Физико-химическая активация минеральных материалов

2.17. 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.

2.18. 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 16557-78.

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.

2.19. 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 рис.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.

2.20. 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 свойстваих 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 транспортныхсредств.

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

2.21. 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.