Повышение качества асфальто- и цементобетона из техногенного сырья с учетом состояния его поверхности

• Автор: Ядыкина, Валентина Васильевна
• Шифр специальности: 05.23.05
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2004
• Место защиты: Белгород
• Количество страниц: 455 с. : ил.

Содержание
ВВЕДЕНИЕ
1. ВЛИЯНИЕ ПРИРОДЫ И СОСТОЯНИЯ ПОВЕРХНОСТИ ДИСПЕРСНЫХ ФАЗ НА СТРУКТУРООБРАЗОВАНИЕ И КАЧЕСТВО СТРОИТЕЛЬНЫХ КОМПОЗИТОВ

1.1. Влияние поверхности заполнителей и наполнителей на

процессы формирования цементных структур. 1

1.1.1. Физикохимические аспекты формирования зоны контакта

1.1.2. Управление процессами контактообразования путем модифицирования поверхности

1.2. Роль минеральных компонентов и их поверхности в формировании структуры органоминеральных композитов.

1.2.1. Структура асфальтобетона

1.2.2. Влияние природы минеральных материалов на взаимодействие с битумом и качество асфальтовяжущего и асфальтобетона.

1.2.3. Роль поверхности минеральных материалов

. Природа активных центров на поверхности твердых тел и их
реакционная способность
Выводы.
2. ОСОБЕННОСТИ СОСТАВА, СТРУКТУРЫ И ПОВЕРХНОСТНЫХ СВОЙСТВ ДИСПЕРСНЫХ МАТЕРИАЛОВ ИЗ ТЕХНОГЕННОГО СЫРЬЯ КМА
2.1. Характеристика попутнодобываемых пород КМА и отходов обогащения.
2.2. Свойства поверхности исследуемых материалов.
2.2.1. Донорноакцепторные свойства
2.2.2. Гидрофильногидрофобные свойства
2.2.3. Морфология поверхности
з
Выводы
3. ФИЗИКОМЕХАНИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ОРГАНОМИНЕРАЛЬНЫХ КОМПОЗИТОВ В ЗАВИСИМОСТИ ОТ ПРИРОДЫ И СОСТОЯНИЯ ПОВЕРХНОСТИ ТЕХНОГЕННОГО СЫРЬЯ
3.1. Теоретическое обоснование взаимодействия органических вяжущих с активными центрами поверхности кислых пород
3.1.1. Распределение центров адсорбции на поверхности твердых тел
3.1.2. Органические соединения битума как сопряженные кислоты и основания.
3.1.3. Обоснование возможности кислотноосновных взаимодействий компонентов битума с поверхностью кремнеземсодержащих пород
3.2. Влияние свойств поверхности дисперсных фаз на процессы взаимодействия с органическим вяжущим.
3.2.1. Сцепление с битумом
3.2.2. Свойства асфальтовяжущего
3.3. Органоминеральные композиты высокого качества на основе техногенного сырья КМА
3.3.1. Зависимость свойств асфальтобетона от состояния поверхности минеральных материалов
3.3.2. Влияние техногенного сырья КМА на интенсивность старения битума в асфальтобетоне
3.3.3. Зависимость физикомеханических характеристик асфальтобетона от количества оксидов железа в минеральных составляющих.
3.3.4. Стойкость асфальтобетона на минеральных порошках из техногенного сырья к воздействию погодноклиматических факторов .
Выводы
4. ПРОЦЕССЫ ФОРМИРОВАНИЯ И КАЧЕСТВО ЦЕМЕНТОБЕТОНА В ЗАВИСИМОСТИ ОТ СТОЯНИЯ ПОВЕРХНОСТИ ЗАПОЛНИТЕЛЕЙ И НАПОЛНИТЕЛЕЙ .
4.1. Реакционная способность дисперсных кремнеземсодержащих пород при взаимодействии с цементным тестом в зависимости от распределения центров адсорбции на их поверхности.
4.1.1. Исследования сцепления в контактной зоне вяжущее заполнитель.
4.1.2. Влияние поверхности заполнителей на процессы структурообразования , состав и микроструктуру контактной зоны .
4.2. Эффективный цементобетон с использованием кремнеземсодержащих материалов с учетом донорноакцепторных
свойств их поверхности
Выводы
5. УПРАВЛЕНИЕ ПРОЦЕССАМИ ФОРМИРОВАНИЯ И
КАЧЕСТВОМ СТРОИТЕЛЬНЫХ КОМПОЗИТОВ ПУТЕМ ФИЗИКОХИМИЧЕСКОГО МОДИФИЦИРОВАНИЯ
ПОВЕРХНОСТИ ЗАПОЛНИТЕЛЕЙ ИЗ ТЕХНОГЕННЫХ МАТЕРИАЛОВ.
.1. Влияние физикохимического модифицирования на гидрофильногидрофобные, ионообменные свойства поверхности заполнителей и наполнителей.
5.1.1. Обработка неорганическими веществами
5.1.2. Модифицирование катионактивными ПАВ
5.1.3. Активация УФоблучением
5.2. Взаимосвязь свойств модифицированной поверхности минеральных компонентов с процессами синтеза и физикомеханическими характеристиками композиционных материалов
5.2.1. Физикохимическая активация и свойства цементобетона
5.2.2.Влияние модифицирования минеральных материалов на свойства
органоминеральных композитов
5.3. Регулирование взаимодействия в системе битум кислые минеральные материалы с помощью известьсодержащего
минерального порошка.
Выводы.
6. ВНЕДРЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ ИССЛЕДОВАНИЙ И ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ЭФФЕКТИВНОСТЬ РЕАЛИЗАЦИИ ТЕОРЕТИЧЕСКИХ И ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ РЕЗУЛЬТАТОВ РАБОТЫ
6.1. Использование результатов работы при производстве асфальтобетона.
6.2. Использование результатов работы при реализации программы Развитие дорожной сети в сельских населенных пунктах
Белгородской области и их благоустройство на гг.
6.3. Реализация результатов при производстве бетона
6.3.1. Строительство автомобильных дорог с цементобетонным покрытием.
6.3.2. Производство бетона на модифицированных заполнителях
6.4. Апробация результатов при приготовлении влажных органоминеральных смесей.
6.5. Внедрение результатов работы в учебный процесс
ОБЩИЕ ВЫВОДЫ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ


