Роль битума в асфальтобетоне. Его взаимодействие с минеральными материалами.

Требования к материалам, применяемым для асфальтобетона.

Щебень

Для асфальтобетонных смесей применяют щебень из естественного камня, полученный дроблением горных пород, а также щебень из гравия, металлургических шлаков, соответствующих требованиям стандартов.

Щебень, полученный из магматических и метаморфических горных пород должен иметь прочность не менее 1000.1200 МПа, а осадочных карбонатных горных пород и металлургических шлаков - не менее80-100 МПа.Для нижнего слоя асфальтобетонного покрытия можно применять щебень из горных пород и металлургических шлаков прочностью не менее 60 МПа.

Показатель износостойкости щебня в полочном барабане -25.35%, содержание пыли и глины - не более 2%. Форма зерен щебня должна быть приближена к тетраидной и кубовидной, а поверхность - шероховатой.содержание лещадных и игловатых зерен ограничивается 15.25%. Морозостойкость щебня для верхнего слоя покрытия должна быть не менее 50 циклов, для нижнего - не менее 25.

Дробленый гравий должен содержать не менее 80% дробленых зерен. К нему предъявляются те же требования, что и к щебню из скальных горных пород.

Гравий

Для приготовления асфальтобетонных смесей допускается к применению гравий и песчано-гравийные смеси. Необходимо иметь ввиду что асфальтобетон с гравием вследствие окатанности зерен менее прочен и сдвигоустойчив при положительных температурах, чем асфальтобетон со щебнем.

Песок

Для приготовления асфальтобетона применяют средне- и крупнозернистые природные и дробленые пески и отсевы продуктов дробления горных пород и гравия, которые должны соответствовать требованиям ГОСТ 8736. Песок должен быть чистым и содержать глинистых частиц, определяемых методом набухания, не более 0,5.1% в зависимости от типа и марки асфальтобетона.

По прочности исходной горной породы дробленый песок делят на марки:1000, 800, 600 и 400.

Минеральный порошок

Минеральный порошок, входящий в состав асфальтобетонов, должен соответствовать требованиям ГОСТ 16557

Минеральный порошок получают размолом известняков, доломитов прочностью не менее 20 МПа. Карбонатные породы, используемые для получения минеральных порошков, не должны содержать глинистых примесей более 5%.

Битум

Марку вязкого битума, а также класс и марку жидкого битума выбирают в зависимости от вида асфальтобетона, климатических условий района строительства и категории дороги, а для холодного асфальтобетона – с учетом условий и сроков хранения смечи на складе.

Роль битума в асфальтобетоне. Его взаимодействие с минеральными материалами.

Равномерное распределение битума в асфальтобетоне решающим образом влияет на прочность, устойчивость и долговечность покрытия. В случае неполного покрытия минеральных зерен битумной пленкой из-за недостатка битума асфальтобетон разрушается во влажной среде вследствие проникания воды через открытые места на зернах под битумную пленку и вытеснение ее с поверхности. Избыток битума ухудшает равномерность распределения вяжущего в асфальтобетоне за счет иммиграции части битума при уплотнение смеси из зон повышенного напряжения и др.

Взаимодействие битума с минеральными компонентами в асфальтобетоне является определяющим в получении материала с заданными свойствами. При этом под воздействием битума и минеральных материалов понимаем весь комплекс процессов, происходящих при длительном контакте этих материалов. К ним относят : физические процессии, протекающие на границе раздела битум – минеральный материал; хемосорбционные процессы; фильтрацию битума и его компонентов внутрь минеральных зерен.

Физические свойства битума с минеральными материалами обусловлено способностью вяжущего адсорбироваться на поверхности минеральных зерен. В результате формируются адсорбционные слои (слои повышенной концентрации высокомолекулярных составляющих битума). Наряду с адсорбционным взаимодействием на границе битум – минеральный материал проявляют свое действие межмолекулярные силы минерального материала. Битум, попадая в зону их действия, претерпевает структурные изменения.

Химическое взаимодействие битума минеральным материалом приводит к образованию на границе раздела фаз новых химических соединений. Хемосорбционные процессы возникают при объединении минеральных материалов из карбонатных и основных горных пород с битумами, содержащими анионактивные поверхностно-активные вещества (нафтеновые, асфальтогенные кислоты и т.д.). Между известняком и битумом, содержащим, например, асфальтогеновые кислоты, происходит реакция с образованием кальциевых мыл. Так как это соединение нерастворимо в воде, битумные пленки, образованные на поверхности минеральных частиц, устойчивы к действию воды.

При объединении битума с кислыми минеральными материалами, богатыми кремнеземом, хемосорбционные соединения не образуются. Прочность сцепления битумной пленки с поверхностью минеральных частиц пониженная, особенно в присутствии воды, так как обусловлена лишь физической адсорбцией. Для образования химических соединения на границе битум – минеральный материал из кислых горных пород (гранит, песчаник) в битум вводят катионактивные ПАВ. Только в этом случае возможно образование химических соединений.

Фильтрация битума и его компонентов внутрь минеральных зерен зависит главным образом от их пористости. По макропорам внутрь зерен фильтруется объемный битум. Наличие микропор на поверхности зерен приводит к избирательной диффузией компонентов битума, заключающийся в следующем. Наиболее подвижный компонент битума – масла – проникают по капиллярам внутрь зерен на наибольшую глубину. Смолы из-за меньшей подвижности и большей активности проникают в зерна на меньшую глубину. Поверхностный слой битума на аких зернах обогащен асфальтенами. Взаимодействие пористых материалов с битумом приводит к тому, что битумные пленки становятся более жесткими и менее эластичными, а это ускоряет переход асфальтобетона в хрупкое состояние. При применение таких минеральных материалов вязкость битумов должна быть меньше на 10…15 %, чем битумов, применяемых в асфальтобетонах, минеральная часть которых состоит из плотных материалов.