Нефтяные битумы

Залежи естественных асфальтов встречаются также в Китае, Албании, Венгрии, Румынии, Югославии, Чехословакии, ГДР и ФРГ. Мировой известностью пользуются такие крупные месторождения, как Тринндатское (озеро Тринидат) и Бермудское (провинция Бермудец в Венесуэле).
Естественные асфальтовые материалы не получили широкого распространения в дорожном строительстве. Это объясняется неэкономичное его разработок естественных залежей, а также непостоянством состава материалов. Часто в пределах одного и того же месторождения отдельные слои асфальтовых пород имеют различный состав, что вызывает их дополнительную переработку. В тех случаях, когда это экономически оправдывается, из естественных асфальтовых пород добывают природный битум путем вываривания битуминозного материала в горячей воде. При этом значительная часть битума отделяется от минерального материала, всплывает наверх и улавливается. Иногда битуминозную породу измельчают в порошок, применяемый для производства асфальтового бетона.
Продукт измельчения асфальтовых пород является первоклассным минеральным порошком для асфальтового бетона. Асфальтовые порошки чаще всего применялись в первый период строительства асфальтобетонных покрытий в СССР и неизменно давали хорошие результаты.
В настоящее время наибольшее распространение в дорожном строительстве получили нефтяные битумы. Их получение оказалось более доступным и рентабельным по сравнению с получением природных битумов. В среднем стоимость нефтяных битумов в 5-6 раз ниже стоимости природных.
Нефтяной битум оказался ценнейшим дорожно-строительным материалом, с применением которого связана новая эпоха дорожного строительства — эпоха строительства дорожных покрытий усовершенствованного типа.
Кроме указанных разновидностей, во Франции применяется также и так называемый шит-асфальт. Гранулометрия его мало отличается от гранулометрии песчаного асфальтобетона. Основное же отличие шит-асфальта состоит и повышенном содержании минерального порошка (10-20% частиц мельче 0,08 мм) и битума (9-11%). Это связано с тем, что к шит-асфальту, применяемому главным образом в гидротехническом строительстве, предъявляются повышенные требования в отношении водонепроницаемости.
Для всех трех разновидностей песчаного асфальтобетона применяют битум с пенетрацией 80-100.
Как видно из приведенной таблицы, песчаный асфальт содержит больше крупных частиц, образующих каркас.
Для приготовления песчаного асфальта обычно применяются каменные высевки прочных горных пород. Гранулометрический состав тщательно выдерживается. Количество битума составляет 7-11% от веса всей смеси. Для шит-асфальта применяют чаще естественные пески (обычно остроугольной формы).
Для того чтобы яснее представить себе возможные пути повышения сдвигоустойчивости песчаного асфальтобетона, напомним, что, согласно теории Мора, получение асфальтового бетона с заданной прочностью можно достигнуть двумя путями: обеспечением соответствующего сцепления иди получением определенной величины внутреннего трения (при оптимальном сцеплении). В определенных пределах каждый из этих факторов может компенсироваться другим.
Как уже отмечалось выше, величина сцепления зависит от вязкости (а точнее — от когезионной прочности) битума, количественного соотношения битумоминерального порошка, характера взаимодействия битума с минеральными материалами.
На величину внутреннего трения асфальтового бетона оказывают влияние гранулометрический состав минеральной смеси, форма и характер поверхности минеральных частиц.
Соотношение частиц разной крупности также определяет качество минерального порошка. Для определения его гранулометрического состава можно пользоваться приборами Сабапина или Робинзона, дающими достаточно точные показатели.
У одноразмерных минеральных порошков или очень топких пористость будет выше. У разно размерных минеральных порошков, характеризующихся равномерным распределением частиц разного размера, пористость будет ниже. От пористости минерального порошка зависит плотность асфальтового бетона.
ГОСТ 9128-59 предусматривает применение минерального порошка с пористостью ниже 35% (при уплотнении нагрузкой 300 кг/см2).
Чем выше пористость минерального порошка, тем больше расход битума.
Ниже, при рассмотрении новой технологии производства активированных порошков, будет показано, что при соответствующей обработке порошков существенно снижается их пористость, а с нею снижается и битумоемкость асфальтового бетона.
