Содержание поверхностно-активного вещества

Таким образом, количество поверхностно-активного вещества и битума должно быть оптимальным не только по условиям получения наилучших показателей асфальтового бетона, но и с точки зрения обеспечения наиболее благоприятного режима измельчения материала. Содержание поверхностно-активного вещества и битума не должно превышать предельного количества, при котором возможно образование коагуляционной структуры, вызывающей снижение производительности мельницы и затрудняющей процесс измельчения. При оптимальном количестве этих веществ в силу известного эффекта П. Л. Ребиндера производительность должна возрастать.
Во все порошках, обработанных смесью битума и феррорисайкла, как это видно из приведенной таблицы, по мере увеличения количества гидрофобизующей смеси увеличивается объемный вес порошка (в условиях стандартного уплотнения) и соответственно уменьшается пористость. Особенно резко снизилась пористость (в 2 раза) у порошка, обработанного 5% гидрофобизующей смеси, состоящей из битума и рисайкла.
Как следовало ожидать, качество обработки порошков чистым битумом (БН-Ш, а тем более БН-V) оказалось даже по внешнему виду совершенно несопоставимо с качеством обработки порошков гидрофобизующей смесью, содержавшей поверхностно-активные добавки. Порошки, обработанные смесью битума и поверхностно-активного вещества, отличаются однородностью, имеют ровную окраску в зависимости от количества гидрофобизующей смеси от светло-бежевого до коричневого цвета. В порошках, обрабатывавшихся чистым битумом, заметно множество необработанных частиц. Исследования показали, что эти порошки получаются менее гидрофобными.
Имеющийся производственный опыт показывает, что с соблюдением некоторых специальных правил возможна укладка асфальтобетонной смеси при температуре воздуха до -10°С (при отсутствии сильного ветра и снегопада), причем главным образом нижнего слоя покрытия.
Особенности приготовления асфальтобетонных смесей в зимних условиях. Прежде всего необходимо провести соответствующую подготовку на асфальтобетонном заводе. Для уменьшения потерь тепла сушильные барабаны асфальтобетонных машин должны быть оборудованы теплоизоляцией.
Для улучшения работы форсунки в зимних условиях, а также для обеспечения более полного сгорания топлива последнее надо подавать в форсунку только в подогретом виде (примерно до температуры +80° С) через специальный подогреватель.
Все паропроводы и битумопроводы, а также топливопроводы должны иметь снаружи хорошую теплоизоляцию из войлока, асбеста или других материалов.
Парокотельную завода необходимо хорошо утеплить. Желательно па паровых котлах сделать наружную теплоизоляцию.
Для нормальных условий работы мастера на смесителях нужно оборудовать утепленную кабину на площадке управления рычагами.
Для обеспечения бесперебойной работы смесителя в зимнее время для выпуска асфальтобетонной смеси рекомендуется использовать песок, завозимый непосредственно из карьера. Заранее заготовленный на заводе песок обычно смерзается зимой в комья, что сильно затрудняет работу.
Стоимость выпускаемой зимой асфальтобетонной смеси получается несколько выше из-за уменьшения производительности асфальтобетонных машин, а также увеличенного расхода топлива.
Но, несмотря на то, что многие операции, в том числе и выпуск асфальтобетонной смеси, в зимнее время обходятся дороже, общая стоимость зимних работ при правильной их организации не возрастает.
Исследования последних лет подтвердили, что только при определенном соотношении битум — минеральный порошок (для данных материалов и данном технологическом процессе приготовления и уплотнения смеси) может быть получена наивысшая прочность асфальтового бетона.
Наличие большого количества свободного битума, как уже отмечалось, отрицательно влияет на свойства асфальтового бетона повышает пластичность; снижает прочность; препятствует сближению минеральных частиц, а следовательно, и получению наиболее плотного асфальтового бетона.
Характер кривой аналогичен кривой зависимости прочности от отношения: битум — минеральный порошок.
На приводимой кривой видно, что по мере увеличения количества битума механическая прочность асфальтового бетона возрастает, но до определенного предела содержания битума. Дальнейшее увеличение количества битума после этого предела влечет за собой снижение механической прочности. Это количество битума в смеси, соответствующее максимальной прочности асфальтового бетона, называется оптимальным. При оптимальном количестве битума асфальтовый бетой обладает определенной пористостью (в данном случае эффективная пористость, определяемая водонасыщением, составляет 2,5%). Если в асфальтовом бетоне не будет свободных пор, то при повышении температуры увеличивающийся в объеме битум вызовет его разуплотнение. Кроме того, битум будет выступать на поверхности покрытия.
