Асфальтобетон с использованием минеральных материалов из кварцитопесчаника

• Автор: Кузнецов, Дмитрий Алексеевич
• Шифр специальности: 05.23.05
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2003
• Место защиты: Белгород
• Количество страниц: 184 с.

Оглавление
Введение

1. Состояние вопроса

1.1 Взаимодействие минеральных и органических компонентов

асфальтобетона

1.1.1 Структура асфальтобетона

1.1.2 Роль битума в структуре асфальтобетона

1.1.3 Влияние природы минеральных материалов на их взаимодействие с битумом

1.1.4 Значение дисперсности и пористости минеральных материалов

1.1.5 Роль поверхности минеральных материалов в процессах взаимодействия с битумом

1.2 Строение поверхности кремнезема и ее адсорбционные свойства по

отношению к органическим молекулам
1.3 Использование техногенного сырья при производстве асфальтобетона
1.4 Теоретические предпосылки исследований
2. Характеристика исследуемых материалов и методы исследований
2.1 Характеристика материалов, принятых для исследований
2.2 Методы исследований
2.2.1 Методы исследований свойств применяемых материалов
2.2.2 Методы исследований поверхностных свойств минеральных материалов и их взаимодействия с битумом
2.2.3 Методы исследований свойств асфальтобетона
3. Исследование поверхностных свойств кварцитопесчаника и его взаимодействия с битумом
3.1 Исследование поверхностных свойств минеральных материалов
3.2 Исследование сцепления битума с кварцитопесчаником
3.3 Свойства асфальтовяжущего и процессы структурообразования в нем
з
Выводы по главе
4. Исследование свойств асфальтобетона с использованием в качестве минерального материала кварцитопесчаника КМА
4.1 Исследование влияния кварцитопесчаника на физикомеханические характеристики асфальтобетона
4.2 Влияние кварцитопесчаника на коррозионную устойчивость асфальтобетона
4.3 Исследование старения битума в асфальтобетоне с использованием кварцитопесчаника
Выводы по главе
5. Производственные испытания и экономическая эффективность применения кварцитопесчаника в асфальтобетоне
Общие выводы Список литерату ры Приложения
ВВЕДЕНИЕ
Актуальность


В связи с этим адгезионная способность битума обычно не реализуется полностью при взаимодействии его с минеральными материалами. Используется лишь часть реакционно-химического 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 распределён тонкой плёнкой [-]. В свою очередь, исследования свойств битумоминерального материала должны проводиться с учётом конструкции дорожной одежды, а также её работы в условиях воздействия автомобильного движения, различных факторов погоды и климата. Воздействие поверхности минерального материала может распространяться на определённую толщину плёнки битума, что, в свою очередь, зависит от природы минерального материала, химического состава и структуры битума и, прежде всего, от содержания в нём поверхностно-активных веществ. Все минеральные материалы, в том числе и минеральные порошки, как адсорбенты разделяются на основные (или положительно заряженные) и кислые (или отрицательно заряженные) [1]. Своеобразие порошка в минеральной смеси выражается в том, что его высокодисперсные частицы выступают в роли активных адсорбентов и структурных центров. Подобно другим адсорбентам с высокоразвитой поверхностью, минеральный порошок, употребляемый в асфальтовом бетоне, показывает крутые изотермы адсорбции и большие пределы адсорбционного насыщения. Проявление этих свойств обусловливается минералогическим, кристаллографическим и гранулометрическим составами порошков. По энергетической способности, по мнению И. А. Рыбьева [1], могут быть выделены: а) группа минеральных порошков с высоким положительным потенциалом и большим количеством адсорбционных центров в виде катионов Са~2, Мё~2 на поверхности частиц - кальцит, доломит, известняк; б) группа минеральных порошков с высоким потенциалом отрицательного знака и значительным количеством адсорбционных центров на поверхности частиц в виде ионов кислорода О*2 - кварц, каолинит, кремень, гранит, трахит, вулканический туф; в) группа минеральных порошков с пониженным потенциалом отрицательного знака в связи с наличием на поверхности частиц компенсирующих катионов различной валентности К+, Ыа+, Са'2, М^2, Ре"2, Ре"3 и др. Порошки первого типа, имеющие положительный заряд поверхности, называются активными по отношению к органическому вяжущему; второго типа - с отрицательным зарядом поверхности — инактивным. При этом активные функциональные группы органического вяжущего при взаимодействии с активными порошками расходуются на образование соединений, прочно удерживающих органические молекулы на поверхности порошка, и утрачивают свою первоначальную реакционную способность, то есть минеральный порошок “блокирует” активные группы вяжущего. Наиболее известным порошком с большим количеством положительных адсорбционных центров и высокой структурирующей ролью является известняковый минеральный порошок [1]. Исследовательскими работами было установлено, что наилучшими являются минеральные порошки, получаемые в результате тонкого измельчения известняков и доломитов. К этому выводу приходят почти все исследователи, работавшие в этой области [5, , и др. Отечественный и зарубежный опыт строительства асфальтобетонных покрытий подтверждает высокое качество этих порошков. В настоящее время их дефицит приводит к тому, что используются порошки, полученные помолом других пород или промышленных отходов. Чтобы найти возможность применения подобных порошков в битумоминеральных смесях без ухудшения из свойств, необходимо разобраться в механизме взаимодействия между минеральным % порошком и органическим вяжущим. Кварцевый порошок также имеет высокий энергетический потенциал, но с отрицательным знаком. В этом случае следует ожидать появления хемосорбционных связей с вяжущим, осуществляемых через катионные группы. Однако этих групп в органическом вяжущем содержится немного, поэтому основной процесс в этой системе - физическая адсорбция [].