Проф. П. В. Сахаров впервые в качестве минерального порошка применил тонкомолотые естественные асфальтовые породы (известняки, пропитанные битумом). По связи с трудностью тонкого размола таких пород и относительной дороговизной асфальтовый порошок в настоящее время почти не применяется.
Наиболее широкое распространение получил минеральный порошок, изготовляемый путем тонкого размола известняков. Хорошее взаимодействие с битумом наряду с более, или менее постоянным составом получающегося минерального порошка обеспечило этому материалу несомненные преимущества по сравнению со всеми другими.
Для изготовления минерального порошка чаще всего применяют известняки средней прочности с временным сопротивлением сжатию 300-600 кг/см2. Применение слишком прочных известняков ограничивается трудностью их размола.
Асфальтоукладчик Д-150А состоит из следующих основных частей: приемного бункера с перемещающимися по дну питателями, шнека, распределяющего асфальтобетонную смесь по всей ширине укладываемой полосы, трамбующего бруса, выглаживающей плиты, ходовой части двигателя.
Доставляемая на автомобилях-самосвалах асфальтобетонная смесь разгружается в приемный бункер. При движении асфальтоукладчика смесь при помощи двух питателей подается к шнеку, которым равномерно распределяется по всей ширине укладываемой полосы. Затем уложенный слой частично уплотняется трамбующим брусом и выравнивается выглаживающей плитой.
В комплект асфальтоукладчика также входит мешалка для. дополнительного перемешивания укладываемой смеси. Она применяется главным образом для жестких смесей, а также для дополнительного перемешивания смеси, приготовленной в машинах со свободным перемешиванием.
Мешалка устанавливается между шнеком и трамбующим брусом.
Ширина полосы, укладываемой асфальтоукладчиком, составляет 3,03 м. Для увеличения ее ширины в комплект укладчика входят расширители основных рабочих частей — шнека, трамбующего бруса, выглаживающей плиты. Расширители имеют длину 30 см и могут быть установлены с одной или с двух сторон. Таким образом, при наличии их с двух сторон ширина укладываемой полосы может быть доведена до 3,63 м. При наличии мешалки расширители могут быть установлены только с одной стороны..
Для укладки полосы меньшей ширины в комплект дополнительных приспособлений к укладчику входят специальные закладные башмаки. При установке двух башмаков ширина укладываемой полосы уменьшается примерно на 0,5 м и составляет, таким образом, 2,53 м.
В зависимости от требуемой ширины может быть установлен только один башмак с одной стороны у любого конца шпека.
Асфальтовые бетоны с рассматриваемым активированным минеральным порошком отличаются хорошими показателями теплоустойчивости. Интересно отметить, что при применении маловязких битумов коэффициент теплоустойчивости составляет всего лишь 2,23. При этом отношение показателей прочности при температурах 0 и + 50° С составляет всего лишь около 3.
Асфальтовый бетон с маловязким битумом БН-І (глубина проникания — 157), который не применяется в обычной практике строительства асфальтобетонных покрытий, обнаружил весьма высокий показатель прочности при температуре + 50° С. Асфальтовый бетон того же состава, но с неактивированным порошком (аналогичным по исходному сырью и гранулометрическому составу с сопоставляемым обработанным .порошком) показал при той же температуре прочность в два с лишним раза меньшую.
Это дало возможность еще резче понизить вязкость применяемого битума. Приводимые данные показывают, что даже с битумом БН-0 (глубина проникания 228) получен асфальтовый бетон с высокой прочностью при критической температуре. В то же время применение маловязкого битума обеспечивает повышенную устойчивость асфальтового бетона против образования трещин при низких температурах.
Таким образом получены асфальтовые бетоны, в которых для обработки минерального порошка использован один из видов битума, а для приготовления всей асфальтобетонной смеси применены другие разновидности битумов. Отчетливо видно влияние на свойства асфальтового бетона свойств битума, принятого для активации минерального порошка, если сопоставить показатели асфальтовых бетонов, приготовленных на основе порошков П-6 и П-9. Для обоих порошков принято одно и то же количество активирующей смеси, включающей одинаковое поверхностно-активное вещество — ФР. Различие состоит лишь в характере битума, принятого для активации: для первого из названных порошков применен вязкий битум БН-ІІІ-У, для второго — жидкий битум Б-6.