Характер кривой, выражающей зависимость: прочность -количество битума, зависит от состава асфальтового бетона и особенностей применяемых материалов.
При большом содержании щебня (45-50%) и соответственно сниженном расходе минерального порошка эта кривая имеет более пологое очертание. Это объясняется тем, что при большом количестве щебня основной фактор, влияющий на прочность, — каркасность системы (и связанное с этим внутреннее трение) — мало зависит от количества битума.
В существующей конструкции смесителя значительного улучшения условий сгорания топлива можно достичь при увеличении наружного диаметра топки до 700 мм и удлинения ее до 1,30-; 1.40 м.
Увеличить объем тонки можно легко без конструктивных изменений барабана. Эксплуатация таких топок на заводах Москвы показала, что время, необходимое для нагрева и просушки материалов, а также расход топлива сократились. Кроме того, при хорошо отрегулированной работе форсунки уменьшается задымленность.
Для более эффективной работы форсунки и лучшего сгорания топлива целесообразно предварительно подогревать его до 70-80° С.
При воздушном дутье для подогрева топлива может быть сделан специальный подогреватель, устанавливаемый перед форсункой. Он представляет собой бачок емкостью 20-25 л, диаметр его равен или несколько больше диаметра топки.
Мазут подогревается за счет теплового излучения топки. Подогреватель служит одновременно пламя отражательным экраном, предохраняющим форсунщика от ожогов. Во избежание перегрева мазута подогреватель соединяется двумя трубами с основным топливным баком. Расход топлива-10-12 кг на 1 г асфальтобетонной смеси.
Дозировочные приспособления обычно не входят в комплект смесителя Д-138, что является большим его недостатком.
Точное дозирование материалов, входящих в состав асфальтобетонной смеси, является одним из важнейших элементов всего технологического процесса. Дозирование минеральных материалов может быть весовым или объемным. Весовое дозирование более точно и обеспечивает получение более однообразной асфальтобетонной смеси.
Битум вязкий БН-Ш-У Люберецкого нефтеперерабатывающего завода: глубина проникания при 25° С = 57; глубина проникания при 0°С = 7; растяжимость при 0° и скорости растяжения 5 см/мин-1,5 см; растяжимость при 0° и скорости растяжения 0,5 см/мин см; температура размягчения по «К и » +53° С; температура хрупкости (по Фраасу) -8° С. Битум жидкий Б-6 — того же завода. Вязкость по стандартному вискозиметру = 162 сек. Различные по вязкости битумы, принятые для обработки минерального порошка, позволили оценить влияние на свойства асфальтовых бетонов характера первичных контактных слоев, образующихся на поверхности минеральных частиц.
Как уже отмечалось, роль поверхностно-активной добавки, помимо активации поверхности зерен, заключается также и в том, чтобы пластифицировать битум и облегчить его распределение в виде весьма тонких слоев на поверхности минеральных частиц. Равномерное распределение небольших количеств вязкого битума на огромной поверхности тонких минеральных частиц представляет собой достаточно трудную задачу, вряд ли выполнимую без применения поверхностно-активных веществ.
Для создания возможно более тонких битумных слоев, предотвращения слеживаемости минеральных порошков при их длительном хранении, а также для облегчения технологического процесса максимальное количество битума и поверхностно активного вещества было принято по 2,4-2,5% к весу минерального порошка.
Активированные минеральные порошки для первого этапа исследований приготовлялись в лабораторной шаровой мельнице. Одновременно с просушенным минеральным материалом (фракции 0-5 мм) в барабаны мельницы загружалось и соответствующее гидрофобизующее вещество. Для сопоставления при тех же режимах измельчения и из того же сырья были приготовлены обычные, не активированные порошки. За счет продолжительности размола гранулометрический состав порошков выдерживался примерно одинаковым.
Холодный асфальтовый бетон, или, как его часто называют, «холодный асфальт», является разновидностью асфальтового бетона, приготовляемого в горячем состоянии, но укладываемого в холодном виде при нормальной температуре (выше +5°С).
