Повышение эффективности дорожных бетонов путем использования заполнителя из анизотропного сырья

• Автор: Гридчин, Анатолий Митрофанович
• Шифр специальности: 05.23.05
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2002
• Место защиты: Белгород
• Количество страниц: 486 с. : ил

Содержание
ВВЕДЕНИЕ

1. Состояние вопроса

1.1. Дорожная сеть российской Федерации и перспективы сс развития.

1.2. Сырьевая база производства дорожностроительных материалов.

1.3. Понятие об анизотропии свойств вещества на макро и микроуровне.

1.4. Влияние анизотропии горных пород на процессы дезинтеграции

1.5. Свойства щебня в зависимости от его формы

1.6. Зависимость свойств бетонной смеси и бетона от формы заполнителя.

1.7. ВЫВОДЫ.

2. Генетические и лнтологопетрологическис особенности анизотропного

2.1. Условия формирования анизотропного сырья.
2.1.1. Магматические анизотропные горные породы.
2.1.2. Специфика формирования осадочных анизотропных пород
2.1.3. Метаморфические анизотропные горные породы.
2.2. Классификация анизотропных горных пород и их распространение .
2.2.1. Принцип и признаки построения классификации
2.2.2. Породы с анизотропными свойствами магматического происхождения
2.2.3. Осадочные породы.
2.2.4. Метаморфические породы.
2.3. Строение и свойства анизотропных пород.
2.3.1 .Свойства анизотропных пород
2.3.2. Анизотропия свойств магматических горны пород
2.3.3. Анизотропия свойств осадочных горных пород.
2.3.4. Анизотропия свойств метаморфических горных пород
2.4. Выводы.
3. Теоретические основы и принципы разработки технологий дезинтеграций анизотропных горных пород.
3.1. Механофизика разрушения пород анизотропной текстуры.
3.2. Математическая модель анизотропии физикомеханических и технологический параметров сырья
3.3. Алгоритм выбора рациональной технологии дробления в зависимости от характерист ик анизотропии.
3.4. Исследование условий силового воздействия при разрушении хрупких тел.
3.5. Механическая модель деформирования твердых тел анизотропной текстуры.
3.6. Исследование механизма разрушения анизотропных тел при их раздавливающесдвиговом деформировании.
3.7. Выводы.
4. Технология дробления анизотропных пород сланцевой толщи КМА.
4.1. Состав и свойства пород сланцевой толщи
4.1.1. Скальные попутно добываемые породы КМА
4.1.2. Отходы обогащения.
4.2. Свойства щебня в зависимости от характеристик исходного сырья .
4.3. Технология дробления.
4.4. Получение щебня из анизотропных горных пород.
4.5. Конструктивнотехнологическое совершенствование оборудования для дробления анизотропных горных пород
4.6. Выводы.
5. Цемешобетоны на щебне из вскрышных скальных горных пород КМА
5.1. Влияние заполнителей на свойства бетона.
5.2. Исследование деформативных свойств и трещиностойкости цементобетонов для дорожного строительства.
5.3. Крупнопористый цементобетон.
5.4. Мелкозернистые бетоны.
5.5. Структурообразование мелкозернистых бетонов.
5.6. Исследование стойкости мелкозернистых бетонов.
5.7. Выводы.
6. Оптимизация процессов структурообразования асфальтобетонов на при
мере использования пород сланцевой толщи КМА
6.1. Некоторые аспекты напряженнодеформированного состояния дорожной одежды.
6.2. Особенности синтеза асфальтобетонов на заполнителе из отходов КМА.
6.3. Модификация битума с использованием местных материалов.
6.3.1. Оптимизация процесса окисления гудрона в битум.
6.3.2. Разрабогка поверхностноактивных добавок для повышения качества битума.
6.3.3. Применение разработанных ПАВ для модификации битума
6.4. Активирование гидрофобизация минеральных порошков
6.5. Выводы.
7. Промышленные испытания и внедрение результатов исследований в производство
7.1. Технология дезинтеграции попутнодобываемых пород КМА.
7.2. Укрепление слоев оснований дорожных одежд с использованием пород сланцевой толщи Лебединского ГОКа.
7.3. Строительство автомобильных дорог с использованием цементобетона .
7.3.1. Сравнение затрат на создание разнообразных конструкций дорожных одежд с цементобетонными и асфальтобетонными покрытиями.
7.3.2. Устройство оснований дорожных одежд с использованием цемента.
7.4. Использование результатов работы при реализации программы Развитие дорожной сети в сельских населенных пунктах Белгородской области и их благоустройства на гг.
7.5. Ремонт и содержание автомобильных дорог и дорожных сооружений
7.6. Использование результатов работы в учебном процессе при подготовке инженеровтехнологов по специальности . и
8. Оценка экономической эффективности использования вскрышных горных пород КМА в строительстве автомобильных дорог.
Общие выводы
Список литературы