Проведенные исследования позволили также установить, что диспергирование гранита или кварца с битумом в условиях вакуума дает более интенсивное снижение концентрации свободных радикалов, чем при измельчении в воздухе. Можно полагать, что кислород воздуха, взаимодействуя с радикалами, образующимися при диспергировании кварца или гранита, снижает число радикалов, вступающих во взаимодействие с парамагнитными частицами, содержащимися в битуме. Это, естественно, замедляет интенсивность снижения спектра. Эти опыты позволяют считать, что обработка битумом минеральных материалов, диспергируемых в условиях вакуума (или в другой нейтральной среде — аргон, азот, углекислый газ и др.), окажется более эффективной, чем в присутствии кислорода воздуха
Приведенные выше результаты исследований радикальных взаимодействий, возникающих при совместном измельчении минерального материала с битумом, подтвержденные прямыми определениями количеств химически связанного битума, свидетельствуют о большом значении механо-химических процессов. Описанные явления представляют собой, по существу, новую форму адсорбции битума минеральными материалами, не наблюдающуюся вне одновременного действия механических усилий.
На основе отмеченных выше принципов можно улучшать качество материалов, считающихся в настоящее время некондиционными для асфальтового бетона. К таким материалам относятся: мелкие пески (включая одномерные), запасы которых во много раз превышают запасы средне- и крупнозернистых песков; лёссы и другие пылеватые грунты, а также пылевидные отходы промышленности; глинистые известняки как сырье для производства минеральных порошков, гравийные материалы и др. Их применяют для производства различных битумно-минеральных материалов, резко отличающихся от асфальтового бетона по долговечности и другим эксплуатационным признакам, но приближающихся к нему по стоимости.
В данной работе приведены результаты исследований асфальтовых бетонов, приготовленных на основе активированных мелких песков, лёссов и продуктов переработки гравийных материалов.
Активация лёссов осуществляется путем механо-химической модификации поверхности зерен с созданием структурно-механического барьера из хемоадсорбированного битума или поверхностно-активного вещества. Интересно отметить, что лишь механическая активация лёсса, в процессе которой обнажаются адсорбционные центры, позволяет существенно улучшить свойства этого материала как микронаполнителя битума в асфальтовом бетоне.
Физико-химической активацией гравийного материала, осуществляемой в процессе его дробления, предусматривается также создание на свежеобразованных поверхностях первичных контактных битумных слоев. Присутствие последних коренным образом изменяет адсорбционные свойства минеральных частиц. В данном случае для получения хемоадсорбционно связанных с поверхностью минеральных частиц битумных слоев необходимо применять активирующие вещества, комплексно взаимодействующие как с кислыми, так и с основными породами, образующими гравийный материал.
В то же время приготовленные из этих же вырубок лабораторные образцы, получившие обычное для лабораторных испытаний уплотнение 300 кг/см2, показали водонасыщение до 8%. При уплотнении образцов под давлением 800 кг/см2 некоторые из них дали 5% водонасыщения. Таким образом, уплотнение, полученное холодным асфальтовым бетоном за время его службы в дорожном покрытии, оказалось больше того уплотнения, которое асфальтобетонная смесь получает на прессе под давлением 800 кг/см2. Нормальное уплотнение холодного асфальтового бетона при изготовлении образцов для лабораторных испытаний производится под давлением 400 кг/см2.
При подборе состава холодного асфальтового бетона следует выбирать такую смесь, которая наряду с другими свойствами будет поддаваться более интенсивному уплотнению.
На свойства холодного асфальтового бетона большое влияние оказывает характер сцепления битума с минеральными материалами. Особенно это сказывается на водоустойчивости смеси, так как в период формирования покрытия холодный асфальтовый бетон обладает еще значительной пористостью и способен поглощать большое количество воды.