Одной из характерных особенностей холодного асфальтового бетона, отличающих его от асфальтового бетона, применяемого в горячем состоянии, является способность оставаться рыхлым в течение длительного срока после приготовления (до 6 месяцев и более). Эта особенность холодного асфальтового бетона, создающая большие удобства в работе, а также возможность его укладки тонким слоем (1 -1,5 см) позволяют широко применять этот материал. Опыт показывает, что использование холодного асфальтового бетона обеспечивает получение доброкачественных дорожных покрытий.
В настоящее время разработаны методика подбора состава холодного асфальтового бетона и способы его приготовления из различных материалов, а также принципы применения в различных конструкциях дорожного покрытия.
Холодный асфальтовый бетон в условиях дорожного покрытия приобретает необходимую плотность постепенно, главным образом под влиянием нагрузки движущихся автомашин (скорость их должна быть в период формирования покрытия не выше 50 км/час).
По мере уплотнения холодного асфальтового бетона нарастает и его прочность. Процесс формирования покрытия, т. е. образования плотного слоя асфальтового бетона, обладающего необходимыми физико-механическими свойствами, происходит более интенсивно в теплое время при температуре не ниже +5°С и длится в течение нескольких месяцев.
Способность холодного асфальтового бетона длительное время оставаться рыхлым после его изготовления и уплотняться в холодном состоянии обусловлена применением вяжущих материалов с меньшей начальной вязкостью, а также и меньшим количеством вяжущего по сравнению с асфальтовым бетоном, укладываемым в горячем состоянии.
Разумеется, при включении установки для активации песка в технологическую линию асфальтобетонного смесителя некоторые элементы этой установки упраздняются.
Активированный песок доставлялся к смесителю типа Д-325, в котором и готовилась асфальтобетонная смесь. Необходимость нагрева активированного песка в сушильном барабане асфальтобетонного смесителя, к сожалению, приводила к выдуванию значительного количества мелких фракций. Несмотря на это, были получены хорошие результаты.
При проведении опытных работ применялись: песок речной; минеральный порошок, известняковый, приготовленный на шаровой мельнице СМ-15 (по гранулометрическому составу этот порошок не отвечает требованиям ГОСТа); известь малоактивная Подольского завода, молотая, кипелка (СаО — 25,34%); эта известь, хранившаяся длительное время под навесом, оказалась достаточно карбонизированной; битум БН-П Люберецкого нефтеперерабатывающего завода.
Для активации песка применялось 4% извести. Наряду с активацией песка известью было также осуществлено совместное измельчение в экспериментальной установке песка и отсева, служившего исходным сырьем для приготовления порошка.
В этом случае наряду с обнажением новых поверхностей в зернах песка происходило интенсивное измельчение известняка, являющегося значительно более мягким материалом. Количество известнякового отсева составляло 25 и 35% к весу песка. Предполагалось, что в результате подобного совместного измельчения в готовом продукте окажется достаточное количество известнякового порошка, необходимого для песчаного асфальтового бетона.
Таким образом, продукт совместного размола песка с известняковым отсевом при определенных соотношениях этих материалов является по существу готовым полуфабрикатом, который после объединения с битумом, обеспечивает получение хорошей асфальтобетонной смеси.
Для получения асфальтового бетона заданной прочности необходимо соблюдать все ранее изложенные требования, предъявляемые к свойствам составляющих материалов.
Надлежащее соотношение щебня, песка и минерального порошка обеспечивает получение наиболее плотной минеральной смеси, а следовательно, и более прочного асфальтового бетона.
Правильно подобранное количественное соотношение битума и минеральных материалов способствует образованию таких битумных слоев на поверхности минеральных частиц, которые придают асфальтовому бетону требуемую механическую прочность.
Толщина битумных слоев (при одинаковой вязкости битума) зависит от соотношения между количеством битума и суммарной поверхностью минеральных частиц, а также от плотности смеси.
Влияние характера материалов и плотности подобранной смеси. Выше уже отмечалось, что взаимодействие между каменным материалом и битумом во многом определяет свойства асфальтового бетона. Характер этого взаимодействия оказывает решающее влияние и на механическую прочность. Каменные материалы, полученные из карбонатных и основных горных пород, хорошо взаимодействующих с битумом, сообщают асфальтовому бетону более высокие показатели механической прочности. Гидрофильные каменные материалы дают, как правило, более низкие показатели прочности. Особенно это относится к минеральному порошку.
