Взвешенные порции минеральных материалов

Взвешенные порции минеральных материалов выгружаются из весового бункера поочередно в каждую мешалку. В этом случае при том же ритме взвешивания компонентов и выпуска готовой смеси время перемешивания в каждой мешалке можно увеличить в 2 раза.
Повышение интенсивности перемешивания асфальтобетонных смесей может быть также достигнуто за счет некоторого увеличения скорости вращения валов лопастной мешалки и подачи битума в нее под давлением. Эти способы интенсификации перемешивания могут применяться наряду с увеличением времени перемешивания или с увеличением объема мешалки (с соответствующим увеличением времени перемешивания). Во вновь конструируемых асфальтобетонных машинах с лопастными мешалками целесообразно, предусматривать мешалки увеличенной емкости, что будет способствовать интенсификации процесса перемешивания.
За последнее время проведены значительные исследовательские работы, связанные с применением вибрационного перемешивания асфальтобетонных смесей. Впервые такой метод применен Н. В. Михайловым при приготовлении цементобетонных смесей, для которых он оказался весьма эффективным.
В последнее время в некоторых странах (Швейцария, ГДР и ФРГ, США) появился новый способ перемешивания асфальтобетонных смесей — динамическое или турбулентное перемешивание. Его сущность заключается в том, что объединение материалов производится в условиях весьма быстрого перемещения минеральных частиц, встречающихся с потоком битума, подаваемого также пол большим давлением (до 22 атм). Минеральной смеси сообщается вихреобразное движение быстровращающимися лопастями мешалки (число оборотов доводится до 200 в минуту вместо обычных 70-80). Битум, подаваемый специальным битумном насосом, создающим высокое давление, распределяется в мешалке в виде мельчайших капель и пленок.
Чем выше пористость минеральной смеси, тем больше требуется битума для получения заданной остаточной пористости асфальтового бетона. Совершенно очевидно, что в данном случае речь идет о содержании в смеси объемного (свободного) битума, заполняющего меж зерновые пространства.
По данным проф. В. В. Охотина, опубликованным в 1929 г., гранулометрический состав наиболее плотной смеси минеральных материалов характеризуется тем, что диаметры зерен последовательно уменьшаются в соотношении, равном 16. В этом случае зерна меньшего диаметра размещаются в промежутках между зернами большего диаметра. При этом весовое количество зерен меньшего диаметра составляет 43% количества зерен предыдущего, большего диаметра. Таким образом, изменение размеров зерен в смеси носит ярко выраженный прерывистый характер.
Однако опыт применения таких смесей выявил значительные технологические трудности, проявляющиеся в расслаивании смесей при транспортировке и укладке.
Исходя из этого, проф. Н. Н. Иванов предложил применять для асфальтового бетона смеси, имеющие менее прерывистый гранулометрический состав и являющиеся вследствие этого менее плотными, но более удобообрабатываемыми. Проведенными исследованиями установлено, что наиболее рационально применение Щ таких минеральных смесей, в которых диаметры зерен последовательно уменьшаются с отношением, равным 2. При этом весовое количество зерен меньшего диаметра составляет от 0,65 до 0,90 от количества зерен предыдущего, большего диаметра. Это весовое отношение называется коэффициентом сбега.
Смеси с коэффициентом сбега 0.65-0,90 обладают достаточной (оптимальной) плотностью и вместе с тем являются удобообрабатываемыми.
Гранулометрический состав таких смесей именуется непрерывным поскольку практически в них присутствуют все фракции от минимального до максимального размера.
Поэтому представляется целесообразным внесение в конструкцию действующих смесителей некоторых изменений, улучшающих их работу.
1. Приспособления, уменьшающие улетучивание минерального порошка
Подача минерального порошка непосредствен но в смесительное отделение. Выше отмечалось, что работа смесителей Д-138 сопровождается значительным пылеобразователем, так как воздушным потоком из барабана смесителя выносится в атмосферу большое количество мелких минеральных частиц особенно сильно улетучиваются пылеватые частицы во время пребывания минерального порошка в сушильном отделении. Потери доходят до 10% и более. Для уменьшения выдувания минеральный порошок можно подавать не в сушильное отделение, а в смесительное. Это может производиться при помощи быстроходного шнека, предложенного работниками одного из асфальтобетонных заводов столицы — Смирновым, Васильевым и Хромовым. Скорость вращения лопастей — 300-400 об/мин. Шнек вставляется в барабан через выпускное отверстие выше битумной трубы. Шнек включается в тот момент, когда открывается перепускной лоток.