Дробилки ударного действия дают щебень, почти полностью состоящие из зерен кубовидной формы, так как в них разрушение горной породы происходит под действием сил, вызывающих динамический раскол кусков почти без образования зон смятия. Эти силы прикладываются перпендикулярно массе камня, что создат условие раскола их по плоскости среза. Содержание зерен пластинчатой формы в продукте дробления зависит, в основном от прочности породы, окружной скорости вращения бил ротора, размера выходной щели и, в меньшей степени, от текстурноструктурных свойств. Количество зрен пластинчатой формы возрастает с увеличением прочности породы и достигает максимальных значений при дроблении пород слоистой текстуры 6. При дроблении анизотропных горных пород на дробилках ударного действия с увеличением скорости вращения бил ротора содержание пластинчатых зерен уменьшается 7. В диапазоне скоростей от до мсек количество зрен лещадной и игловидной формы увеличивается незначительно. Таким образом, анализ известных литературных источников позволяет сделать вывод о приоритетном влиянии анизотропии горных пород на процессы разрушения, дробления и измельчения, направленных на регулирование технологических процессов с целью получения нерудных каменных строительных материалов с требуемой формой зрен. Отличительные особенности анизотропных пород обуславливают специфику свойств продуктов дробления. В первую очередь это относится к породам, имеющим сланцеватую слоистую, полосчатую текстуру, продукты дробления которых имеют, в основном, гладкую плотную поверхность и повышенное содержание зерен лещадной и игловидной формы. Форма зерен щебня и песка влияет на многие свойства этих материалов межзерновую пустотность, прочность по дробимости, изменение объема при увлажнении и др. Особенно заметно форма зерен заполнителя влияет на пустотность и показатель дробимости. Исследованиями установлено, что независимо от прочности щебня, межзерновая пустотность щебня в насыпном и виброуплотненном состоянии увеличивается с увеличением количества зерен лещадной и игловидной формы 9, 0. Пустотность щебня с зернами пластинчатой формы больше, чем щебня с зернами кубообразной формы на 9 в насыпном состоянии и на 9 в виброупло шейном состоянии 1. Показатель дробимости при этом повышается на 2. Следовательно, увеличение на содержания зерен лещадной и игловидной формы у однофракционного щебня повышается его пустотность и показатель дробимости. Поэтому без учета пустотности щебня показатель дроби мости не может бьггь объективней характеристикой его прочности. Насыпная плотность щебня, в основном, определяется его формой и истинной плотностью входящих в состав пород минералов. Наибольшее значение этого показателя у щебня из амфиболитов кгм3, минимальное у кварцевых порфиров и кварцитопесчанннков. При уплотнении различия уменьшаются 4, 5. Обращает внимание тот факт, что фракции 5 мм и мм по насыпной плотности и количеству зерен пластинчатой формы идентичны 6. Установлено , что при кратном замораживании и оттаивании пластинчатые зерна, имеющие более высокую удельную поверхность, быстрее разрушаются изза деформации поверхности и откола острых углов, чем кубовидные зерна. Поэтому бетонные конструкции, в которых содержится большое количество щебня неправильной формы будут разрушаться значительно интенсивнее при работе в условиях знакопеременных температур . Также установлено, что при содержании в щебне более пластинчатых зерен, его истираемость значительно возрастает , . Исследования показали, что зерна неправильной формы уменьшают прочность щебня, вызывая преждевременное разрушение дорожных одежд и железобетонных конструкций. Форма зерен заполнителей влияет на их сс1рсгацию при транспортных и погрузочноразгрузочных операциях причем с повышением содержания пластинчатых зерен сегрегация уменьшается 7. С увеличением количества пластинчатых зерен в щебне и песке увеличивается угол естественного откоса этого материала, что позволяет более эффективно использовать площади складских помещений и уменьшить расход материала при отсыпке высоких искусственных оснований. При этом повышается и критический угол наклона к горизонту ленточного транспортера.