Применение более вязкого битума (а точнее, битума с большей когезионной прочностью) увеличивает прочность асфальтового бетона, и наоборот.
Во всех случаях приняты одинаковый состав минеральной смеси и одинаковое количество битума, которое, как это видно из приведенных данных, оказалось несколько завышенным.
При зимних работах следует придерживаться верхнего допустимого предела температуры асфальтобетонной смеси (170- 180° С). Чтобы облегчить соблюдение требуемого температурного режима, избежать случаев перегрева, обычно сопутствующих работе при наивысшем температурном пределе, следует обязательно применять термопары в асфальтобетонных машинах.
Для уменьшения потерь тепла во время транспортировки и доставки асфальтобетонной смеси к месту работ целесообразно использовать автомобили-самосвалы с обогревающимися кузовами.
Основание, предназначенное для зимней укладки асфальтобетонного покрытия, необходимо заблаговременно проверить и надлежащим образом уплотнить..
Для устройства нижнего слоя асфальтобетонного покрытия в зимнее время рекомендуется использовать плотные крупнозернистые смеси (содержащие минеральный порошок).
Непосредственно перед укладкой асфальтобетонной смеси основание нужно тщательно очистить от льда и снега. Для просушивания основания и частичного оттаивания можно применять горячий песок, который до укладки асфальтобетонной смеси распределяется по основанию небольшим слоем. Песок должен быть нагрет до температуры 250-300° С. Перед укладкой асфальтобетонной смеси песок сметают. Высушенное и нагретое таким образом основание способствует повышению качества устраиваемого асфальтобетонного покрытия, однако указанный способ высушивания является дорогостоящим и поэтому используется только при наиболее неблагоприятных метеорологических, условиях, например во время оттепелей. Отметим попутно, что зимние оттепели, от которых основание становится влажным, представляют собой более неблагоприятный период для устройства асфальтобетонных покрытий по сравнению с сухой морозной погодой.
При сильном ветре и снегопаде, а также при температуре ниже -10° С укладывать асфальтовый бетон не следует.
Для высушивания и нагрева основания можно использовать и машины, применяющиеся для- разогрева асфальтобетонных покрытий при ремонтных работах. Наиболее удобны в этом отношении авторазогреватели.
При понижении температуры объем асфальтового бетона сокращается, поэтому в покрытии возникают растягивающие напряжения, которые до известной степени могут компенсироваться его пластичностью. Для предотвращения образования трещин необходимо, чтобы асфальтовый бетон в достаточной степени поддавался растяжению при отрицательных температурах, т. е. обладал соответствующей деформативной способностью. При этом важное значение приобретает и возможная быстрота растяжения, которая могла бы компенсировать скорость протекания деформации при быстром понижении температуры.
Вопросами морозоустойчивости асфальтового бетона занимались советские и зарубежные исследователи, в частности. Н. М. Распопов. С. В. Бельковский, Г. К. Сюньи, Н. В. Горелышев. Л. Редер и др.
Из приведенных г. этой области исследований известно, что наибольшее влияние на деформатнвность при низких температурах оказывает характер применяемого битума: менее вязкие битумы обеспечивают повышенную деформатнвность асфальтового бетона. Это условие прямо противоположно требованиям, предъявляемым к битуму для получения асфальтового бетона с повышенной деформационной устойчивостью при высоких температурах. Поэтому, как уже указывалось, вязкость битума практически принимается такой, чтобы в известной степени удовлетворялись оба условия. Но битумы, имеющие одинаковую вязкость при положительных температурах, могут иметь различные свойства при отрицательных температурах. Для получения необходимой деформативности необходимо, чтобы битум сохранял известную пластичность и эластичность при 0° и даже при отрицательных температурах. В небольшой степени эти свойства присущи улучшенным маркам битумов БН-П-У и БН-Ш-У. Эти битумы, как известно, имеют глубину проникания при 0° соответственно 10 и 5, а растяжимость 3 и 2. Последний показатель представляется нам особенно важным.
