facebook
twitter
vk
instagram
linkedin
google+
tumblr
akademia
youtube
skype
mendeley
Wiki
Global international scientific
analytical project
GISAP
GISAP logotip

АЛЬТЕРНАТИВНОЕ ДИСПЕРСНОЕ ПОРИСТОЕ СЫРЬЕ ДЛЯ ДОРОЖНОЙ ОТРАСЛИ

Автор Доклада: 
Высоцкая М. А., Фёдоров М. Ю., Ядыкина В. В., Кузнецов Д. А., Коротаев А. П.
Награда: 
АЛЬТЕРНАТИВНОЕ ДИСПЕРСНОЕ ПОРИСТОЕ СЫРЬЕ ДЛЯ ДОРОЖНОЙ ОТРАСЛИ

АЛЬТЕРНАТИВНОЕ ДИСПЕРСНОЕ ПОРИСТОЕ СЫРЬЕ ДЛЯ ДОРОЖНОЙ ОТРАСЛИ

Высоцкая Марина Алексеевна, канд. техн. наук, доцент
Фёдоров Михаил Юрьевич, аспирант
Ядыкина Валентина Васильевна, д-р. техн. наук, проф.
 Кузнецов Дмитрий Алексеевич, канд. техн. наук, доцент
Коротаев Александр Павлович, канд. техн. наук
Белгородский государственный технологический университет им. В.Г. Шухова

 

Предложено использовать дисперсный минеральный порошок из перлита для приготовления органоминеральных смесей с высокими показателями теплостойкости.
Ключевые слова: асфальтобетон, минеральныйпорошок, теплостойкость, перлит, сдвигоустойчивость, асфальтовяжущее. 

Proposed to use mineral powder dispersion of perlite for the preparation of organic compounds with high heat resistance.
Keywords:asphalt, mineral powder, heat, perlite, sdvigoustoychivost, asfaltovyazhuschee

Начало третьего тысячелетия ознаменовалось резким повышением внимания многих ведущих государств к состоянию окружающей среды в планетарном масштабе. И это не удивительно, еще не создано общепринятых и достаточно эффективных стратегий и технологий, позволяющих поддерживать достигнутые темпы развития не только одновременно восстанавливая уже серьезно нарушенную экосистему, но и просто не провоцируя ее дальнейшее разрушение, а сроки надвигающихся экологических катаклизмов уже не так далеки и недосягаемы. Постепенно проблемы оздоровления экологической обстановки выходят на первый план, оттесняя даже экономические или социальные аспекты жизнедеятельности человечества, так как в конечном итоге все результаты «невнимательного» отношения к природной среде отражаются на человеке – его здоровье, трудоспособности, качестве и продолжительности жизни.

Сложившиеся тенденции просматриваются и в дорожном материаловедении, где наряду с основами получения высококачественных композитов и конструкций ключевые позиции занимают экономия материальных и рациональное использование энергетических и минеральных ресурсов. В связи с этим возникает необходимость комплексной реализации всех известных и оригинальных направлений в данной области, среди которых наибольшую популярность приобретает комплексное использование вторичного сырья.

Зачастую, использование при производстве строительных материалов и конструкций компонентов техногенного происхождения дает возможность реализовать некоторые их полезные качества, например такие, как энергетический потенциал поверхности, либо особенности строения кристаллической решетки и химического состава и получать продукцию с достаточно высокими физико-механическими и эксплуатационными характеристиками, а иногда, и с уникальными свойствами.

В связи с этим, представленные научные исследования, затрагивают вопросы использования в битумоминеральных композитах мелкодисперсного вторичного сырья и выполнены в разрезе актуального в последнее время исследовательского направления по изучению пористых минеральных материалов [1-3] и созданию асфальтобетонов на их основе.

Отправной точкой, спровоцировавшей выполнение настоящей работы, послужил следующий факт: с 2002 года в г. Старый Оскол Белгородской области, который и без того находится в регионе со значительной антропогенной нагрузкой на окружающую среду, начал функционировать цех по производству вспученного перлита, пригодного для строительных целей. Производство оснащено вертикальной печью современной конструкции производительностью 140 тыс. м3 в год, особенностью которой является работа на узкофракционированном сырье со строго регламентируемым соотношением гранул определенного размера. Хорошо отлаженная технология вспучивания позволяет получить минимальное количество пыли, не более 10% с размером частиц менее 0,16 мм [4]. Таким образом, на предприятии образуется около 14 тыс. ммелких фракций в год, относящихся к вспученным перлитовым порошкам, которые при рациональном подходе, который не всегда имеет место, могут использоваться только для тампонажных растворов. Дисперсная часть материала, образующаяся при получении фракционного перлитового сырья, была исследована на возможность ее использования в качестве минерального порошка для приготовления асфальтобетонных смесей. Ее характеристики представлены в таблице 1.