Таким образом, в начале смесительного отделения происходит равномерное перемешивание песка и щебня с минеральным порошком.
Для удобства дозировки на передней площадке смесителя устанавливаются дополнительные весы с бункером для минерального порошка. В бункер он подается со склада при помощи цепного транспортера или обычным шнеком. Подаваемый минеральный порошок должен быть сухим.
Введение минерального порошка в смесительное отделение быстроходным шнеком значительно уменьшает его выдувание и заслуживает широкого распространения.
2. Улучшение качества перемешивания минеральных материалов с вяжущим
а) Подача битума в смесительное отделение под давлением. Самым существенным недостатком смесителя Д-138 является плохое качество перемешивания.
Весьма существенной особенностью активированных минеральных порошков является и то, что в результате предварительной физико-химической обработки облегчается затем смачивание частиц битумом, что дает возможность в наибольшей степени реализовать суммарную поверхность, присущую данному порошку. Обычные же порошки образуют большие или меньшие агрегаты, что резко снижает эффективность их применения, а в ряде случаев ухудшает качество асфальтового бетона. Проведенные нами исследования показывают, что для минерального порошка, состоящего из тонкодисперсных частиц, нужны всегда специальные меры, обеспечивающие получение дискретных, не агрегированных дисперсных частиц и предотвращающие их дальнейшую агрегацию. Известно, что многие дисперсные материалы могут существовать лишь в виде больших или меньших флокул.
Исходя из всего сказанного видно, что активированные порошки представляют собой средство, при помощи которого можно в широких пределах регулировать основные структурно-механические свойства асфальтового бетона. Особенно это относится к песчаному асфальтовому бетону.
Активированные минеральные порошки, получаемые по новой технологии, резко отличаются по своим свойствам и влиянию на качество асфальтового бетона от минеральных порошков, подвергаемых обработке битумом после размола.
Как известно, Обидимским заводом холодного асфальтобетона в послевоенные годы выпускался минеральный порошок, который уже в готовом виде обрабатывался жидким битумом. Хотя качество этого порошка значительно выше обычно применяемого, однако его свойства резко отличаются от активированного.
Существенно различие и в коэффициенте теплоустойчивости. Следует особенно подчеркнуть, что весьма теплоустойчивыми оказались смеси с маловязкими битумами БН-0 и жидким битумом Б-6.
Разумеется, не все активированные порошки дают такие результаты. В данном случае, как уже отмечалось, для обработки порошка были применены одна из наиболее эффективных поверхностно активных добавок и достаточно хороший битум.
Степень изменения прочности асфальтового бетона, как и степень снижения расхода битума, может регулироваться, свойствами активированного порошка (характер и количества поверхностно-активной добавки и битума, применяемые для его обработки), а также и его количеством в асфальтобетонной смеси. Необходимые физико-механические свойства асфальтового бетона, а также и содержание в нем битума могут назначаться применительно к климатическим и эксплуатационным условиям. Возможность регулирования количества объемного битума в асфальтовом бетоне приобретает важное значение. Так, например, для районов избыточного увлажнения для повышения коррозийной устойчивости покрытий количество объемного битума может быть большим, чем для районов с жарким климатом. Во всех случаях следует избегать излишнего объемного битума, ухудшающего эксплуатационные свойства покрытий.
Регулируя количество активированного порошка, можно легко регулировать пористость минеральной смеси и количество объемного битума в асфальтовом бетоне.
Исследование асфальтобетонных смесей с активированными минеральными порошками, полученными в производственных условиях
На Обидимском заводе, производящем минеральный порошок, в 1961 г. был осуществлен выпуск опытной партии активированного порошка, из которой были отобраны пробы, (с индексами 0-2 и 0-3) для исследований. Одновременно была исследована и проба обычного не активированного порошка, полученного из того же сырья.