Расход шаров в килограммах на тонну минерального порошка должен быть выяснен опытным путем для данных конкретных условий. На основании установленной нормы износа шары пополняются через определенное время работы мельницы. Ориентировочно укажем, что расход шаров составляет около 200 г на тонну минерального порошка (для шаров из марганцовистой стали); таким образом, добавлять шары нужно примерно через каждые 200 час. работы.
Недостаточный общий вес шаров влечет за собой ухудшение тонкости помола. Крупные шары дают более крупный помол. Во вторую камеру двухкамерных мельниц, где происходит окончательный размол, должны загружаться более мелкие шары диаметром 40-60 мм и даже 30 мм, в зависимости от твердости каменного материала. Чем мягче материал, тем меньше должен быть диаметр шаров. Шары мельче 30 мм не рекомендуется применять. Диаметр шаров стандартного комплекта для двухкамерной мельницы СМ-14-75-50 мм для первой камеры (грубого помола) и 30 мм для второй камеры. Этот комплект не может быть применен для всех материалов. Для конкретного случая должен быть подобран ассортимент мелющих тел опытным путем.
При значительном ухудшении тонкости помола следует изменить режим работы мельницы в отношении питания материалом и ее загрузки мелющими телами.
Работу битумоплавильной батареи целесообразно организовать следующим образом. В одних котлах подогревать битум (до 120-130° С) и выпаривать содержащуюся в нем воду. Затем перекачивать битум в другие котлы, в которых его нагревают до рабочей температуры 150- 160° С. Эти котлы называют рабочими, или распределительными. Из них битум поступает в асфальтобетонные машины. Таким образом, в рабочих котлах всегда бывает чистый выпаренный битум.
Асфальтовым бетоном называется материал, получающийся в результате уплотнения специально приготовленной смеси, состоящей из щебня, песка, минерального порошка и битума. Асфальтовый бетон приобретает необходимые физико-механические свойства лишь после надлежащего уплотнения.
Проф. П. В. Сахаров рассматривал асфальтовый бетон как материал, состоящий из каменного остова и асфальтовяжущего вещества. Асфальтовяжущим веществом П. 13. Сахаров назвал смесь битума с минеральным порошком. Асфальтовяжущее вещество обволакивает между собой частицы каменного остова. Минеральный порошок, способствующий превращению битума в асфальтовяжущее вещество, П. В. Сахаров назвал «асфальтирующей добавкой».
При объединении минеральных материалов с битумом происходят сложные физико-химические процессы, характер которых в значительной степени зависит от свойств и особенностей составляющих материалов. Взаимодействие вяжущего и минерального материала является одним из важнейших факторов, определяющих свойства асфальтового бетона.
Заданные свойства асфальтового бетона могут быть получены только при правильном подборе его состава как по характеру исходных материалов, так и по их соотношениям. Свойства асфальтового бетона во многом зависят и от технологического процесса его приготовления. Здесь следует особенно подчеркнуть три важнейших элемента технологического процесса: тщательное соблюдение заданного состава, т. е. точность дозирования всех материалов; хорошее перемешивание минеральных материалов с вяжущим, обеспечивающее равномерное и полное обволакивание минеральных частиц слоем битума; дефекты перемешивания приводят к получению недоброкачественного асфальтового бетона; соблюдение требуемого температурного режима; при этом особое внимание должно быть уделено полному удалению влаги из минеральных материалов и битума к моменту их объединения.
Кроме того, преимуществом асфальтового бетона на эмульгированном битуме является то, что работы по устройству дорожного покрытия из этого материала не имеют ограничений по погодным условиям, которые необходимо соблюдать при укладке горячих асфальтобетонных смесей. Следует отметить, что смеси на эмульгированном битуме, подобно холодному асфальтовому бетону, могут некоторое время сохраняться на складах до их применения.
1. В результате физико-химической активации песка получается качественно новый материал для асфальтового бетона. Улучшается форма частиц, модифицируется их поверхность, улучшается гранулометрический состав.