При использовании гидрофильных каменных материалов вода, насыщающая поры асфальтового бетона, будет ослаблять сцепление битума с поверхностью каменного материала, и пленка вяжущего будет постепенно отслаиваться и вытесняться водой. Такое покрытие будет неизбежно разрушаться. Вообще на формирование покрытия из холодного асфальтового бетона отрицательно сказывается длительное насыщение его водой, особенно в начальный период.
В первые годы применения холодного асфальтового бетона его минеральная часть, как правило, состояла только из известнякового материала.
Сцепление искусственных (дробленых) песков, а также и остальных дробленых материалов (щебень, минеральный порошок) с данным битумом обусловлено только минералогическим и химическим составами применяемых горных пород (или шлаков).
В процессе приготовления асфальтобетонной смеси могут несколько изменяться условия взаимодействия битума с зернами песка и щебня. Если до объединения с битумом имеет место «сухое» перемешивание минеральных материалов, то зерна песка и щебня неизбежно обволакиваются мелкими частицами минерального порошка, который, как правило, приготовляется из карбонатных горных пород. Вследствие такой обработки происходит своего рода модификация (активация), поверхности зерен песка и щебня, способствующая улучшению сцепления с битумом.
Для лучшего сцепления битума с поверхностью минеральных частиц применяются добавки различных поверхностно-активных веществ и активаторы, при помощи которых активируется поверхность гидрофильных каменных материалов.
Исследованиями А. И. Лысихиной и Л. С. Терлецкой установлено, что карбонатные и основные горные породы адсорбируют на единицу своей поверхности больше битума; чек Кислые. Это значит, что при прочих равных условиях, при применении в асфальтовом бетоне карбонатных и основных пород объем битума, находящийся в адсорбированном состоянии, превышает соответствующий объем битума в смеси, содержащей кислые горные породы. Это обусловливает более прочную структуру асфальтового бетона, содержащего минеральные компоненты карбонатных или кислых пород. Особенно это относится к минеральному порошку, обладающему п силу наиболее развитой поверхности большой адсорбционной емкостью. Так как карбонатные и основные горные породы характеризуются лучшим сцеплением с битумами (даже при ничтожной их активности), чем кислые (гидрофильные) породы, практика строительства асфальтобетонных покрытий их широко использует, и особенно карбонатные породы.
Для первичного дробления целесообразно установить щековую дробилку со сложным качанием щеки, для вторичного — валковую, а при ее отсутствии — щековую со сложным качанием щеки, которая будет работать при суженной выпускной щели. Производительность дробилки выбирается в соответствии с требуемой производительностью всей установки.
Камнедробильная установка может выполняться из металла или из дерева.
В настоящее время выпускается комплектно все оборудование для стационарных камнедробильных установок. Наиболее подходящей для асфальтобетонных заводов является дробильная установка СМ-90 производительностью 30 т/час.
На асфальтобетонных заводах, особенно на временных, могут найти широкое применение передвижные камнедробильные установки производительностью 8-10 (Д-153Б и Д-231) и 30 т/час (СМ-8 и СМ-9).
В последнее время выпускаются и более совершенные передвижные камнедробильные установки. К их числу принадлежит дробильносортировочная установка С-349А, предназначенная для выпуска щебня 3-20 мм. В состав этой установки, входят щековая дробилка, лотковый питатель, транспортер, ротационный элеватор, вибрационный грохот и валковая дробилка.
Комплексная установка для производства минерального порошка путем размола известнякового камня обычно состоит из следующего оборудования: дробилки для первичного дробления известняка; сушильного барабана для просушки материала; элеватора или транспортера для подачи материала в сушильный барабан; питателя для равномерной подачи материала, устанавливаемого перед элеватором или транспортером; мельницы для размола каменного материала; транспортеров (ленточных или цепных) или шнеков для транспортировки готовой продукции на склад или непосредственно к смесителям. Кроме того, в состав помольной установки может входить сепаратор для сепарации минерального порошка.
В связи с пониженной вязкостью битума и минимальной толщиной битумной пленки на поверхности минеральных частиц холодные асфальтобетонные смеси обнаруживают повышенную уплотняемость по сравнению со смесями, применяемыми в горячем состоянии. При этом процесс уплотнения смесей холодного асфальтового бетона может продолжаться длительное время.