Очень важна для получения хорошего покрытия длина хода укладчика. Пройдя одну полосу, он разворачивается или возвращается в исходное положение задним ходом и укладывает следующую смежную полосу. Хорошее покрытие получится лишь в том случае, если каждая последующая полоса будет примыкать к еще неостывшей смеси предыдущей полосы. В этом случае в месте сопряжения полос не получится заметного шва, покрытие будет сплошным, бесшовным. Если до укладки следующей полосы смесь предыдущей остынет, то требуется специальная обработка- обрубка или обрезка кромки, смазка ее битумом. Кроме этого, приходится искусственно отогревать остывшую кромку валиком горячей асфальтобетонной смеси. Естественно, что чем длиннее ход укладчика, тем будет ниже температура асфальтобетонной смеси к моменту укладки следующей полосы.
Таким образом, для получения хорошего сопряжения новой полосы с предыдущей целесообразно длину хода укладчика сократить, но при этом уменьшится производительность из-за больших потерь времени на развороты и возврат на холостом ходу в исходное положение. Оптимальная длина хода укладчика устанавливается в зависимости от погоды. В теплую погоду она может быть увеличена, так как смесь остывает медленнее. В прохладную погоду длина хода укладчика резко сокращается. В среднем длина хода укладчика в теплую погоду при температуре воздуха выше 20 С составляет 100-150 -и, а в прохладную сокращается до 40-50 м.
При укладке асфальтобетонной смеси на объектах протяженностью до 100 м или при интенсивном поступлении смеси ведут работу так, что асфальтоукладчик после укладки смеси на первой полосе не возвращается обратно холостым ходом, а разворачивается и сразу укладывает соседнюю полосу встречным ходом. При небольших перерывах в поступлении асфальтобетонной смеси рекомендуется не расходовать всю имеющуюся в укладчике смесь, а оставлять рабочие органы укладчика заполненными до прихода следующего автомобиля. Это улучшает качество укладки. При длительных перерывах вся смесь, имеющаяся в укладчике, должна быть уложена, чтобы не допустить ее застывания.
Поэтому улучшение свойств естественных песков может способствовать значительному расширению области применения песчаного асфальтобетона, который во многих случаях сможет заменить асфальтовые бетоны, содержащие щебень.
Улучшение свойств песка способствует повышению качества и щебенистых асфальтовых бетонов, в состав которых также входит то или иное количество песка.
Одним из наиболее эффективных способов улучшения свойств кварцевого песка является его физико-химическая активация. На первом этапе этой работы в качестве активатора была выбрана гидратная известь (известь-пушонка), которая при определенных условиях взаимодействия существенно видоизменяет (модифицирует) характер поверхности зерен песка.
Условия хорошего взаимодействия сводятся к обеспечению контакта извести с чистой, свежее образованной поверхностью, которая в момент своего зарождения обладает наибольшей поверхностной энергией. Новые поверхности интенсивно адсорбируют известь, а возникающие при этом связи оказываются наиболее прочными.
Подобные условия могут, в частности, создаваться при совместном дроблении песка с известью. Необходимо подчеркнуть, что речь идет не о тонком измельчении песка: это весьма энергоемкий и поэтому вряд ли оправданный процесс. Задача заключается лишь в том, чтобы в результате механического воздействия обнажить новые поверхности частиц и сделать их доступными для контакта с известью. В результате дробления, даже достаточно грубого, несколько увеличивается удельная поверхность материала. Частицы приобретают остроугольную форму, что способствует существенному повышению угла внутреннего трения. Таким образом, в результате такой обработки естественного кварцевого песка, частицы которого имеют гладкую и часто окатанную поверхность (с которой нефтяные битумы обычно имеют недостаточно прочное сцепление), получается качественно новый материал.
В результате диффузии битума или его компонентов вдоль капилляров минерального материала последний претерпевает наибольшие изменения: его поры становятся менее доступными прониканию влаги, стенки пор и капилляров благодаря хемосорбционным процессам становятся более устойчивыми против действия влаги. Таким образом, в результате взаимодействия с битумом происходит гидрофобизация поверхности и создаются условия для повышения водоустойчивости и морозоустойчивости минерального материала.
