Строительство асфальтобетонных дорог

 

     Испытывают  минеральные порошки и порошковые отходы по ГОСТ 12784-84

     Выбор минеральных порошков и их заменителей в зависимости от вида и марки смесей осуществляют в соответствии с ГОСТ 9128-84 и таблице 5.

     3. ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКАЯ АКТИВАЦИЯ МИНЕРАЛЬНЫХ МАТЕРИАЛОВ.

     Один  из способов улучшения свойств минеральных  материалов, входящих в состав асфальтобетонных смесей - их физико-химическая активация.

     Сущность  активации заключается в том, что процесс измельчения, дробления  или обдира зерен минерального материала  сопровождается обработкой смесью ПАВ  с битумом или другим активатором. Между ПАВ (или активатором) и  свежеобразованной минеральной поверхностью возникают прочные связи. В результате минеральная гидрофильная поверхность превращается в гидрофобную и условия взаимодействия ее с битумом улучшаются. Наибольший эффект достигается при физико-химической активации минеральных порошков, так как этот компонент асфальтобетонной смеси имеет наиболее развитую удельную поверхность (около 4000 см²/г) и является более однородным по химическому и минералогическому составам.

     Благодаря такому изменению свойств поверхности  зерен активированные минеральные порошки лучше смачиваются битумом и не смачиваются водой, не агрегируются при хранении и транспортировании, обладают пониженной пористостью и битумоемкостью.

     Высокое качество активированных, минеральных  порошков обеспечивает возможность  приготовления асфальтобетонов с повышенной плотностью, прочностью, водо- и морозостойкостью, а в некоторых случаях - с повышенной сдвигоустойчивостью и трещиностойкостью.

     Холодные  асфальтобетонные смеси на активированном минеральном порошке не слеживаются  при хранении; покрытия из таких смесей формируются быстрее под движением автомобилей.

     Расход  битума для приготовления таких  смесей на 10-20% меньше, чем смесей на неактивированном порошке.

     Применение  активированных минеральных порошков позволяет получить асфальтобетоны с наибольшим количеством замкнутых пор, что обусловливает более низкие водонасыщение при заданной остаточной пористость и водопроницаемость покрытия.

     Приготовление, укладку и уплотнение асфальтобетонных смесей на активированном минеральном  порошке осуществляют при сниженной (по сравнению со СНиПом) на 20°С температуре.

     Сырьем  для приготовления активированных минеральных порошков могут служить  отсевы, получаемые после первичного или последующих стадий дробления  карбонатных горных пород при  производстве щебня, или щебень, отвечающие требованиям ГОСТ 16667-78.

     Активирующая  смесь должна состоять из битума и  ПАВ анионного типа в соотношении, указанном в ГОСТ-16557-78. Общее количество активирующей смеси должно составлять 1,5-2,5% массы минерального материала.

     Производство  активированного порошка включает следующие процессы:

     - сушку минерального материала (сырья) в сушильных барабанах;

     - подогрев до рабочих температур битума и ПАВ;

     - приготовление активирующей смеси;

     - дозирование просушенного минерального материала и активирующей смеси;

     - перемешивание минерального материала с активирующей смесью в мешалках любого типа (предпочтительно в лопастных);

     - подачу минерального материала, объединенного с активирующей смесью, в помольную установку;

     - измельчение минерального материала до требуемой тонкости помола;

     - подачу готового активированного минерального порошка в накопительные бункеры или на склад (силосного или бункерного типа).

     Технологическая схема установки для приготовления  активированного минерального порошка приведена на рисунке 1.

     В комплект установок для производства активированного минерального порошка  могут также входить молотковые или валковые дробилки для предварительного дробления известнякового щебня  перед просушиванием. Необходимость  в них возникает, если измельчаемый материал обладает высокой прочностью.

     Для получения активированного дробленого гравия процесс дробления совмещают  с обработкой активирующей смесью. В результате избирательного дробления (в большей степени измельчаются слабые зерна) и обработки свежеобразующихся минеральных поверхностей активирующей смесью получается качественно новый материал, в котором изменены зерновой состав, форма зерен и свойства их поверхности. АБЗ необходимо дооборудовать специальными агрегатами для приготовления активирующей смеси и молотковой дробилкой, включаемой в общую технологическую схему приготовления асфальтобетонной смеси между сушильным барабаном и горячим элеватором.

     Для физико-химической активации продуктов  дробления гравия применяют смесь  битума с катионными ПАВ в соотношении 1:5 - 1:10; общее количество активирующей смеси составляет 1,5-2,5% массы гравия. 
 
 
 

     

     Рис. 1. Технологическая схема установки  для приготовления активированного минерального порошка:

     1 - транспортер для подачи отсева  или щебня в накопительный  бункер; 2 - накопительный бункер; 3 - транспортёр для питания сушильного  барабана; 4 - емкость для объемного  дозирования; 5 - сушильно-смесительный  агрегат; 6 - дозировочный бачок для активирующей смеси; 7 - транспортер для подачи материала в накопительный бункер; 8 - накопительный бункер; 9 - питатель; 10 - шаровая мельница; 11 - элеватор для готового минерального порошка; 12 - раздаточный бункер; 13 - шнек для загрузки транспортных средств. 

     Асфальтобетон, приготовленный с применением активированного  дробленого гравия, обладает более  высокой тепло-, водо- и морозостойкостью.

     Активация природного песка достигается обработкой его известью-пушонкой (активатором) в процессе механического воздействия в виброшаровых мельницах. Благодаря изменению формы зерен и активации вновь образующихся поверхностей взаимодействие активированных песков с битумом улучшается, и асфальтобетон на их основе отличается более высокой сдвигоустойчивостью и коррозионной стойкостью.

