|
3. ИССЛЕДОВАНИЯ СВОЙСТВ АСФАЛЬТОБЕТОННЫХ СМЕСЕЙ, ПРИГОТОВЛЕННЫХ НА АКТИВНЫХ МИНЕРАЛЬНЫХ ПОРОШКАХ ИЗ ОТХОДОВ ПРОМЫШЛЕННОСТИ 3.1 Исследование процессов взаимодействия активных минеральных порошков из отходов промышленности с битумом При изучении условий взаимодействия любого минерального материала с битумом основным вопросом является анализ природы сил, обеспечивающих адгезионные связи. Связь между битумом и минеральным материалом осуществляется, как известно, либо благодаря химическим реакциям, либо при помощи вандерваальсовых сил, либо имеет смешанную физико-химическую природу. При этом,, очевидно, что химические связи предпочтительнее любых других взаимодействий. Характер взаимодействия битума с активными минеральными порошками обуславливает прочность структурных связей в системе асфальтовых бетонов и в конечном счете предопределяет долговечность асфальтобетонных покрытий. Для выяснения химических взаимодействий активных минеральных порошков с битумом в работе был использован один из методов молекулярной спектроскопии метод инфракрасной спектроскопии, позволяющий не только решать вопрос о наличии отдельных определенных индивидуальных веществ в составе смесей, но и выявляет ряд структурных особенностей молекул анализируемых веществ наличие в них кратных связей. Кроме того, применение ИК-спектроскопии при исследовании процессов структурообразования позволяет выяснить причины старения битума в асфальтобетонных материалах. Для обычного структурного анализа макромолекул используют метод инфракрасной спектроскопии в интервале 2,5 16 МК. Для характеристики ИК излучения используют волновые числа, т.е. величины, обратные длинам волн. Так, интервал 2,5-16 МК соответствует 4000 625 см' [9]. Известно, что все молекулы состоят из атомов, соединенных между собой химическими связями. Их движение можно рассматривать как наложение двух колебаний растягивающего и изгибающего. Частоты колебаний зависят не только от самой природы отдельных связей таких как С Н или СО, S = 0 и т.д., но и от всей 67 |
3 ГЛАВА 3. ИССЛЕДОВАНИЯ СВОЙСТВ АСФАЛЬТОБЕТОННЫХ СМЕСЕЙ, ПРИГОТОВЛЕННЫХ НА АКТИВНЫХ МИНЕРАЛЬНЫХ ПОРОШКАХ ИЗ ОТХОДОВ ПРОМЫШЛЕННОСТИ...........................................71 3.1. Исследование процессов взаимодействия активных минеральных порошков из отходов промышленности с битумом..........................................71 3.2. Влияние отходов коксохимического производства на процессы старения битума в асфальтобетоне.....................................................................77 3.3. Определение физико-механических свойств асфальтобетонов и смесей на активных минеральных порошках из отходов промышленности............................................................................................................................82 3.4. Принципиальная схема технологического процесса приготовления асфальтобетонных смесей на минеральных порошках, активированных фусами и на битуме, модифицированном фусами.................................................. 103 3.5. Результаты исследований свойств производственных асфальтобетонных смесей на минеральных порошках и битуме, активированных отходами коксохимического производства............................................................. 106 ГЛАВА 4. РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИИ ПРИГОТОВЛЕНИЯ АКТИВНЫХ И АКТИВИРОВАННЫХ МИНЕРАЛЬНЫХ ПОРОШКОВ И УСТРОЙСТВА АСФАЛЬТОБЕТОННЫХ ПОКРЫТИЙ НА ИХ ОСНОВЕ........118 4.1. Общие рекомендации и требования к материалам.........................118 4.2. Технологические процессы приготовления минерального порошка, активированного фусами.....................................................................................119 4.3. Условия транспортировки фусов и минеральных порошков, их хранения и обеспечения техники безопасности............................................... 