Плотность асфальтового бетона является одним из важнейших показателей его структуры. Отнес в большой степени зависят физико-механические свойства бетона, а также долговечность покрытия.
При прочих равных условиях плотность корреспондируется с прочностью асфальтового бетона. При одинаковых составляющих материалах наибольшей плотности соответствует максимальная прочность.
Но, пожалуй, наиболее существенно влияние плотности на коррозионную устойчивость, а также на интенсивность старения покрытия. Плотность асфальтового бетона в большой степени зависит от плотности минеральной смеси. Пористость минерального остова асфальтового бетона является мощным средством регулирования важнейших свойств этого материала. Пористостью минерального остова регулируется количество свободного битума, а следовательно, пластичность, вязкость, коррозионная устойчивость и деформационное поведение в широком интервале температур, о
При прочих равных условиях пористый асфальтовый бетон менее долговечен: это связано с меньшей морозо- и водоустойчивостью, а также с более интенсивным старением таких покрытий. С другой стороны, в асфальтовом бетоне должно быть определенное минимальное количество пустот, обеспечивающее возможность расширения битума в жаркое время и возможность до уплотнения покрытия без выделения битума,
Для материалов, обработанных жидкими битумами, время кипячения составляет 3 мин., а для материалов, обработанных вязкими битумами, — 30 мин. Этот метод является качественным и может быть использован для получения сравнительных результатов.
В последнее время в СоюзДОРНИИ канд. хим. наук А. С. Колмановской разработан метод, позволяющий количественно выразить сцепление битума с минеральными материалами. Он основан на использовании способности некоторых красителей избирательно адсорбироваться из водных растворов на минеральной поверхности, не адсорбируясь при этом на поверхности, покрытой битумом. В качестве такого красителя применен метиленовый, голубой.
Адсорбция красителя на битумоминеральной смеси после ее выдерживания в кипящей воде в течение 1 часа дает относительную поверхность, покрытую битумом которая и принята за величину сцепления. Эта величина является косвенной характеристикой сцепления битума с минеральной поверхностью.
Пользуясь указанной методикой, А. С. Колбановская установила, что величина сцепления увеличивается с повышением вязкости битума (что было также установлено А. И. Лысихиной для битумов из однородного сырья) и увеличением толщины битумного слоя. Кроме того, величина сцепления прямо пропорциональна начальному покрытию поверхности минеральных частиц битумом. Последнее зависит от интенсивности перемешивания минеральных материалов с битумом.
Поглощение минеральным материалом некоторых компонентов битума. При соприкосновении двух несмешивающихся фаз наряду с адсорбцией могут происходить и другие сорбционные процессы. В частности, может иметь место проникновение массы одной фазы в глубь другой за счет диффузии вдоль узких капилляров. Проникновение битума или некоторых его компонентов в глубь минерального материала может иметь место при применении пористых материалов.
Возможность получения ровной поверхности при сравнительно небольшой жесткости покрытия, чем обеспечивается бесшумное и скоростное движение транспорта; гигиеничность асфальтобетонных покрытий, легко поддающихся очистке и промывке; эта особенность асфальтобетонных покрытий придает им особую ценность для городских дорог; способность к хорошему поглощению колебаний, благодаря чему асфальтобетонные покрытия разрушаются от вибрации меньше, чем, например, бетонные; в условиях современного интенсивного движения транспорта эта особенность асфальтобетонных покрытий приобретает большое значение; сравнительная простота ремонта асфальтобетонных покрытий, а также возможность повторного использования снимаемого старого асфальтобетона; возможность широкой механизации работ как при изготовлении асфальтового бетона, так и при устройстве и ремонте покрытий.
Одновременно необходимо отметить отрицательные особенности асфальтобетонных покрытий:
а) сравнительно небольшой срок службы при большой стоимости этих покрытий;
б) значительные затраты на текущий ремонт.