При подборе состава холодного асфальтового бетона следует выбирать такую смесь, которая наряду с другими свойствами будет поддаваться более интенсивному уплотнению.
На свойства холодного асфальтового бетона большое влияние оказывает характер сцепления битума с минеральными материалами. Особенно это сказывается на водоустойчивости смеси, так как в период формирования покрытия холодный асфальтовый бетон обладает значительной пористостью и способен поглощать большое количество воды.
При использовании каменных материалов, полученных из кислых горных пород, вода, насыщающая поры асфальтового бетона, будет ослаблять сцепление битума с поверхностью минеральных частиц и пленка вяжущего будет постепенно отслаиваться и вытесняться водой. Такое покрытие будет неизбежно разрушаться. Вообще на формировании покрытия из холодного асфальтового бетона отрицательно сказывается длительное насыщение его водой, особенно в начальный период.
В первые годы применения холодного асфальтового бетона его минеральная часть, как правило, состояла только из известнякового материала. Опыт длительной эксплуатации подобных покрытий показал, что с течением времени они приобретают гладкую, «шлифованную» поверхность. В связи с этим при увлажнении такое покрытие становится чрезмерно скользким. Этот недостаток холодного асфальтового бетона можно устранить введением в состав минеральной части песка или гранитных высевок. Покрытие, сделанное из такого асфальтового бетона, обладает достаточной шероховатостью.
Здесь в присутствии гидрофобизующей добавки материалы перемешивались и подвергались одновременно гидрофобизации. В качестве гидрофобизующей добавки использовался главным образом торфяной деготь. По-видимому, процесс гидрофобизации протекал в основном за счет адсорбции поверхностно-активных веществ из газовой фазы. Хотя описанный способ гидрофобизации является в производственных условиях достаточно громоздким и малопрактичным, однако полученные результаты представляют несомненный интерес. В частности, в результате предварительной гидрофобизации отмечается увеличение прочности, водоустойчивости и морозоустойчивости асфальтобетона. Расход битума при применении гидрофобизованных материалов уменьшается.
Целесообразность предварительной обработки минеральных материалов малыми дозами нефти или дегтя (0,4-0,6%) с одновременным нагревом отмечается Н. Эверсом. Проф. Н. Эверс считает, что происходящая при нагреве в сушильном барабане минеральных материалов их обработка продуктами неполного сгорания Топлива (нефти, мазута) представляет собой элемент предварительной гидрофобизации.
Исследованиями В. Т. Кузьмичева показано, что в результате гидрофобизации фильтрпрессных отходов сахарных заводов, а также шламов содовых заводов может быть получен доброкачественный минеральный порошок для асфальтового бетона. В качестве гидрофоби-заторов были использованы каменноугольный деготь и битум, обогащенный поверхностно-активными веществами.
В результате исследований, проведенных в СоюзДОРНИИ канд.техн. наук. Е. Н. Козловой, установлено, что уменьшение слеживаемости холодной асфальтобетонной смеси при хранении и транспортирование можно достигнуть также путем обработки смеси специальными веществами. К их числу относятся водные растворы отходов (воды 88-90%. отходов соапстока в пересчете на сухое вещество 10-12%), сульфитно-спиртовой барды (воды 85-90%. сульфитно-спиртовой барды также в пересчете на сухое вещество 10-15%) и другие вещества.
Количество вещества принимается в пределах 2,5-3,5% от веса смеси.
При приготовлении асфальтобетонных смесей в машинах, снабженных лопастными мешалками, добавка, предотвращающая слеживание, вводится в мешалку после окончания перемешивания минеральных материалов с битумом. С добавкой смесь перемешивается в течение 6-10 сек.
При приготовлении смесей в машинах со свободным перемешиванием обработка производится также в лопастной мешалке, устанавливаемой вне барабана смесителя.
Наряду с созданием специализированных заводов по изготовлению холодного асфальтового бетона его производство может быть организовано на любом асфальтобетонном заводе, выпускающем смеси для применения в горячем состоянии, с сохранением всего производственного процесса переработки, транспортировки и дозировки материалов.