124 4.4. Разработка технологии приготовления, укладки и уплотнения асфальтобетонных смесей с применением фусов и активных минеральных порошков из отходов промышленности...............................................................126 4.5. Определение технико-экономической эффективности применения фусов и активных минеральных порошков из отходов промышленности.......................................................................................................................... 135 71 3. ИССЛЕДОВАНИЯ СВОЙСТВ АСФАЛЬТОБЕТОННЫХ СМЕСЕЙ, ПРИГОТОВЛЕННЫХ НА АКТИВНЫХ МИНЕРАЛЬНЫХ ПОРОШКАХ ИЗ ОТХОДОВ ПРОМЫШЛЕННОСТИ 3.1 Исследование процессов взаимодействия активных минеральных порошков из отходов промышленности с битумом При изучении условий взаимодействия любого минерального материала с битумом основным вопросом является анализ природы сил, обеспечивающих адгезионные связи. Связь между битумом и минеральным материалом осуществляется, как известно, либо благодаря химическим реакциям, либо при помощи ван-дер-ваальсовых сил, либо имеет смешанную физико-химическую природу. При этом, очевидно, что химические связи предпочтительнее любых других взаимодействий. Характер взаимодействия битума с активными минеральными порошками обуславливает прочность структурных связей в системе асфальтовых бетонов и в конечном счете предопределяет долговечность асфальтобетонных покрытий. Для выяснения химических взаимодействий активных минеральных порошков с битумом в работе был использован один из методов молекулярной спектроскопии метод инфракрасной спектроскопии, позволяющий не только решать вопрос о наличии отдельных определенных индивидуальных веществ в составе смесей, но и выявляет ряд структурных особенностей молекул анализируемых веществ наличие в них кратных связей. Кроме того, применение ИК-спектроскопии при исследовании процессов структурообразования позволяет выяснить причины старения битума в асфальтобетонных материалах. Для обычного структурного анализа макромолекул используют метод инфракрасной спектроскопии в интервале 2,5 16 МК. Для характеристики ИК излучения используют волновые числа, т.е. величины, обратные длинам волн. Так, интервал 2,5-16 МК соответствует 4000 625 см'1 [111]. 72 Известно, что все молекулы состоят из атомов, соединенных между собой химическими связями. Их движение можно рассматривать как наложение двух колебаний растягивающего и изгибающего. Частоты колебаний зависят не только от самой природы отдельных связей таких как С Н или СО, S = 0 и т.д., но и от всей молекулы и ее окружения [111]. Интенсивные полосы поглощения, проявляющиеся в области, характерной для определенной группы и пригодные для идентификации этой группы, называются характерными частотами. ИК спектры могут быть применены для определения структуры молекул и для качественного анализа их смесей [112, 113]. Большой фактический материал [112, 113, 114, 115, 116], полученный по колебательным спектрам органических и неорганических соединений, позволяет решать вопросы внутримолекулярных и межмолекулярных взаимодействий и анализировать природу связей в сложных системах. Для изменения спектров были взяты активные минеральные порошки из шлама конверторного производства и шлака электросталеплавильного производства. Инфракрасные спектры снимались при помощи двухлучевого спектрофотометра ИКС 29 в области призмы NaCl. Указанный диапазон частот колебаний на рис. 3.1 был выбран потому, что линия поглощения основных соединений минеральных порошков из отходов черной металлургии, содержат в большом количестве окислы кальция, магния, железа, кремнезема. Эти элементы заметно влияют на свойства битума, лежат в пределах частот 700 5000 см'1. В спектрах поглощения компонентов битума рис. 3.1 кривые 1,2,3 при частоте колебаний 1601 см"1 наблюдается полоса, характерная для валентных колебаний групп С = С [111]. Особенно эта полоса поглощения интенсивна в спектре масел. В спектре асфальтенов полоса 1601 см'1 отсутствует. Область 1700 см'1 характерна для соединений С = О. Область 800 860 и 700-750 см'1 характерна для деформационных колебаний группы = С-Н;СО3 [112,113]. |