Имеющийся опыт эксплуатации асфальтобетонных покрытий показывает, что они чаще всего выходят, из строя значительно раньше срока, определяемого износом, вследствие возникновения различных деформаций и разрушений: наплывов, волн, трещин, выкрашивания. Возникновение этих разрушений значительно снижает срок службы покрытий и вызывает увеличение затрат на ремонтные работы. Много примеров сокращения сроков службы асфальтобетонных покрытий дает практика дорожного строительства последних лет. Анализ этих случаев показывает, что причины разрушений часто обусловлены различными нарушениями в подборе материалов, а также правилами производства работ как в стадии приготовления асфальтового бетона, так и в стадии устройства покрытия.
Изменение механической прочности, связанное с изменением температуры, происходит в достаточно широких пределах. Сопротивление сжатию стандартных асфальтобетонных образцов при испытании на гидравлическом прессе со скоростью движения поршня 3 мм/мин в среднем составляет:
при температуре +50° С -от 10 до 18 кг/см2;
при температуре +20° С -от 25 до 50 кг/см2;
при температуре 0°С -от 80 до 130 кг/см2;
при температуре— 10° С — от 100 до 170 кг/см2;
при температуре -35° С — от 180 до 300 кг/см2.
Такие изменения механической прочности естественно ухудшают условия работы асфальтобетонных покрытий. При этом следует подчеркнуть, что с показателями механической прочности тесно связано деформационное поведение асфальтового бетона при различных температурах. С точки зрения условий работы в дорожном покрытии важно, чтобы асфальтовый бетон обладал достаточной устойчивостью при высоких температурах и в то же время сохранял известную пластичность (деформативную способность) при отрицательных температурах.
Не все асфальтобетонные смеси в одинаковой мере теряют механическую прочность при повышении температуры. Степень изменения механической прочности в зависимости от температурных колебаний характеризует степень теплоустойчивости асфальтового бетона. Применение не теплоустойчивых асфальтовых смесей, значительно снижающих механическую прочность, а с нею и деформативную устойчивость при (повышении температуры, приводит к образованию на покрытиях деформаций в виде наплывов, сдвигов и волн.
Такие деформации чаще всего наблюдаются в первые годы работы покрытия.
Теплоустойчивость асфальтового бетона приобретает особое значение в условиях городских дорог, где специфика движения <больше тормозных усилий) способствует большему образованию деформаций в виде воли и наплывов.
Проведенные исследования, связанные с физико-химической активацией лёссов, дают основание считать, что рассмотренная технология может способствовать успешному применению этих материалов в асфальтовом бетоне.
Сказанное выше о физико-химической активации минеральных порошков позволяет сделать следующие выводы.
1. Применение активированных минеральных порошков в асфальтовом бетоне позволяет регулировать его структурно-механические свойства: повышается плотность, теплоустойчивость и прочность (особенно при температуре +50° С). Наиболее существенно влияние активированных порошков на свойства песчаного асфальтового бетона.
2. Асфальтовые бетоны, приготовляемые на основе активированных минеральных порошков, отличаются меньшей битумоемкостью, а следовательно, и меньшей пластичностью при высоких температурах. Это также способствует снижению коэффициента линейного температурного расширения асфальтобетона при низких температурах.
3. Использование активированных порошков позволяет несколько снизить расход минерального порошка, а также снизить вязкость битумов, применяемых в асфальтовых бетонах, что способствует получению покрытий, более устойчивых против образования трещин в зимнее время.
4. Степень изменения свойств асфальтового бетона, как и сте-j; пень снижения расхода битума, может регулироваться свойствами и количеством активированного минерального порошка.
5. Весьма эффективно использование активированных мине t ральных порошков в теплом и холодном асфальтовых бетонах:
наряду с повышением плотности, прочности и теплоустойчивости резко увеличивается водо- и морозоустойчивость, а также ускоряется процесс формирования прочной структуры асфальтового бетона.
В этой связи следует отметить, что феноменологический характер любого модельного анализа, не связанного с молекулярно-кинетической сущностью изучаемых явлений, хотя и приводит к важным результатам в описании общих свойств рассматриваемых систем, имеет много ограничений и условностей. Прежде всего это связано с тем, что природа происходящих процессов, их физико-химическая сущность остаются при этом нераскрытыми.