В связи с реконструкцией дорог и капитальным ремонтом асфальтобетонных покрытий снимается большое количество старого асфальтового бетона (особенно в городах).
Учитывая, что асфальтовый бетон — дорогостоящий материал, а содержащийся в нем битум является дефицитным, вторичное использование старого асфальтового бетона представляет несомненный интерес.
Для этой цели был принят метод, основанный на использовании люминесцирующей способности компонентов битума.
При облучении ультрафиолетовым светом пропитанного битумным раствором столбика из неактивированного минерального порошка наблюдается четкое фракционирование битума. Такая же картина многократно наблюдалась и при исследовании неактивированных порошков, полученных из других известняков.
Одновременно исследовали пробы активированного и неактивированных порошков, полученных из одного и того же сырья при одинаковом режиме измельчения. Для исследования были взяты порошки, приготовленные из стандартного сырья — известняков Обидимского карьера. Активация одного из порошков осуществлялась смесью, состоявшей из битумов БН-П и упоминавшегося выше поверхностно-активного вещества ФР (в соотношении 1:1). Количество активирующей смеси — 5% к весу порошка. Два других порошка активировались анионактивными веществами: окисленным петролатумом (2%) и окисленным рисайклом (2%).
При облучении пропитанного раствором битума активированного порошка в стеклянной колонке и извлеченного из колонки столбика порошка деления на цветовые зоны не наблюдалось.
В лучах люминесцентной лампы весь столбик порошка слабо светился темно-коричневым цветом.
Основные исследования проводились с минеральным порошком, активированным смесью, состоящей из битума и поверхностно-активного вещества. Вследствие этого можно было предположить, что в ультрафиолетовом свете на характер свечения этого порошка оказывает влияние битум, имеющийся на поверхности зерен. В связи с этим были проведены исследования по выявлению фракционирования битума при его взаимодействии с активированным порошком, для активации которого была использована поверхностно-активная добавка (окисленный петролатум) без битума.
В результате постепенного испарения легких фракций и окисления кислородом воздуха остатки нефти превратились в битумы.
Наиболее значительными залежами асфальтовых пород на территории СССР являются:
Сызранское месторождение битуминозных известняков (доломитизированных), расположенное на правом берегу р. Волги. Это месторождение разрабатывается с семидесятых годов прошлого столетия;
Бахиловское месторождение битуминозных песчаников, также расположенное на правом берегу р. Волги, недалеко от Бахиловой Поляны. Кроме битуминозных песчаников, здесь имеется и другой вид битуминозной породы — так называемая «гарь». Эта порода представляет собой песок, сцементированный твердым битумом. Гарь легко разбивается на куски благодаря большой хрупкости битума. В битуминозных песчаниках битум значительно мягче; Шугуровское месторождение битуминозных песчаников — в Бутульминском районе Татарской АССР; Сугушлинское месторождение битуминозных песчаников (вблизи Штуровского); Ижменское месторождение битуминозных известняков (на левом берегу р. Ижмы).
Большие залежи асфальтита имеются в Бугу русла иском районе (Садкинское месторождение).
Асфальтиты являются разновидностью природных битумов, относящихся к категории тугоплавких или почти неплавких. Асфальтиты могут содержать незначительные минеральные примеси. Температура размягчения садкинского асфальтита на приборе «кольцо и шар» — от 140 до 240° С. Кислотное число намного выше, чем у нефтяных битумов, и колеблется в широких пределах от 2,8 до 15,3.
Имеются значительные залежи различных естественных битуминозных пород в Сибири, на Дальнем Востоке, на Кавказе, в Крыму, в Казахстане и во многих других районах СССР.
Активация осуществлялась гидрофобизующей смесью, состоявшей из жидкого битума Б-5 окисленного петролатума, взятых в весовом соотношении 1: 1. Количество этой смеси составляло 2% к весу порошка.
Эффективность обработки минерального порошка в готовом виде с обработкой, проводимой в процессе размола, была сопоставлена следующим образом.