2. Физико-химическая активация песка является эффективным средством повышения качества асфальтового бетона, особенно песчаного:
а) асфальтовые бетоны, приготовленные на основе активированных песков, отличаются высокой прочностью, особенно при 50° С, и повышенной теплоустойчивостью. При этом их деформативная способность при низках температурах не снижается. Получаемые высокие показали прочности позволяют несколько снижать вязкость применяемого битума, что будет способствовать повышению устойчивости покрытия против образования трещин в зимнее время;
б) асфальтовые бетоны из активированных песков отличаются более высокой морозо- и водоустойчивостью по сравнению с асфальтовым бетоном из обычного песка. Особенно резко это проявляется при сопоставлении образцов с повышенным водонасыщением.
Эти свойства дают возможность успешно применять подобные асфальтовые бетоны не только в дорожном, но и в гидротехническом строительстве.
3. Применение активированных песков позволяет существенно снизить расход известнякового минерального порошка. Ориентировочно снижение расхода порошка в песчаном асфальтовом бетоне составляет около 50%.
4. Описанный метод физико-химической активации применим к широкому кругу естественных песков, включая и мелкие одномерные пески.
Что же ограничивает применение песчаного асфальтобетона? Основная причина состоит в том, что в сравнении с щебенистыми асфальтобетонами этот материал обладает повышенной пластичностью, особенно проявляющейся при высоких летних температурах. В это время снижение деформационной устойчивости приводит к образованию на дорожных покрытиях сдвиговых деформаций: волн и наплывов.
Недостатком песчаного асфальтобетона, существенно отличающим его от щебенистого, является повышенная «чувствительность» к нарушениям состава. Небольшой избыток битума (или недостаток минерального порошка, что тоже приводит к избыточному содержанию битума в смеси) резко повышает пластичность и снижает устойчивость покрытия против сдвиговых деформаций. Эта особенность вообще характерна для всех битумоминеральных систем, содержащих значительное количество мелких минеральных частиц, особенно минерального порошка.
Из сказанного видно, что проблема широкого применения в дорожном строительстве песчаного асфальтобетона прежде всего связана с повышением его сдвигоустойчивости.
Сопоставляя достоинства и недостатки песчаного и щебенистого асфальтобетонов приходим к выводу, что надо применять либо щебеночные асфальтовые бетоны с высоким содержанием — щебня, либо песчаные. Такой подход к рассматриваемому вопросу должен способствовать, с одной стороны, повышению качества щебенистого асфальтобетона (повышение шероховатости поверхности покрытия, повышение сдвигоустойчивости), а с другой — расширению области применения песчаного. Тем большую актуальность приобретает проблема повышения качества песчаного асфальтобетона.
В обычной же дорожно-строительной практике СССР применяют мелкозернистый асфальтобетон, мало отличающийся по своим свойствам от песчаного. Это связано прежде всего с гранулометрией: недостаточно плотные смеси и сниженное количество щебня.
Совершенно очевидно, что прочность прилипания (адгезия) битума к поверхности минеральных частиц в большой степени зависит от характера связей, возникающих между этими материалами. При наличии химических связей (т. е. при хемосорбции) достигается наиболее прочное сцепление битума с минеральным материалом. Хемосорбционные процессы имеют место при объединении определенных минеральных материалов (карбонатных и основных горных пород) с активными битумами, содержащими достаточное количество поверхностно-активных веществ кислого характера (асфальтогеновые кислоты), способных образовывать в зоне контакта битума с минеральными материалами новые химические соединения.
Так как эти соединения нерастворимы в воде, битумные слои, образованные на поверхности минеральных частиц, устойчивы к воде.
При объединении битума с кислыми горными породами (к кислым относят породы, содержащие более 65% S1O2) не образуется хемосорбционных соединений. Прочность сцепления битумных слоев с поверхностью минеральных частиц пониженная, особенно в присутствии воды.
Совершенно очевидно, что для образования хемосорбционных соединений на границе раздела битумоминеральный материал в первую очередь важны химические свойства поверхности минеральных частиц. Поэтому, оценивая, например, естественный кварцевый песок с точки зрения его сцепления с битумом, следует иметь в виду, что при одинаковом химическом составе породы, в данном случае являющейся кислой, прочность сцепления будет зависеть только от особенностей так называемой поверхностной рубашки зерен, т. е. от тончайшей пленки химических веществ или соединений, покрывающих зерна. В зависимости от условий образования песка его зерна очень часто покрыты солями железа, алюминия и других металлов, значительно улучшающих сцепление с битумом. Чистый же кварцевый песок характеризуется плохим сцеплением.