Таким образом, проводя модельный анализ, необходимо учитывать, что это далеко не всестороннее исследование, а лишь удобное средство для изучения общих закономерностей, присущих данному материалу. Важно, что в этом случае общие закономерности могут быть описаны соответствующими уравнениями, возникает возможность установления взаимосвязи различных свойств и характеристик.
Совершенно очевидно, что ценность модельного анализа возрастает по мере приближения выбранной модели к изучаемому материалу.
Проведенные исследования показывают, что применительно к асфальтовому бетону модель Максвелла должна быть существенно видоизменена. Многочисленные эксперименты приводят к выводу что при нагружений асфальтового бетона напряжение в нем во времени неравномерно: сначала быстро, затем медленнее.
Выше уже отмечалось, что деформации асфальтового бетона зависят не только от величины напряжений, но и от продолжительности их действия. Однако учет времени действия напряжений очень сильно затрудняет решение обычных задач. Поэтому очень часто пользуются предельными напряжениями, которые и характеризуют прочность асфальтового бетона. Предельными именуются напряжения, при которых нарушается сплошность материала.
Для мало пластичных тел наиболее приемлемой является теория прочности Мора, которую на основании ряда работ можно успешно применить и к асфальтовому бетону.
Известно, что временное сопротивление сжатию хорошо отражает свойства упругих, а также и хрупких материалов. Этот вид испытания давно применялся. Однако применимость такого испытания для вязко-пластичного материала, каким является асфальтовый бетон при положительных температурах, нельзя считать бесспорным. Известно, что одинаковый показатель прочности можно получить у асфальтовых бетонов с различной пластичностью и составом. Поведение этих материалов в покрытии будет неодинаково.
Совершенно различными могут быть я реологические свойства материалов, а показатель прочности — одинаковым или изменяться в небольших пределах.
Условность показателя прочности вытекает также из следующего.
1. Принятая скорость деформации, а точнее — скорость свободного хода поршня гидравлического пресса, 3 мм/мин является условной. При другой скорости будет и иной показатель: с увеличением скорости увеличится сопротивление сжатию, и наоборот.
Следовательно, получаемую величину вообще нельзя принять за расчетную.
2. В применяемых для этого определения гидравлических прессах фактическая скорость деформации резко отличается от принятой скорости свободного хода поршня. Скорость перемещения поршня во время испытания (т. е. скорость деформации) зависит от конструкции пресса, а также от особенностей деформируемых образцов, а поэтому не является одинаковой для различных асфальтобетонных смесей. Следовательно, трудно сопоставлять между собой получаемые показатели прочности.
3. При испытании асфальтобетонных образцов на сжатие возникают силы трения, препятствующие поперечному расширению образцов вблизи торцов.
Для улучшения условий работы при пониженной температуре воздуха выглаживающая плита оборудована кожухом, обогреваемым форсункой. Теплая плита лучше выглаживает поверхность покрытия. Нагрев ее особенно важен в начале работы. Впоследствии, при достаточном поступлении смеси, когда плита нагревается за счет ее тепла, надобность в дополнительном нагреве отпадает.
Форсунка работает на керосине. Топливо распыляется воздушной струей, подаваемой воздуходувкой.
Асфальтоукладчик передвигается на гусеничном ходу. Он имеет четыре рабочих скорости (от 1,6 до 7,5 м/мин) и две транспортных (12,2 и 34 м/мин). Кроме того, асфальтоукладчик имеет две скорости для движения назад (12,2 и 34 м/мин.).
На асфальтоукладчике установлен один двигатель У-5МА мощностью 40 л. с, который приводит в движение все агрегаты и ходовую часть. Асфальтоукладчик обслуживается одним мотористом и его помощником. Для удобства вождения моторист может располагаться с левой или с правой стороны в зависимости от того, откуда производится примыкание к ранее уложенной полосе или к борту. Подъем и опускание несущих рычагов, на которых укреплена рабочая часть укладчика, производятся при помощи гидравлической системы.
Для ограничения ширины укладываемой полосы и получения ровных вертикальных кромок асфальтоукладчик имеет с обеих сторон боковые ограничительные щиты, перемещающиеся по основанию. При укладке полосы, примыкающей к ранее уложенной, соответствующий боковой щит приподнимается цепью на уровень верха укладываемого слоя. Таким образом, упором для него служит боковая грань ранее уложенного.
