Материал: 2348

тели свойств других порошковых отходов – требованиям технических условий, утвержденных в установленном порядке.

Минеральный порошок, представляющий собой полидисперсный материал, является важнейшим структурообразующим компонентом асфальтобетона. На его долю приходится до 90 – 95% суммарной поверхности минеральных зерен, входящих в состав асфальтобетона. Основное назначение минерального порошка как наполнителя б тума состо т в том, чтобы переводить объемный битум в пле-

ределенной концентрации минеральногоДпорошка резко уменьшается толщина битумных слоев на поверхности минеральных частиц, что приводит к высокой степени структурирования битума, а следовательно, и к упрочнению контактов между зернами [9].

Большое влияние на свойства бинарных смесей (битум – минеральный порошок) и асфальтобетонов оказываетИхарактер взаимодействия битума с поверхностью минеральных частиц. Важным элементом взаимодействия битума с пористыми минеральными материалами, в том числе и с пористыми минеральными порошками, является избирательная фильтрация битума [7]. В пористых материалах концентрируется значительное количество смол в поверхностных микропорах, а часть масел за счет избирательной диффузии проникает внутрь материала. Таким образом, при применении пористых материалов адсорбционные слои битума на поверхности частиц несколько обедняются смолами и маслами.

Необходимо учитывать, что для многих порошковых отходов промышленности характерна чрезмерно высокая степень измельчения

106

(удельная поверхность до 600 – 800 м2/кг), что обусловливает повышенную пористость таких порошков и увеличение содержания битума в асфальтобетонных смесях. Взаимодействие минерального порошка с битумом обусловливается физико-химическими процессами, происходящими на границе «битум – каменный материал», в силу которых на поверхности минеральных частиц образуется тонкая битумная пленка, не только обволакивающая их, но и прочно сцепленная с ними.

основныеПригорные породы. этом предполагается, что в битуме со-

На прочность сцепления с итумом оказывают влияние химический м нералог ческий составы минерального порошка, а также свойства б тума. Лучшее сцепление с битумом дают карбонатные и

держится бАдостаточное количество анионактивных поверхностноактивных веществ (в частности, асфальтогеновых кислот), способных образовывать в зоне контакта итума с минеральными поверхностями водонерастворимые химические соединения, т.е. минеральные порошки должны быть спосо ны к хемосорбционному взаимодействию с битумами. Поэтому в качестве исходных горных пород для приго-

Кислые горные породы (кДним относят породы, содержащие более 65% SiO2) при взаимодействии с битумами не образуют хемосорбционных соединений. Вследствие этогоИадгезия битума к подобным минеральным зернам, особенно в присутствии воды, пониженная. Минеральный порошок, полученный из кислых горных пород, не оказывает на битум необходимого структурирующего влияния. В связи с этим асфальтобетон, получаемый на основе подобного порошка,

товления минеральных порошков используют известняки, доломиты, доломитизированные известняки и другие карбонатные горные поро-

ды [7, 10].

обычно отличается пониженными показателями прочности, водо- и теплостойкости.

Важнейшей особенностью минерального порошка, обусловливающей его активную структурообразующую роль в асфальтобетоне, является высокоразвитая удельная поверхность. У обычно применяемых минеральных порошков удельная поверхность составляет от 250 до 500 м2/кг. Чем выше удельная поверхность (в названных пределах),

107

тем в большей степени проявляется структурирующее влияние на битум минерального порошка, а следовательно, и выше его роль в ас-

фальтобетоне. Следует, однако, иметь в виду, что очень высокая дисперсность порошков (неактивированных) часто не реализуется в асфальтобетоне вследствие агрегирования наиболее мелких частиц. Более того, образующиеся агрегаты не только снижают эффективную удельную поверхность порошка, но снижают плотность и коррозионную устойч вость асфальтобетона. Поэтому чрезмерно тонкое измельчен е неакт в рованных порошков нежелательно. Оптимальной можно сч тать д сперсность порошка, при которой его удельная по-

Сверхность составляет 400 – 500 м2/кг.

мелких частособенноц. В разл чных странах приняты различные фракции зе-

Удельную поверхность можно определить при помощи поверх-

ностемера Г процемента (при ор ПСХ-2) или другими приборами. Вместо удельной поверхности часто определяют гранулометрический

состав нерального порошка и содержание в нем наиболее

рен м нерального порошка, содержание которых нормируется. Так, например, во Франц к основной нормируемой фракции относятся зерна мельче 0,08 ммА, в ФРГ – зерна мельче 0,09 мм, в Англии и США

– зерна мельче 0,071 (или 0,074) мм.