Повышение качества песков, особенно мелких, применяемых в асфальтовом бетоне, может быть достигнуто их предварительной физико-химической активацией.
Для постоянства свойств асфальтового бетона важно, чтобы песок имел один и тот же состав для каждой принимаемой партии. При отсутствии песка с постоянным составом необходимо искусственно подбирать такую смесь из песка разного гранулометрического состава.
В асфальтовом бетоне могут применяться разные по происхождению пески. Речной песок имеет более окатанные частицы с гладкой поверхностью. Горный песок отличается остро огульностью частиц, с более шероховатой поверхностью, что способствует большей плотности смеси благодаря лучшему взаимному заклиниванию частиц.
При наличии в песке кремнистых частиц крупнее 5 мм их необходимо отделить прогрохоткой и в асфальтобетонную смесь не допускать.
Окончательная пригодность минеральных материалов для асфальтового бетона устанавливается их проверкой в опытных асфальтобетонных смесях.
Исходя из условий работы в дорожном покрытии, асфальтовый бетон должен отвечать следующим эксплуатационным требованиям, обеспечивающим долговечность покрытия и его надлежащее состояние в период эксплуатации: деформационная устойчивость при высоких температурах; коррозионная устойчивость; деформативная способность при отрицательных температурах (устойчивость против образования трещин); износоустойчивость; устойчивость против старения; достаточное сцепление с автомобильными шинами.
Кроме того, к асфальтобетонной смеси предъявляется технологическое требование — удобообрабатываемость в процессе укладки и уплотнения.
Рассмотрим более подробно каждое из названных требований.
Резко снижается температура асфальтобетонной смеси при укладке и уплотнении и улучшается ее удобообрабатываемость. Как и во всех случаях применения поверхностно активных веществ, при использовании активированных порошков возможно существенное снижение температуры асфальтобетонной смеси при укладке и уплотнении. Такие смеси отличаются хорошей удобообрабатываемостью при укладке и высокой уплотняемостью.
При использовании активированного порошка всех трех разновидностей (с содержанием 1: 1,5 и 2% смеси битума и поверхностно активного вещества) удалось снизить температуру выпускаемой асфальтобетонной смеси до ПО-130°С. При дальности возки 30 км доставленные к месту работ асфальтобетонные смеси с температурой до 100° С легко укладывались асфальтоукладчиком и хорошо уплотнялись. Температурный интервал эффективного уплотнения асфальтобетонной смеси расширяется за счет снижения нижнего температурного предела. Если для смесей с обычными порошками предельная температура, при которой уложенный слой поддается уплотнению, составляет около 70° С (для битумов БН-П и БН-), то для смесей с активированными порошками эффективное уплотнение возможно при температуре асфальтобетонного слоя около 50° С.
Снижение температуры укладываемой смеси не только позволяет увеличить производительность асфальтобетонных машин (и соответственно снизить расход топлива на нагрев минеральных материалов), но и улучшает условия производства работ. Особенно это ощущается в прохладную погоду, когда обычные смеси вследствие быстрого охлаждения теряют удобообрабатываемость и плохо поддаются уплотнению.
Активация минерального порошка представляет собой одновременно и наиболее простой способ введения поверхностно активных добавок в асфальтобетонную смесь. По сравнению с двумя другими способами, при которых поверхностно активные добавки вводятся либо в битум, либо непосредственно в мешалку на минеральную смесь (до или одновременно с подачей битума), описанный способ представляется наиболее технологичным.
Это существенно влияет на получаемые результаты, в частности, приводит к явно завышенным показателям прочности (при обычном способе расчета), а также и к ошибочному сопоставлению результатов, получаемых для образцов разной высоты. Проф. А. Р. Ржаницын получил приближенное решение задачи сжатия пластического цилиндра при наличии трения на торцах в следующем виде:
Пользоваться показателем прочности, даже условным, для сравнительной оценки различных асфальтовых бетонов можно, по нашему мнению, лишь в том случае, если он получен при определенных ипритом одинаковых скоростях деформации. Этого можно достигнуть при испытаниях на механических прессах, имеющих фиксированные скорости деформации, сохраняющиеся в течение всего периода испытаний и остающиеся постоянными для различных образцов. Достаточный запас мощности механического пресса гарантирует соблюдение заданной скорости деформации для различных асфальтовых бетонов.