Обращает на себя внимание сниженное количество минерального порошка (в некоторых рекомендуемых составах). Следует подчеркнуть, что, как это явствует из опубликованных материалов обследования ряда дорог США, принятые для каждого объекта составы достаточно точно выдерживаются, что обеспечивается высокими требованиями, предъявляемыми к точности дозирования компонентов смеси. Нередко для повышения точности дозирования вместо одной широкой фракции щебня дозируют две более узкие. Например, вместо одной фракции щебня 5-15 мм дозируют две узкие фракции 5-10 и 10-15 мм.
В США, во Франции и в других странах большое значение придают присутствию в мелкозернистом асфальтовом бетоне требуемого количества зерен размером 1-5 мм, которое ориентировочно составляет 25-30% от общего веса минеральной смеси. Наличие в асфальтовом бетоне этих частиц (остроугольных) существенно повышает его внутреннее трение, а следовательно, и сдвигоустойчивость при высоких летних температурах.
Во многих странах для повышения сдвигоустойчивости покрытия применяют дробленые минеральные материалы, включающие и искусственный песок, для приготовления асфальтового бетона, предназначенного для ответственных объектов.
Гранулометрический состав асфальтового бетона оказывает большое влияние и на сцепление поверхности покрытия с автомобильными шинами. Применение смесей, насыщенных достаточным количеством трудно полирующегося щебня (55-65%), обеспечивает надлежащую шероховатость поверхности покрытия. Это достигается только при отсутствии в смеси избыточных количеств минерального порошка и битума. Применение таких смесей представляет собой один из путей обеспечения требуемого сцепления.
Для лучшего сцепления рекомендуется непосредственно перед укладкой нового слоя отогревать горячей асфальтобетонной смесью край старого покрытия. Укладываемый для этого валик горячей асфальтобетонной смеси должен при продольном сопряжении опережать фронт укладки на 10-20 м.
При укладке валик смещается и заменяется у сопряжения свежей горячей смесью.
Укатку покрытия обычно начинают с уплотнения сопряжения. Укатывающий (задний) валец катка должен захватывать полосу старого- покрытия. При отделке поверхности рекомендуется по сопряжению нового покрытия со старым сделать смазку тонким слоем разжиженного битума. Для разжижения битума марки БН-П к нему добавляется 30% керосина.
Следует иметь в виду, что всякое сопряжение нового покрытия со старым, так же как и рабочие швы, получающиеся при устройстве нового покрытия, является слабым местом, наиболее подверженным впоследствии разрушению. Поэтому все операции по отделке сопряжений должны выполняться с большой тщательностью.
Обрубка краев старого покрытия производится пневматическими или электрическими отбойными молотками, у которых рабочий наконечник сделан в виде расширенной лопаточки. Обрубка кромок — трудоемкая работа. Значительно более эффективна обрезка краев старого покрытия при помощи дискового ножа, установленного на катке. Во время резки нож закрепляется на требуемом уровне.
Укладка асфальтобетонной смеси механическим асфальтоукладчиком. Выпускаемые пашей промышленностью самоходные асфальтоукладчики типа Д-150А позволяют широко механизировать процесс укладки асфальтобетонной смеси, высвободить большое количество рабочих и получить более ровное и доброкачественное покрытие.
В процессе работы асфальтоукладчика слой асфальтобетонной смеси получает первичное уплотнение, эквивалентное уплотнению, получаемому в результате 4-5 проходов катка весом 5 т, что сокращает потребность в легких катках. Применение асфальтоукладчика позволяет избежать быстрого охлаждения асфальтобетонной смеси.
Исходя из сказанного, для битумоминеральных систем наиболее рациональна обработка поверхностно-активными веществами поверхности минеральных частиц. Непременным условием эффективного действия этих веществ является их равномерное распределение. Только при таком условии можно ограничиться минимальными количествами. Отсюда и вытекает важное значение так называемого машинного фактора. Применение надлежащих средств перемешивания минеральных материалов с поверхностно-активными веществами обеспечивает их равномерное распределение, а следовательно, и наиболее эффективное действие.
