Технология приготовления и применения минерального порошка на основе никелевого шлака в дорожном строительстве лесного комплекса

• Автор: Шелудяков, Илья Владимирович
• Шифр специальности: 05.21.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2005
• Место защиты: Екатеринбург
• Количество страниц: 137 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ.

1. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ

1.1. Роль минеральных порошков в составе асфальтобетона

1.2. Использование шлаков в дорожном строительстве

1.2.1. Использование шлаков при устройстве дорожных одежд.

1.2.2. Использование шлаков в асфальтобетоне

1.3. Шлак Рсжевского никелевого завода

1.4. Цели и задачи исследований.

2. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ПРЕДПОСЫЛКИ АКТИВАЦИИ ШЛАКА РЕЖЕВСКОГО НИКЕЛЕВОГО ЗАВОДА

2.1. Теоретические предпосылки активации минерального порошка

2.1.1. Поверхностноактивные вещества в дорожном строительстве
2.1.1.1. Общие сведения.
2.1.1.2. Классификация поверхностноактивных веществ
2.1.1.3. Влияние поверхностноактивных веществ на взаимодействие
битума с минеральными материалами.
2.1.2. Механоактивация минеральных материалов.
2.1.3. Активация минерального порошка из шлака Режевского
никелевого завода.
3. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ
3.1. Характеристика материалов
3.1.1. Материалы для получения активированного минерального порошка
, 3.1.2. Материалы для асфальтобетонной смеси.
3.2. Методика лабораторных испытаний
3.3. Результаты лабораторных испытаний
3.3.1. Многофакторная математическая модель гидрофобизации минерального порошка из шлака Режевского никелевого завода
3.3.1.1. Описание факторов оптимизации
3.3.1.2. Результаты лабораторных исследований.
3.3.1.3. Обоснование оптимальной величины параметров получения
активированного минерального порошка
3.3.2. Исследование структуры и свойств асфальтовяжущего
3.3.2.1. Теоретические предпосылки получения оптимальной структуры
3.3.2.2. Исследование асвальтовяжущего
3.3.3. Исследование асфальтобетонной смеси
3.4. Выводы по главе
4. ОПЫТНОПРОИЗВОДСТВЕННЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ
4.1. Технология приготовления активированного минерального порошка в производственных условиях
4.1.1. Приготовление добавки
4.1.2. Получение активированного минерального порошка.
4.2. Строительство опытного участка.
5. ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ЭФФЕКТИВНОСТЬ ПРОИЗВОДСТВА АКТИВИРОВАННОГО МИНЕРАЛЬНОГО ПОРОШКА ИЗ ШЛАКА РЕЖЕВСКОГО НИКЕЛЕВОГО ЗАВОДА
6. ОБЩИЕ ВЫВОДЫ
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ


Исследования количественного содержания минеральных порошков в смесях и тонкости их помола, установили, что при увеличении содержания минерального порошка в битуме повышается температура размягчения смеси [,0]. Одно из центральных мест, при изучении асфальтобетонов занимает проблема сцепления минеральной поверхности с битумом, то есть изучение способности битума, покрывающегх) частицы минерального материала, оказать сопротивление смещению или отрыву под действием внешних усилий. Так как на минеральный порошок приходится -% площади поверхности всех минеральных составляющих асфальтобетонной смеси, то исследованию сцепления поверхности минерального порошка с битумом уделяется особое внимание. Сцепление (адгезия) зависит от природы обоих компонентов системы, состояния и формы поверхностей зерен. Адгезия, то есть способность приведенных в контакт тел образовывать прочные соединения, вызвана молекулярными силами. Необходимым предварительным условием сцепления является смачивание битумом поверхности минерального порошка, на которое особое влияние оказывает его природа [,,]. Данная классификация была введена П. Вслед за смачиванием происходит избирательная адсорбция и хемосорбция отдельных компонентов битума на поверхности минерального порошка. Важное значение при взаимодействии минерального материала и битума играют процессы хемосорбции, когда на общей поверхности раздела происходит молекулярное взаимодействие с образованием нерастворимых в воде соединений типа мыл[,,,,]. При объединении битума с минеральным порошком на их общей поверхности раздела протекают сложные физико-химические процессы взаимодействия. Это вызывает изменение дисперсной структуры битума в тонких пограничных слоях, что обуславливает отличие свойств битума в этих слоях по сравнению со свойствами в объеме, причем плотность, вязкость и прочность этой структурированной оболочки убывает по мере удаления от поверхности зерна минерального порошка, а пластичность возрастает [,,]. Вопросы взаимодействия битума с поверхностью минеральных порошков нельзя рассматривать в отрыве от реальных условий практического применения асфальтобетонов в дорожных покрытиях. Одной из главных особенностей является наличие воды в природных условиях. Хорошее обволакивание поверхности минерального порошка битумом еще не может служить доказательством наличия хорошего сцепления между ними, особенно в присутствии воды. Исследования И. А.Рыбьева [] показывают, что при недостаточной прочности прилипания битума к поверхности минеральных частиц происходит понижение прочности и водоустойчивости асфальтобетона. Вода, проникая к поверхности минерального материала сквозь пленку битума или отдельные не покрытые битумом участки, отслаивает битум от поверхности минерального материала. Такое обнажение минеральной поверхности происходит всегда, если битум не связан с поверхностью прочными хемосорбционными связями. Э.Я. Турчихин в своих исследованиях пришел к выводу, что проникновение воды сквозь битумную пленку, обволакивающую гидрофильные каменные материалы, значительно превосходит проникновение воды сквозь пленку, покрывающую гидрофобные каменные материалы []. Наблюдения за дорожными покрытиями показывают, что более долговечны покрытия из тех минеральных материалов, к которым битум хорошо прилипает. Особенно это относится к самому активному минеральному компоненту асфальтовой смеси - минеральному порошку []. Поэтому для улучшения сцепления битумов с поверхностью минеральных материалов с целью повышения качества асфальтобетонных покрытий, используют химические добавки - поверхностно-активные вещества. Поверхностно-активные вещества - это химические соединения, которые адсорбируются на поверхности раздела жидкости и твердого тела и влияет на физико-химические свойства. Молекулы ПАВ состоят из двух частей — радикала и функциональной группы. Радикал - это группа атомов, которая при ряде химических превращений остается неизменной. Функциональная группа может быть различной (гидроксильной, карбонатной, аминой и так далее). Активность и свойства ПАВ зависят от функциональной группы [,].