Автором Совместно с И. А. Антоновым проведено в Союздорнии сопоставление показателей прочности на сжатие полученных при испытании асфальтобетонных образцов на гидравлическом и механическом прессах. Использованный механический пресс обеспечивал заданную скорость деформации. Но, к сожалению, на данном прессе скорости деформации были значительно ниже принятых по стандарту.
Второй путь получения более объективных показателей механической прочности заключается в испытании образцов под воздействием постоянных нагрузок. Для этой цели могут быть использованы рычажные прессы.
Испытание асфальтового бетона на растяжение не является новым видом испытания, однако до сих пор не получило должного распространения.
Проведенные исследования показали, что испытания на растяжение асфальтобетонных образцов позволяют более четко характеризовать особенности асфальтового бетона и, в частности, его деформативную способность при низких температурах.
Потеря температуры смесью, транспортируемой с асфальтобетонного завода в автомобилях-самосвалах с открытым кузовом при расстоянии 8-10 км, в летнее время составляет 10-20° в зависимости от погоды.
Таким образом, наибольшие потери тепла происходят во время ручной укладки, особенно до начала укатки. Для уменьшения потерь тепла необходимо эти работы организовать возможно быстрее, что очень важно в осеннее время.
Эффективность уплотнения асфальтобетонной смеси в значительной степени зависит от толщины укатываемого слоя. Чем толще слой, тем естественно хуже условия его уплотнения. При значительной толщине слоя нижняя часть его может оказаться не до уплотненной. Исходя из этого, наибольшая толщина укатываемого слоя должна быть не более 5 см. Это же обстоятельство следует иметь в виду при уплотнении выравнивающего слоя или исправлении отдельных неровностей основания асфальтобетонной смесью. Устраняемые неровности должны, как правило, уплотняться катком и притом независимо от укладки выравнивающего слоя. Нельзя одновременно укатывать слой покрытия и выравнивающий слой.
Необходимо также учитывать, что уплотнение слоя асфальтобетонной смеси переменной толщины отрицательно сказывается на ровности покрытия.
Легкими катками (5г) производится первичное уплотнение смеси, в процессе которого благодаря перемещениям минеральных частиц достигается их наилучшая «упаковка». Окончательное уплотнение, т. е. предельно возможное при данных условиях сближение частиц, достигается тяжелыми катками (весом 10-12 г). Укатку следует производить до исчезновения следов от прохода задних (ведущих) вальцов тяжелого катка.
В данном случае хорошую водоустойчивость обнаружили асфальтовые бетоны, в которых применены битумы с плохими адгезионными свойствами. Это объясняется, малой водонасыщаемостью образцов, а также недостатками стандартной методики определения водоустойчивости.
Интересные результаты были получены при испытании асфальтобетонных образцов, хранившихся в лабораторных условиях более 3 лет. Образцы из смесей на битумах, полученных по методу И. В. Провинтеева, почти не обнаружили за это время изменений в прочности. За это же время в контрольных образцах из смесей, приготовленных на люберецком битуме, существенно увеличилась прочность особенно при температуре +20° С. Можно полагать, что битумы, полученные по новой технологии, в меньшей степени подвержены старению.
Иногда для получения требуемых показателей при отсутствии необходимой марки битума более вязкие битумы разжижают менее вязкими. Такие битумы называются разжиженными или составленными.
Как правило, подобную практику не следует рекомендовать вследствие возможных нарушений дозировки, неправильного выбора разжижителей и других причин, приводящих к отклонениям в свойствах получаемого битума. Но поскольку в производственных условиях разжижение все же проводится, остановимся на его способах.
Битум можно разжижить любыми более легкими, нефтепродуктами. Однако исследования разжиженных битумов и практика их применения в асфальтовом бетоне показывают, что не при всяком разжижителе и не при всяком исходном битуме можно получить доброкачественный разжиженный битум. В качестве разжижителя следует всегда выбирать битум, мало отличающийся по своим свойствам от разжижаемого. Только в этом случае при правильных соотношениях можно получить битум требуемого качества с более стойкими свойствами.

Поделиться:
Нет комментариев

Добавить комментарий

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

×
Рекомендуем посмотреть