Минеральный порошок, представляющий собой полидисперсный материал, является важнейшим структурообразующим компонентом асфальтового бетона. Вместе с битумом он образует структурированную дисперсную систему, выполняющую роль вяжущего в асфальтовом бетоне.
Свойства минерального порошка, особенности его взаимодействия с битумом оказывают большое влияние на свойства асфальтового бетона.
Искусственное изменение свойств порошка, касающееся прежде всего изменения характера поверхности частиц, позволяет улучшать свойства минерального порошка как сырьевого материала и изменять свойства асфальтового бетона.
Сущность разработанной технологии активации минеральных порошков состоит в том, что порошок в процессе размола (в шаровых, кольцевых, вибрационных и других мельницах) обрабатывается поверхностно-активными веществами в смеси с битумом.
Эффективность обработки по принятой технологии связана с тем, что достигается контакт адсорбирующихся веществ со свежее образованными поверхностями минеральных частиц, возникающих в процессе измельчения. Наличие поверхностно-активных веществ существенно изменяет условия смачивания поверхности частиц битумом и способствует образованию хемоадсорбционных связей на границе раздела фаз.
На активной поверхности (т. е. поверхности минерального материала, способного к хемоадсорбционному взаимодействию с битумом) уменьшение толщины битумных слоев (меньше 10 ц) сопровождается резким увеличением когезии, являющейся следствием ориентации структурных элементов битума или их «обломков». В более толстых слоях битума ориентационный эффект ощущается значительно слабее.
Это положение получило также подтверждение и в работах автора, связанных с активацией минеральных материалов, применяемых в асфальтовом бетоне. Битумоминеральные композиции из активированных минеральных материалов и сниженного, против обычного, количества битума обнаружили весьма высокие показатели прочности. Отсюда видно, что для получения наиболее
Прочной системы необходимо создать такие условия, при которых Канбольшая часть битума была бы в структурированном состоянии. Количество же объемного битума в этом случае должно быть сведено к минимальному.
Такими условиями являются: плотный минеральный скелет (который можно получить соответствующим подбором гранулометрического состава и максимальным сближением минеральных истиц); оптимальное количество битума для данной минеральной вмеси и данных условий перемешивания и уплотнения; наличие Активных минеральных материалов, способных к хсмоадсорбционному взаимодействию с битумом.
Повышенное количество битума (в сравнении с оптимальным) и увеличение пористости минерального остова приводит к увеличению количества свободного битума, ослабляющего структурные связи в асфальтовом бетоне.
Минеральный порошок представлял собой продукт грубого измельчения известняков в молотковых дробилках. В минеральном порошке фракций мельче 0,074 мм содержалось не более 40-50%. В качестве вяжущего материала применяли преимущественно нефтяной битум высокой вязкости (глубина проникания 40-60).
В настоящее время ассортимент каменных материалов значительно расширился. Для получения скелетной части асфальтового бетона широко используют известняки.
Применяемый сейчас минеральный порошок является продуктом более тонкого измельчения известняков и отличается, как правило, значительно большей удельной поверхностью. Количество фракций мельче 0,071 мм доходит до 70-75%.
Для изготовления асфальтового бетона широко используют отходы, получающиеся при дроблении камня (фракции от 0 до 5 мм). Это в свою очередь позволяет использовать для приготовления асфальтового бетона и мелкие пески, считающиеся некондиционными. Наряду с нефтяными битумами в настоящее время употребляются и сланцевые.
Имеющийся опыт и научные исследования дают возможность шире внедрять при приготовлении асфальтового бетона некоторые местные материалы, что снижает стоимость дорожных работ. Вместе с тем большое разнообразие материалов, употребляемых в настоящее время при производстве асфальтового бетона, требует тщательнее относиться к их выбору и подбору состава смесей. Необходимо также и более дифференцированно применять различные асфальтобетонные смеси. Для ответственных объектов должны выбираться наиболее высококачественные смеси, обладающие соответствующими физико-механическими свойствами, а для менее ответственных можно использовать смеси с более низкими показателями механических свойств.

Поделиться:
Нет комментариев

Добавить комментарий

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

×
Рекомендуем посмотреть