Проба не активированного обидимского порошка была обработана в лабораторной лопастной мешалке той же гидрофобизующей смесью и в том же количестве, которые были приняты для активации порошка в процессе размола. В течение, обычного времени перемешивания 5-7 мин. (для асфальтобетонных смесей) порошок с гидрофобизующей смесью не объединился полностью, а лишь частично после перемешивания, продолжавшегося 30- 40 мин. (при температуре 100°С).
Исследование водоустойчивости и морозоустойчивости асфальтовых бетонов, приготовленных на основе активированных минеральных порошков
С уменьшением толщины битумных слоев сцепление битума с поверхностью минеральных частиц в присутствии воды уменьшается. В связи с тем, что при использовании активированных минеральных порошков количество битума в асфальтовых бетонах существенно снижается, представляло интерес выяснить их водоустойчивость и морозоустойчивость.
Как уже отмечалось выше, стандартное определение водоустойчивости недостаточно отражает поведение асфальтобетонного покрытия в условиях длительного водонасыщения.
Для более жесткой проверки водоустойчивости при проведении исследования была применена следующая методика этого испытания. Испытуемые образцы подвергались стандартному насыщению водой в условиях вакуума. После определения величины стандартного водонасыщения образцы, насыщенные водой, помещались в сосуды с водой, в которых хранились 15 и 30 суток.
Гидрофобные каменные материалы с нефтяными битумами дают более водоустойчивые смеси.
При использовании материалов, не имеющих надлежащего сцепления с применяемым битумом (сцепление, определяемое для всей минеральной смеси ниже оценки «хорошо»), должны применяться поверхностноактивные добавки или активаторы, улучшающие сцепление и повышающие коррозионную устойчивость покрытия.
Особая забота в обеспечении надлежащего сцеплепия должна быть проявлена в отношении асфальтовых бетонов, содержащих большое количество щебня, полученного из кислых горных пород. Следует попутно отметить, что щебенистые асфальтовые бетоны обычно являются менее устойчивыми против коррозии по сравнению с песчаным асфальтовым бетоном.
Большое влияние на коррозионную устойчивость оказывает минеральный порошок, обладающий наиболее развитой удельной поверхностью. Недостаточная водо- и морозоустойчивость асфальтобетонных покрытий и является одним из основных факторов, ограничивающих применение различных местных материалов в качестве минерального порошка (лёссы, пылеватые грунты и др.).
При прочих равных условиях склонность к разрушению, возрастающая по мере старения асфальтового бетона, способствует его коррозии. Наиболее важным проявлением старения является снижение водо- и морозоустойчивости покрытия. Именно этим и объясняется, что покрытие, сделанное из перегретой асфальтобетонной смеси (в котором вследствие этого интенсивней протекают процессы старения и во время эксплуатации), быстрее теряет коррозионную устойчивость. На таких покрытиях иногда через 1-2 года наблюдается быстрое выкрашивание.
Поскольку некоторые поверхностно-активные вещества (например, железные соли органических кислот) усиливают процесс старения битума, а следовательно, и асфальтового бетона, необходимо при их применении особенно тщательно следить за температурным режимом нагрева битума и асфальтобетонной смеси.
Поэтому было бы целесообразно комбинировать работу применяемых механических асфальтоукладчиков с виброуплотнителем, который сможет воздействовать на асфальтобетонную смесь при ее наивысшей температуре. Серийно выпускаемый нашей промышленностью асфальтоукладчик Д-150Л имеет трамбующий брус, совершающий 1450 ударов в минуту. Для получения вибрационного эффекта этому брусу или специально сконструированной вместо него вибрационной плите должна быть придана большая частота колебаний (свыше 3000 в минуту). Испытания вибрационного уплотнителя, работающего совместно с асфальтоукладчиком (предложение инж. Р. Р. Баллод), дали хорошие результаты.
Внедрению новых методов уплотнения асфальтобетонных покрытий должны предшествовать опытно-исследовательские работы, а также детальное технико-экономическое сравнение.
Современная технология асфальтового бетона, как и многих других искусственных многокомпонентных строительных материалов, основывается на использовании естественных минеральных материалов с присущими им природными физико-химическими свойствами. Предварительная обработка минеральных материалов связана лишь с изменением их «геометрии» и заключается в искусственном измельчении (дробление или размол) и сортировке на фракции требуемых размеров. В результате такой обработки меняются размеры частиц, а с ними и удельная поверхность применяемых материалов, но мало или вовсе не меняется характер поверхности частиц.