В России, согласно ГОСТ Р 52129, принято, что в минеральном порошке должно содержаться частиц мельче 0,071 мм – не менее 70% в неактивированном и не менееД80% в активированном порошках. При этом все остальные зерна минерального порошка должны быть мельче 1,25 мм. По требованиям ГОСТ 32761в активированном и в неактивированном минеральных порошках содержание частиц мельче 0,063 мм должно быть не менее 70%. При этом все остальные зерна минерального порошка должны быть мельчеИ2,0 мм.

Определение гранулометрического состава наиболее мелкой части порошка требует применения более тонких методов дисперсионного анализа. Кроме определения гранулометрического состава минерального порошка, распределение фракций в нем может быть охарактеризовано пористостью. У одноразмерных минеральных порошков или очень тонких пористость выше. Порошки с равномерным распределением частиц разного размера отличаются пониженной пористостью.

Пористость минерального порошка оказывает большое влияние на пористость всей минеральной части асфальтобетона, следовательно, и на битумоёмкость последнего. Согласно действующему ГОСТу,

108

пористость неактивированного порошка должна быть не более 35%, активированного – не более 30%.

примесейасфальтобетона. Действующим ГОСТом не нормируется прочность

исходной горной породы. Основным нормируемым показателем карбонатных горных пород, предназначенных для производства минеральных порошков, является содержание в них глинистых примесей, которых должно ыть не олее 1,7%. Большее содержание глинистых (до 7%) допускается при производстве активированных порошков, для которых в этом случае применяются специальные акти-

В результатебра от по улучшению качества минеральных порошков была предложенаАих гидрофобизация. Известно несколько способов гидрофо изации минеральных порошков. Первоначально гидрофобизацию минеральных порошков осуществляли в асфальтосмесителе. Был разра отан способ обработки порошка гидрофобиза-

вирующ е вещества.

териала в шаровых мельницах. Д Взаимодействие битума со свежеобразованными минеральными

тором путем его адсорбции из газовой фазы. Технология, разработанная в СоюздорНИИ под руководством Л. Б. Гезенцвея [7], предполагает гидрофобизацию минеральных порошков в процессе их приго-

товления, то есть обработку гидрофобизатором свежеобразованной

минеральной поверхности при размоле исходного минерального ма- И

поверхностями специфично, поскольку оно обусловлено механохимическими процессами и включает эти процессы наряду с упоминавшимися выше хемосорбционными.

Другой взгляд на проблему минеральных порошков заключается в том, что одним из главных преимуществ минерального порошка, полученного из материалов, состоящих в основном из кремнезема, является минимальное содержание набухающих глинистых примесей и почти полное отсутствие щелочеобразующих окислов. Поэтому в настоящее время интенсивно развивается механохимический способ повышения качества минеральных порошков.

109

Механохимия охватывает широкий круг явлений, возникающих при механических воздействиях на различные вещества. Особый ин-

терес, проявленный рядом исследователей к механохимии, связан с возможностью возбуждать в известных условиях химические процессы при механических воздействиях. В этой связи механохимия имеет исключительно большие перспективы для процессов, связанных с механической переработкой различных материалов. Некоторые химиче-

СПракт ка пр менения кислых природных зернистых материалов для получен я м неральных порошков показывает, что для улучшения их свойств на олее эффективным методом является интенсивное

ские реакц протекают более эффективно или вообще могут быть

осуществ мы только в условиях механических воздействий.

приростаповерхностной энергии, а также вследствие развития деформац й скажен я кристаллической решетки, а также частичной

измельчен е [27]. Кроме того, многочисленными исследованиями до-

ставлять какбАмногоступенчатый процесс, на каждой ступени которого меняются характер изменения энергетических параметров вещества и

казано, что в результате измельчения хрупких минеральных материа-

лов про сход т х акт вация (увеличение свободной энергии за счет

аморф зац ). Вел ч на активации зависит от способа измельчения и достигаемой степени дисперсности материала.

Активацию твёрдых тел механическими силами принято пред-

количество аккумулированной энергииД. С точки зрения энергозатрат для многотоннажного производства, каковым является производство минерального порошка, предпочтительнее всего третья ступень активации. При этом выбор механоактиватора необходимо производить из условия, чтобы в процессе помола материал получал определенную энергию активации с минимальной энтропиейИ. К таким аппаратам относятся планетарные, струйные мельницы и дезинтегратор. Для условий дорожного строительства наиболее пригоден дезинтегратор, как наиболее производительный и менее энергоёмкий [10].

В ходе механической активации кварца на воздухе его удельная поверхность сначала увеличивается, а затем, достигнув максимального значения, незначительно уменьшается. При этом поверхность частиц кварца аморфизируется. За счет образования аморфного слоя понижается плотность вещества, увеличивается его реакционная способность. При этом основным каналом образования химически активных состояний на поверхности кварца является гомолитический раз-

110