Очевидно, что дисперсный перлит по показателям свойств уступает традиционному известняковому наполнителю, однако он удовлетворяет всем требованиям, предъявляемым к минеральным порошкам марки МП-2 для асфальтобетонной смеси. Кроме того, к достоинствам вспученного перлита следует отнести низкую плотность, стойкость к гниению и характерное внутризерновое строение – совокупность тончайших пластинок, разделенных между собой защемленными воздушными слоями. Именно эти показатели должны будут оказать решающее влияние при формировании асфальтовяжущего – важнейшей структурной составляющей асфальтобетонов.

Таблица 1 - Показатели свойств минеральных порошков

Наименование показателя

Минеральный порошок

МП-2

МП-1

требования ГОСТ

перлит

требования ГОСТ

известняк

Зерновой состав, % по массе не менее:

мельче 1.25 мм

>0.315 мм

>0.071 мм

 

 

не менее 95

от 80 до95

не менее 60

 

 

100

96

85

 

 

 

не менее 100

не менее 90

от 70 до 80

 

 

100

96

86

Показатель битумоемкости, г

не более 80

77,90

-

68,09

Водостойкость образцов из смеси порошка с битумом, %

не менее

0,7

0,71

-

0,91

Пористость, %

не более 40

39,03

не более 35

28,75

Набухание образцов из смеси порошка с битумом, %

не более 3,00

2,45

не более 2,50

1,15

Влажность, % по массе

не более 2,50

0,48

не более 1,00

0,40

Согласно существующим теориям [5-6] и проведенным ранее исследованиям, посвященным использованию пористых минеральных порошков в составе асфальтобетонов, на основе дисперсного перлита возможно получение эффективных дорожных композитов, сохраняющих стабильность свойств как при высоких, так и при низких температурах эксплуатации.

Результаты проведенных исследований позволили установить, что гранулометрические составы наполнителей из перлита и известняка очень близки. Однако, при изучении удельной поверхности с использованием красителя метиленового голубого, определяющего ее с учетом пористости исследуемой поверхности, этот показатель у перлитового наполнителя оказался в 1,4 раза выше, чем у известнякового. На основании этого можно предположить, что на перлитовом наполнителе можно получить эффективное асфальтовяжущее вещество. Для этого с использованием битума марки БНД 60/90 и минеральных порошков из известняка и вспученного перлита были приготовлены и изучены образцы асфальтовяжущего, результаты испытаний которого представлены на рисунке.

Рис. Прочность при сжатии асфальтовяжущего в зависимости от содержания битума и вида минерального порошка при температуре испытания +50 оС (1), +20 оС (2), 0 оС (3).

Оптимальное содержание битума в асфальтовяжущем, приготовленном на известняковом минеральном порошке, составляет 19%, в то время как на перлите - 28%. Прочностные показатели систем, при оптимально подобранном количестве битума в составе асфальтовяжущих на известняковом и перлитовом наполнителях, при температуре испытания +500С близки между собой. В то же время, предел прочности при сжатии при 00С у композита на известняковом минеральном порошке на 23% выше, чем у приготовленного на перлите. Коэффициент теплоустойчивости составил для такой системы 0,55, в то время как перлитовый наполнитель увеличил его до 0,65. Это позволяет прогнозировать более широкий температурный диапазон, в котором асфальтобетонное покрытие с использованием перлитового минерального порошка при рациональном подборе асфальтобетонной смеси сможет сохранять работоспособность.

Экспериментальными исследованиями была доказана возможность синтеза не только асфальтовяжущего на основе перлитового наполнителя, но и мелкозернистых асфальтобетонов. Результаты представлены в табл. 2. В процессе исследования было установлено, что для приготовления асфальтобетона типа Г оптимального состава и свойств необходимо вводить в смесь минерального порошка из известняка 5%, в то время как перлитового наполнителя достаточно 3%.