М. Смирнова установлено, что при определенном соотношении битум минеральный порошок достигается наивысшая прочность структурированной дисперсной системы, образуемой этими материалами, резко уменьшается толщина битумных слоев на поверхности минеральных частиц, что приводит к высокой степени структурирования битума, а следовательно, и к упрочнению контактов между зернами. По современным физикохимическим представлениям битумы являются сложными олеофильными коллоидными системами, в которых роль ПАВ наряд с асфальтогеновыми кислотами и их ангидридами выполняют смолы, дисперсионной средой служат масла, а дисперсной фазой в основном асфальтены различного характера, набухшие в смолистомасляной среде . Активный битум, обладающий хорошими адгезионными свойствами, имеет либо коагуляционную структурную сетку из полярных асфальтенов, либо при надмолекулярной структуре содержит достаточно большое количество поверхностноактивных веществ, либо имеет в своем составе много ненасыщенных соединений. Битумы инактивные, имеющие надмолекулярную структуру, а также битумы с высоким содержанием парафина, как правило, не дают прочного сцепления ни с одним минеральным материалом 6,0. Исследование структуры асфальтенов с помощью рентгеноструктурного анализа показало, что им присуща слабо выраженная кристалличность 1. Эти кристаллоподобные образования окружены химически инертной масляной оболочкой, не дающей проявиться энергетической способности химически активных функциональных групп, входящих в состав смолистоасфальтеновых комплексов. Так, масла в составе битума выполняют охранную функцию против его старения процесс полимеризации битума замораживается с увеличением содержания масел . Поэтому, наиболее химически активные компоненты битума находятся в смолистоасфальтеновых образованиях, реакционная способность которых блокирована инертной масляной оболочкой. В связи с этим адгезионная способность битума обычно не реализуется полностью при взаимодействии его с минеральными материалами. Используется лишь часть реакционнохимического потенциала асфальтогеновых кислот и их ангидридов , которые хорошо взаимодействуют с минеральными материалами из основных горных пород и индифферентны по отношению к кремнеземсодержащим кислым горным породам. Свойства битума необходимо рассматривать в сочетании со свойствами минеральных материалов, на поверхности которых он распределн тонкой плнкой 6. В свою очередь, исследования свойств битумоминерального материала должны проводиться с учтом конструкции дорожной одежды, а также е работы в условиях воздействия автомобильного движения, различных факторов погоды и климата. Воздействие поверхности минерального материала может распространяться на определнную толщину плнки битума, что, в свою очередь, зависит от природы минерального материала, химического состава и структуры битума и, прежде всего, от содержания в нм поверхностноактивных веществ. Известно, что энергетический потенциал минеральных компонентов асфальтобетона при их взаимодействии с органическими вяжущими, зависит от характера горной породы кислая или основанная и состояния поверхности отдельных частиц 6,7. На адсорбцию порошков влияет их дисперсность, но при этом эффект их использования, особенно получаемых из кислого минерального сырья, также определяется активностью поверхности отдельных частиц 4. По данным работ 7,7, для большинства гидрофильных минеральных материалов, применяемых в дорожном строительстве, характерно наличие отрицательных электрических зарядов на поверхности частиц. Это обусловлено присутствием свободных ненасыщенных связей у поверхностного слоя ионов, образующих кристаллическую решетку минералов, входящих в состав горной породы. Активность процессов физической и химической адсорбции определяется химикоминералогическим составом минеральных частиц. Согласно классификации, приведенной в 8, минеральные материалы из кислых горных пород кварц, гранит и др. О2. При этом поверхность не имеет равномерной электрозарядной структуры. Поскольку адсорбционная связь непосредственно зависит от силы межмолекулярного взаимодействия контактирующих материалов, то путем ее регулирования можно направленно управлять свойствами битумоминеральных конгломератов.