|
1.4 Физико-химические свойства активных и активированных минеральных порошков Исследованиями минеральных порошков и их влияния на свойства асфальтового бетона посвящено большое количество работ отечественных и зарубежных ученых. Ещё до применения нефтяных битумов в асфальтовых материалах, использовались природные битумы и порошкообразные минеральные материалы [43], и в настоящее время при широком использовании нефтяных битумов также отмечается особая роль порошкообразной составляющей минерального порошка в асфальтобетонных смесях. Длительное время многие исследователи полагали, что назначение минерального порошка в асфальтовом бетоне сводится лишь к заполнению межзерновых пустот, т.е. к обеспечению надлежащей плотности. П.В. Сахаров [177] впервые определил назначение минерального порошка как структурной составляющей, образующей совместно с битумом «асфальтовяжущее вещество» объединяющее минеральные зерна в монолитную структуру. По мнению И.А. Рыбьева [90] в общей минеральной смеси щебня, песка и минерального порошка доминирующее значение адсорбента с высокоразвитой и энергетически активной поверхностью сохраняет порошкообразный компонент. Исследования и расчеты [43] показывают, что в плотной минеральной смеси с коэффициентом сбега, равным, например 0,85, только 7 % от суммарной поверхности приходится на долю частиц диаметром выше 0,15 мм, хотя этой фракции содержится по весу до 75 %, а на долю частиц менее 0,02 мм приходится более 65 % поверхности, хотя вес этой тонкодисперсной фракции составляет 7,8 % от общего веса минеральной смеси. Аналогичное соотношение удельных поверхностей фракций сохраняется в плотных смесях при других коэффициентах сбега. Минеральный порошок переводит наибольшую часть битума в пластичное состояние. Кроме того, порошок увеличивает поверхность контактирования между зернами, повышает теплостойкость битума и асфальтового бетона, снижает тепловое расширение вяжущего вещества, уменьшает скольжение при торможении 23 |
22 Активность шлакопемзы в зависимости от степени закриталлизованности можно определить по уравнению, применяемому в работе С. Е. Александрова и др.: у = 12,419 + 3,03 х 0,0948 х2 + 0,00067 х3, (1) где у гидравлическая активность тонкомолотой шлакопемзы; х закристаллизованность пемзы, %. Из доменных шлаков, пригодных для изготовления минеральных порошков являются известково-сернистые мало марганцовистые с содержанием СаО 45 52 %, МпО до 1,5 %, серы в переводе на SO3 4,5 %, самоактивные. Минеральные порошки из конверторных шлаков имеют много преимуществ перед природными минеральными порошками. К основным из них относятся: низкая стоимость, не требует активации, хорошо взаимодействует с битумом и водой, имеют повышенную толщину битумной пленки на частицах при более вязких битумах. 1.4. Физико-химические свойства активных и активированных минеральных порошков Исследованиями минеральных порошков и их влияния на свойства асфальтового бетона посвящено большое количество работ отечественных и зарубежных ученых. Ещё до применения нефтяных битумов в асфальтовых материалах, использовались природные битумы и порошкообразные минеральные материалы [125], и в настоящее время при широком использовании нефтяных битумов также отмечается особая роль порошкообразной составляющей минерального порошка в асфальтобетонных смесях. Длительное время многие исследователи полагали, что назначение минерального порошка в асфальтовом бетоне сводится лишь к заполнению межзерновых пустот, т.е. к обеспечению надлежащей плотности. 23 П. В. Сахаров впервые определил назначение минерального порошка как структурной составляющей, образующей совместно с битумом «асфальтовяжущее вещество» объединяющее минеральные зерна в монолитную структуру. По мнению И. А. Рыбьева [27] в общей минеральной смеси щебня, песка и минерального порошка доминирующее значение адсорбента с высокоразвитой и энергетически активной поверхностью сохраняет порошкообразный компонент. Исследования и расчеты [125] показывают, что в плотной минеральной смеси с коэффициентом сбега, равным, например 0,85, только 7 % от суммарной поверхности приходится на долю частиц диаметром выше 0,15 мм, хотя этой фракции содержится по весу до 75 %, а на долю частиц менее 0,02 мм приходится более 65 % поверхности, хотя вес этой тонкодисперсной фракции составляет 7,8 % от общего веса минеральной смеси. Аналогичное соотношение удельных поверхностей фракций сохраняется в плотных смесях при других коэффициентах сбега. Минеральный порошок переводит наибольшую часть битума в пластичное состояние. Кроме того, порошок увеличивает поверхность контактирования между зернами, повышает теплостойкость битума и асфальтового бетона, снижает тепловое расширение вяжущего вещества, уменьшает скольжение при торможении транспорта, увеличивает адгезионные и механические свойства битума. Исследованиями С. Я. Шалыт, Н. В. Михайлова и П. А. Ребиндера [28], И.А. Рыбьева, М.И. Волкова и И.М. Борщ, Н. В. Горелышева, В. М. Смирнова [29 32] установлено, что при определенном соотношении битум минеральный порошок достигается максимальная прочность структурированной дисперсной системы, образуемой этими материалами. Большое влияние результатов взаимодействия битума с поверхностью минеральных частиц на свойства бинарных смесей (битум минеральный |