Выше уже отмечалось, что основные свойства асфальтового бетона тесно связаны с особенностями взаимодействия битума с минеральными материалами. При этом на особенности этого взаимодействия наряду со свойствами битума оказывают влияние и свойства поверхности минеральных частиц, т. е., иными словами, свойства реагирующей поверхности.
Битумопроводящая система асфальтобетонных заводов служит для транспортировки нагретого битума из хранилища в плавильные котлы, из битумных котлов к асфальтобетонным машинам, из одних котлов в другие при ступенчатом нагреве битума.
Битумопроводяшую систему конструируют, исходя из особенностей битума, который в отличие от других жидких материалов и в нагретом состоянии является достаточно вязким, способным быстро застывать. Загустевший битум создает «пробки» в трубах.
Битумопроводы. Очень важным в устройстве битумопроводов являются надлежащие уклоны, с тем чтобы при прекращении работы обеспечивался хороший сток битума из любой ветви. В пониженных точках каждой ветви устраиваются выпускные отверстия с пробками. После прекращения работы пробки открываются, и весь оставшийся в трубах битум выпускается в сборные сосуды.
Для предотвращения застывания битума при движении по холодным трубам (например, в начале работы, а также и в холодное время) битумопровод оборудуется паропрогревом.
Битумные трубы соединяются одним из трех способов — электросваркой, при помощи муфт или фланцами.
На практике применяется комбинированный способ: большая часть соединений устраивается при помощи электросварки, а для удобства разборки битумовровода несколько соединений делают на фланцах. В этих местах паровые трубы наружного паропрогрева монтируются при помощи соединительных трубок.
Битумопровод с наружным паропрогревом при фланцевом соединении разбирается по секциям вместе с паровыми трубами, что удобно при ремонте, а также облегчает монтаж и демонтаж временных заводов.
Для уменьшения тепло потерь наружные трубы должны иметь теплоизоляцию, что особенно важно при работе в холодное время.
Для получения покрытий, обладающих достаточной шероховатостью, рекомендуется иметь в смеси 20-25% частиц твердых кристаллических пород.
При использовании дробленых известняков добавка песка или гранитных высевок возможность варьировать в подборе гранулометрического состава смеси. Недостаток в смеси частиц мельче 0,71 мм компенсируется минеральным порошком.
Заслуживает внимания графический метод подбора состава холодного асфальтового бетона, предложенный Л. В. Гриневичем
Оптимальное количество битума для холодного асфальтового бетона определяется не только исходя из получения необходимых физико-механических показателей, но и из условия получения смеси, способной оставаться длительное время в рыхлом состоянии. Как уже указывалось, смеси, обладающие этим свойством и являющиеся в то же время достаточно устойчивым в покрытии, должны содержать битума на 20% меньше того количества, которое соответствует максимальной прочности образца на сжатие.
При подборе состава холодного асфальтового бетона обычно также готовят четыре смеси с различным содержанием битума (интервал 0,5%)- Его количество вначале принимается 5,5-7% веса сухой смеси минеральных материалов. Перед смешением минеральный материал просушивают при температуре 120-130° С, а битум обезвоживают при температуре ПО-120°С, перемешивание материалов производится в лабораторной мешалке при температуре 100-110° С.
Из каждой смеси изготовляют стандартные образцы под давлением 400 кг/см2. При наибольшей крупности зерен в 8-10 мм готовятся образцы диаметром и высотой 50 мм; при крупности до 15-20 мм — образцы диаметром и высотой 71 мм.
По результатам испытаний на сжатие при температуре +20° С устанавливают содержание битума, дающее наибольшую прочность. Это количество битума снижают на 15-20% и снова готовят пробную смесь. Свойства подобранной таким образом смеси проверяются в соответствии с нормативными требованиями.

Поделиться:
Нет комментариев

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Все поля обязательны для заполнения.

×
Рекомендуем посмотреть