушильного барабана; 4 - емкость для объемного дозирования; 5 - сушильно-смесительный агрегат; 6 - дозировочный бачок для активирующей смеси; 7 - транспортер для подачи материала в накопительный бункер; 8 - накопительный бункер; 9 - питатель; 10- шаровая мельница;11 - элеватор для готового минерального порошка; 12 - раздаточный бункер;13 - шнек для загрузки транспортныхсредств.

Асфальтобетон, приготовленный с применением активированного дробленого гравия, обладает более высокой тепло-, водо- и морозостойкостью.

Активация природного песка достигается обработкой его известью-пушонкой (активатором) в процессе механического воздействия в виброшаровых мельницах. Благодаря изменению формы зерен и активации вновь образующихся поверхностей взаимодействие активированных песков с битумом улучшается, и асфальтобетон на их основе отличается более высокой сдвигоустойчивостью и коррозионной стойкостью.

Установку для активации песка комплектуют из выпускаемых серийно агрегатов и машин и включают в общую технологическую линию для приготовления асфальтобетонных смесей.

4. ПОВЕРХОСТНО-АКТИВНЫЕ ВЕЩЕСТВА.

Необходимым компонентом асфальтобетонных смесей являются поверхностно-активные вещества. Добавки ПАВ позволяют улучшить сцепление битумов с поверхностью минеральных зерен, повысить качество асфальтобетонов и улучшить показатели технологических процессов приготовления, укладки и уплотнения асфальтобетонных смесей.

Для приготовления асфальтобетонных смесей применяют ПАВ двух классов - катионные и анионные.

Из катионных ПАВ используют соли высших первичных, вторичных и третичных алифатических аминов, амидоамины, четырехзамещенные аммониевые основания; из анионных - высшие карбоновые кислоты, соли (мыла) тяжелых и щелочно-земельных металлов высших карбоновых кислот и т.п.

В качестве ПАВ используют также некоторые смолы твердых топлив.

Класс ПАВ выбирают с учетом природы и свойств, применяемых минеральных материалов и битума.

Для улучшения сцепления неактивных битумов (кислотное число менее 0,7 мг×КОН/г) с минеральными материалами кислых пород (граниты, пески и т.п.) используют преимущественно катионные ПАВ. Возможно применение и анионных ПАВ типа высших карбоновых кислот, но при этом для подготовки поверхности зерен минерального материала к взаимодействию с анионными соединениями, содержащимися в битуме и введенными в него, применяют активаторы - известь или цемент.

В случае применения активных битумов кислотное число более 0,7 мг.

5. ПРИМЕР ИЗГОТОВЛЕНИЯ АСФАЛЬТОБЕТОННОГО ПОКРЫТИЯ.

Берут и взвешивают 1 м³ щебня, т. е. материал наиболее крупных фракций; фиксируют полученный вес, который, предположим, составляет 1,6 т.

В пустоты между отдельными щебенками вводят песок в количестве 0,3 м³и тщательно перемешивают смесь, пока она не примет прежний объем, т. е. 1,0 м³. При этом веса обоих компонентов складываются и суммарный вес полученной смеси составляет уже 2,1 т (вес 0,3 м³ песка - 0,5 т).
В пустоты между отдельными частицами смеси щебня с песком вводят 0,1 м³ так называемого заполнителя (пылевидное вещество, например, асфальтовый порошок или мраморная мука) весом 0,15 т. После перемешивания полученной смеси общий объем ее остается неизменным, то есть 1,0 м³, а вес будет представлять собой сумму весов всех трех компонентов, то есть щебня, песка и заполнителя - 2,25 т.
В только что полученной смеси уже не остается пустот, которые могли бы быть заполнены сухими минеральными компонентами; однако в ней все же еще есть пустоты, в которые можно ввести жидкий компонент, не изменяя при этом общего объема массы. В качестве такого жидкого компонента вводят (доведя его нагревом до жидкого состояния) битум (0,1 м³). Вес указанного количества битума 0,1 т, значит, общий вес смеси, состоящей из четырех компонентов (щебня, песка, заполнителя и битума), увеличивается на эту величину и составляет окончательно 2,35 т.
На этом процесс заканчивается, и можно констатировать, что, сохраняя неизменным взятый для эксперимента объем (1,0 м³), добиваются того, что вес экспериментального вещества, составлявший первоначально 1,6 т, увеличился в конце концов до 2,35 т. Располагая несколькими отдельными компонентами, из которых каждый имел объемный вес не более 1,6 т/м³, получают в итоге вещество со значительно большим объемным весом, составляющим уже 2,35 т/м³.
Разобранный пример схематически иллюстрирует процесс изготовления асфальтобетонной массы, которая в данном случае и представляет собой готовый продукт.