2.6 Свойства активированного минерального порошка с разным составом активирующей смеси

Для получения наибольшего эффекта необходимо использовать для активации поверхности зерен вещества, позволяющие сблизить молекулярные свойства адсорбционного слоя и среды, которую должен наполнять порошок. Совершенно очевидно, что в данном случае функции такого вещества наилучшим образом выполняет битум.

Для этого на поверхности минеральных зерен должен быть создан тонкий слой высокоструктурированного битума. Этот слой представляет собой структурно- механический барьер, хемоадсорбционно связанный с поверхностью. Такой барьер возникает в результате физико-химического взаимодействия битума с введенными в него поверхностно-активными веществами с адсорбционными центрами на поверхности минеральных зерен. Химической фиксации битума должны способствовать , помимо хемоадсорбционных процессов, механо-химические превращения, протекающие на свежеобразованных поверхностях.

Таким образом, структурно- механический барьер образуется за счет химической адсорбции поверхностно-активных веществ и высокомолекулярных компонентов битума. Такой барьер может выполнять несколько функций:

1. Прежде всего, благодаря однородности молекулярных свойств адсорбционных слоев и дисперсной среды предельно облегчается смачивание дисперсных частиц битумом.

Лиофилизируя поверхность, структурно-механический барьер усиливает способность минерального порошка к коагуляционному структурообразованию. В результате повышения смачиваемости зерен минеральный порошок способствует переводу большей части битума в состояние сольватных оболочек ( по лиофилизованным участкам поверхности ). В таком состоянии битум прочнее, чем в объемном.

В связи с этим основная функция минерального порошка, как микронаполнителя битума, состоящая в том, чтобы переводить объемный битум в пленочное состояние, будет выполняться активированным порошком наиболее эффективно.

2. Присутствие структурно-механического барьера должно оказывать пептизирующее влияние на дисперсную систему: битум- минеральный порошок. Обычный, неактивированный порошок образует более или менее крупные агрегаты и присутствует в асфальтобетоне в виде таких агрегатов. Это способствует повышению пористости и битумоемкости асфальтобетона. В отличие от него активированный порошок в условиях хорошей смачиваемости битумом не должен образовывать агрегатов.

3. Наличие структурно-механического барьера, оказывающего экранизирующее действие, будет снижать или препятствовать избирательной фильтрации компонентов битума в поры минеральных зерен. Это позволит замедлить старение асфальтобетона.

4. Структурно-механический барьер сообщит поверхности зерен гидрофобные свойства, что существенно улучшит условия хранения и применения активированного минерального порошка. Это уменьшит агрегацию порошка в процессе хранения.

5. Благодаря отмеченным выше особенностям структурно-механический барьер предотвращает проникание влаги в минеральные зерна. Это позволит использовать в качестве минеральных порошков более широкий круг материалов, включая и недостаточно устойчивые.

Таким образом, применение активированных минеральных порошков оказывает существенное влияние на важнейшие структурно-механические свойства асфальтобетона.

К этому следует добавить, что для создания адсорбционных слоев битума на зернах порошка (в процессе физико-химической активации) возможно применение битумов с различными структурно- механическими свойствами в зависимости от требований, предъявляемых к асфальтобетону, и условий его работы. Это является важным дополнительным средством направленного структурообразования.

Выбор поверхностно-активных веществ осуществляется в зависимости от особенностей используемых минеральных материалов.

Оптимальное количество активирующей смеси зависит от свойств ее компонентов, особенностей используемых минеральных материалов, вида и назначения асфальтобетона. Нужно отметить, что количество активирующего вещества должно быть оптимальным не только из условия получения наилучших показателей физико-механических свойств асфальтобетона. Оно должно быть оптимальным и с точки зрения процесса активации порошка.

Эффективность обработки минеральных материалов различными активирующими смесями и ее влияние на свойства минерального материала рассмотрено ниже.

На ООО «ЕАБЗ» было приготовлено и исследовано несколько серий порошков, для активации которых применялись различные поверхностно-активные вещества (ПАВ) и битумы, причем варьировалось общее количество активирующей смеси (битум + ПАВ) и соотношение в ней между битумом и ПАВ.

В качестве исходного материала для приготовления минерального порошка использовался известняк Богдановического ЗАО «Известняк».

В состав активирующей смеси для одной серии активированных порошков входит поверхностно-активная добавка ТЖК, полученная в результате соединения талового пека и аминов.

Для активирующей смеси применялся битум БНД 90 / 130 ООО «Лукойл-Пермнефтеоргсинтез»

Свойства минерального порошка из известняка, обработанного активирующей смесью, состав которой: битум – 50%, ТЖК – 50%, но с разным ее количеством, приведены в таблице 2.13.

Таблица 2.13