Таблица 2 - Физико-механические показатели асфальтобетона тип Г

Наименование

показателей

Требования

ГОСТ

Вид минерального порошка

известняк

перлит

Содержание в смеси, %:

минерального порошка

до 12

5

3

битума

6-9

6,0

6,0

Предел прочности при сжатии, МПа при

20?С

50?С

0?С

не менее 2,2

не менее 1,4

не более 13,0

7,18

2,54

10,93

6,50

2,81

9,50

Водостой-кость

Кв

не менее 0,8

0,96

0,93

после длительного водонасыщения Кв15

не менее 0,7

0,87

0,80

Водонасыщение, % по объему

от 1,5 до 4,0

1,62

1,43

Остаточная пористость, % по объему

от 2,5 до 5,0

3,9

4,1

Теплостойкость R50/R20

-

0,35

0,43

ТрещиностойкостьR0/R50

-

4,46

3,38

При постановке эксперимента и подборе рецептуры смеси в качестве критерия оптимальности состава и свойств асфальтобетонных образцов принималось такое содержание перлитового минерального порошка, при котором количество битума в смеси приблизилось к контрольному на известняке без ухудшения свойств асфальтобетона.

Содержание дисперсного перлита в количестве 3% с точки зрения классического состава асфальтобетона позволяет не только приблизиться к контрольной рецептуре на известняке по содержанию вяжущего, что вполне объяснимо с позиции высокой удельной поверхности наполнителей, но и по ряду характеристик добиться улучшения показателей асфальтобетона, таких как прочность при 0?С и +50?С. При этом теплостойкость асфальтобетона, приготовленного на пористом наполнителе на 23% выше. Очевидно это объясняется еще одним достоинством вспученного перлита – низкой теплопроводностью, поэтому при содержании вспученного перлита композит прогревается медленнее за счет снижение теплопроводности всей системы.

Таким образом, использование в составах битумоминеральных композитов вспученного перлита в качестве минерального порошка не только возможно с точки зрения предъявляемых нормативными документами требований, но и способствует проявлению ряда полезных качеств. Асфальтовяжущее вещество и асфальтобетон с использованием пористого перлитового минерального порошка обладают повышенной тепло- и трещиностойкостью, удовлетворительной водостойкостью и сдвигоустойчивостью.

Несомненно, для масштабного внедрения в составы строительных материалов на основе органических вяжущих пористых мелкодисперсных наполнителей необходимо проведение целой серии дополнительных исследований, которые позволят оценить и классифицировать образующееся мелкодисперсное сырье и охарактеризовать область его применения. Но уже на основе существующих научных знаний можно заключить, что эти материалы позволяют получать эффективные асфальтобетоны, одновременно решая задачи утилизации мелкодисперсного техногенного сырья, что в свою очередь может снизить целый ряд экологических проблем, связанных с их хранением.

Литература:

  • 1. Свитницких Л.Е., Шабанова Т.Н., Клюсов А.А. Влияние дисперсности вспученного вермикулита на свойства битумного вяжущего и асфальтобетона // Строительные материалы. 2004. №9. С. 32 – 33.
  • 2. Борисенко Ю.Г., Борисенко О.А. Использование керамзитовой пыли в составе легких бетонов// Строительные материалы. 2007. №9. С. 48–49.
  • 3. Прокопец В.С., Надыкто Г.И. и др. Структурно-механические и деформативные свойства асфальтобетона на пористом заполнителе // Труды первого всероссийского дорожного конгресса. Москва, 28 – 30 января  2009г. С. 226 – 233.
  • 4. Наседкин В.В. Перлит как заполнитель легких бетонов // Строительные материалы.2006. №6. С. 70 – 74.
  • 5. Рыбьев И.А. Асфальтовые бетоны. – М.: Высшая школа. 1969. 399 с.
  • 6. Железко Т.В., Железко Е.П. Структура и свойства асфальтовяжущих // Изв. Вузов. Строительство. 1997. №3. С. 35–42.
7.66667
Ваша оценка: Нет Средняя: 7.7 (3 голоса)

Очень актуальная статья

Очень актуальная статья, как с точки зрения экологии, так и с точки зрения экономики, т.к. в настоящее время уделяется большое внимание разработке ресурсосберегающих технологий с использованием техногенного сырья.
Партнеры
 
 
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
Would you like to know all the news about GISAP project and be up to date of all news from GISAP? Register for free news right now and you will be receiving them on your e-mail right away as soon as they are published on GISAP portal.