     Установку для активации песка комплектуют  из выпускаемых серийно агрегатов  и машин и включают в общую  технологическую линию для приготовления  асфальтобетонных смесей.

     4. ПОВЕРХОСТНО-АКТИВНЫЕ ВЕЩЕСТВА.

 

      Необходимым компонентом  асфальтобетонных смесей являются поверхностно-активные вещества. Добавки ПАВ позволяют улучшить сцепление битумов с поверхностью минеральных зерен, повысить качество асфальтобетонов и улучшить показатели технологических процессов приготовления, укладки и уплотнения асфальтобетонных смесей.

     Для приготовления асфальтобетонных смесей применяют ПАВ двух классов - катионные  и анионные.

     Из  катионных ПАВ используют соли высших первичных, вторичных и третичных  алифатических аминов, амидоамины, четырехзамещенные аммониевые основания; из анионных - высшие карбоновые кислоты, соли (мыла) тяжелых и щелочно-земельных металлов высших карбоновых кислот и т.п.

     В качестве ПАВ используют также некоторые  смолы твердых топлив.

     Класс ПАВ выбирают с учетом природы  и свойств, применяемых минеральных материалов и битума.

     Для улучшения сцепления неактивных битумов (кислотное число менее 0,7 мг×КОН/г) с минеральными материалами кислых пород (граниты, пески и т.п.) используют преимущественно катионные ПАВ. Возможно применение и анионных ПАВ типа высших карбоновых кислот, но при этом для подготовки поверхности зерен минерального материала к взаимодействию с анионными соединениями, содержащимися в битуме и введенными в него, применяют активаторы - известь или цемент.

     В случае применения активных битумов кислотное число более 0,7 мг.

 

     5. ПРИМЕР ИЗГОТОВЛЕНИЯ АСФАЛЬТОБЕТОННОГО ПОКРЫТИЯ.

     Берут и взвешивают 1 м³ щебня, т. е. материал наиболее крупных фракций; фиксируют полученный вес, который, предположим, составляет 1,6 т.

     В пустоты между отдельными щебенками  вводят песок в количестве 0,3 м³ и тщательно перемешивают смесь, пока она не примет прежний объем, т. е. 1,0 м³. При этом веса обоих компонентов складываются и суммарный вес полученной смеси составляет уже 2,1 т (вес 0,3 м³ песка - 0,5  т). 
В пустоты между отдельными частицами смеси щебня с песком вводят 0,1 м³ так называемого заполнителя (пылевидное вещество, например, асфальтовый порошок или мраморная мука) весом 0,15 т. После перемешивания полученной смеси общий объем ее остается неизменным, то есть 1,0 м³, а вес будет представлять собой сумму весов всех трех компонентов, то есть щебня, песка и заполнителя - 2,25 т. 
В только что полученной смеси уже не остается пустот, которые могли бы быть заполнены сухими минеральными компонентами; однако в ней все же еще есть пустоты, в которые можно ввести жидкий компонент, не изменяя при этом общего объема массы. В качестве такого жидкого компонента вводят (доведя его нагревом до жидкого состояния) битум (0,1 м³). Вес указанного количества битума 0,1 т, значит, общий вес смеси, состоящей из четырех компонентов (щебня, песка, заполнителя и битума), увеличивается на эту величину и составляет окончательно 2,35 т. 
На этом процесс заканчивается, и можно констатировать, что, сохраняя неизменным взятый для эксперимента объем (1,0 м³), добиваются того, что вес экспериментального вещества, составлявший первоначально 1,6 т, увеличился в конце концов до 2,35 т. Располагая несколькими отдельными компонентами, из которых каждый имел объемный вес не более 1,6 т/м³, получают в итоге вещество со значительно большим объемным весом, составляющим уже 2,35 т/м³. 
Разобранный пример схематически иллюстрирует процесс изготовления асфальтобетонной массы, которая в данном случае и представляет собой готовый продукт.

     Асфальтобетонная  установка, служащая для централизованного изготовления асфальтобетонной массы, обычно включает следующие основные элементы: 
1)  сушильный барабан для нагрева инертных компонентов - щебня и песка поточными или противопоточными горячими газами; 
2)  элеваторы (многоковшовые подъемники) - холодный для загрузки сушильного барабана и горячий для отвода нагретых инертных материалов к бункеру-накопителю; 
3)  грохот-сортировщик, распределяющий инертные материалы по фракциям перед поступлением их в соответствующие секции бункера-накопителя; 
4)  весы-дозатор, обеспечивающий выпуск материалов из бункера порциями,  точно соответствующими  рецептуре  смеси; 
5)  транспортер для подачи в смеситель или бункер-накопитель асфальтового  порошка-заполнителя (без подогрева); 
6)  бункер-накопитель для кратковременного хранения инертных компонентов перед их поступлением в смеситель; 
7)  битумное хозяйство, состоящее из битумохранилища, битумоварочного котла, насоса, битумного дозатора и битумопроводов; 
8)  паросиловое и нефтяное хозяйство для обеспечения горячим дутьем сушильного барабана и для привода всех движущих механизмов (последняя функция отпадает, если установка работает на электроэнергии); 
9)  смеситель, обеспечивающий интенсивное перемешивание нагретых инертных компонентов с заполнителем и битумом и выпускающий готовую массу через определенные промежутки времени; 
10) складское хозяйство (штабеля щебня и песка и средства внутреннего транспорта для подачи этих материалов на переработку). 
Пути движения составных компонентов асфальтобетонной массы при изготовлении на стационарной асфальтобетонной установке показаны на рис. 2.