Перспективы применения в строительстве дорог легкого пористого заполнителя

И. Ф. ШЛЕГЕЛЬ, к.т.н., Г. Я. ШАЕВИЧ, Л. А. КАРАБУТ, к.т.н., В. М. ТОНКИХ, инженер-химик, А. В. НОСКОВ, инженер-физик, А. Г. ШИШКИН, инженер-физик, Е. Б. ПАШКОВА, инженер-технолог. Омск

Лёгкий пористый заполнитель (ЛПЗ) является продуктом термического вспучивания гидратированного растворимого стекла. Технологический процесс получения материала состоит из следующих основных операций: приготовление смеси из раствора жидкого стекла и технологических добавок, частичной дегидратации полученной смеси, её грануляции и вспучивания гранулята.

В настоящее время себестоимость ЛПЗ составляет около 1350 руб./м3. (Для сравнения: стоимость вермикулита от 1342 руб./м3; стоимость перлита 920-1900 руб./м3).

Большой интерес вызвали исследования влияния вермикулитового песка на свойства битумов и асфальтобетонов [3]. Казалось невероятным, что 3% вермикулита могут оказать существенное влияние. Поскольку ЛПЗ является аналогичным материалом, возникает вопрос о возможности его применения для модификации органических вяжущих веществ и асфальтобетонов.

В качестве исходного использовался битум марки БНД 40/60, в который для приготовления битумоминеральной композиции вводился ЛПЗ. Как следует из приведённых данных, показатель вязкости соответствует требованиям ГОСТ №22245-90 при концентрации ЛПЗ от 1% до 3%, при этом оптимальное количество составляет 3%.

Снижение температуры хрупкости и увеличение температуры размягчения свидетельствуют о расширении рабочего температурного интервала, повышении теплоустойчивости органического вяжущего вещества.

Механизм этого явления пока не изучен, однако, по нашим представлениям, состоит в следующем. Взаимодействие пористых минеральных материалов с битумом сопровождается избирательным фракционированием компонентов битума; низкомолекулярная часть битума проникает через мелкие поры в глубь гранул. Вследствие этого битумные слои на поверхности минеральных зёрен оказываются более обогащёнными асфальтенами [4].

Таким образом, в случае применения пористых материалов адсорбционные слои битума на поверхности частиц несколько обедняются смолами и маслами. Битум становится более вязким по сравнению с исходным. Подобный эффект прослеживается при 0єС и может быть связан с особенностями строения минерального материала.

Задача, связанная с получением асфальтобетонов, способных одинаково хорошо противостоять образованию сдвиговых деформаций при высоких температурах и трещинообразованию при низких, достаточно сложна. Эта сложность обусловлена, прежде всего, тем, что применяемые в настоящее время асфальтобетоны способны в большей степени изменять свои свойства с изменением температуры. В связи с этим придание рассматриваемым материалам необходимых свойств при высоких температурах часто сопряжено с ухудшением их свойств при низких температурах. Поэтому одной из важнейших задач повышения качества асфальтобетонов является повышение его термостабильности [4]. Эта противоречивая задача успешно решается добавкой 3% ЛПЗ.

В таблице 3 представлены результаты испытания асфальтобетона, модифицированного этой добавкой. Испытания проводились на горячей мелкозернистой асфальтобетонной смеси типа Б с битумом БНД 40/60 на минеральных материалах (гранитный щебень фракции 5-15 мм, кварцевый песок, известняковый минеральный порошок, ЛПЗ), на стандартных цилиндрических образцах асфальтобетона по ГОСТ 9128-97.

Наилучшие результаты получены при добавлении легкого заполнителя в минеральную часть, т. к. в этом случае в процессе перемешивания с минеральными компонентами происходит более равномерное распределение заполнителя в асфальтобетоне. Наблюдается закономерное изменение плотности и водонасыщения асфальтобетона, модифицированного минеральной добавкой.

На рис. 3 показана зависимость предела прочности при сжатии образцов асфальтобетона от температуры при добавлении ЛПЗ в битум и минеральную часть. Добавление заполнителя в минеральную часть асфальтобетона способствует повышению трещиностойкости, что подтверждается понижением коэффициента трещиностойкости (Ктр = R0 / R50) /2/. По нашим предположениям и в соответствии с экспериментальными и теоретическими исследованиями /4/ при объединении битумов с карбонатными и основными минеральными компонентами в результате хемосорбционных процессов на границе раздела битум-минеральный материал возможно образование новых химических соединений, не растворимых в воде. Об этом свидетельствует повышение длительной водостойкости образцов асфальтобетона, модифицированного ЛПЗ.

Следует согласиться с авторами [5], что в случае использования вспученного минерального компонента в составе асфальтобетона присутствует демпфирующий эффект за счёт защемлённого воздуха.

Общепризнанно, что взаимодействие битума и минеральных материалов является решающим фактором структурообразования как в асфальтобетоне, так и в битумоминеральных системах. Необходимо более глубокое изучение данного вопроса.

Особая эффективность в составе асфальтобетона делает ЛПЗ незаменимым инструментом повышения качества дорожных покрытий.

Список литературы:

1. ФЕДОРОВ В. А. О некоторых свойствах стеклопора как теплоизоляционного материала. //Строительные материалы. № 5. 1982 г.

2. ГОРЛОВ Ю. П. Технология теплоизоляционных и акустических материалов и изделий. М.: Высшая школа, 1989 г.

3. АГЕЙКИН В. Н. Исследование влияния вспученного вермикулитового песка на свойства битумных композиций и асфальтобетона. // Строительные материалы. № 7. 2003 г.

4. ГЕЗЕНЦВЕЙ Л. Б. Дорожный асфальтобетон. М.: Транспорт, 1985 г.

5. СВИНТИЦКИХ Л. Е. Влияние дисперсности вспученного вермикулита на свойства битумного вяжущего и асфальтобетона. // Строительные материалы. № 9. 2004 г.

 
 
 
Баннер
Баннер
Баннер
Баннер
Закрыть

У нас новый сайт!

Вся актуальная информация на новом сайте!

idsmedia.ru

Перейти