Кинетика формирования структуры асфальтобетона в процессе изготовления и уплотнения смеси

Формирование структуры асфальтобетона начинается на стадии приготовления. Горячий битум обволакивает поверхность каменных материалов. Смачивание (обволакивание) поверхности каменных ма­териалов битумом зависит от его активности, вязкости и наличия ПАВ. При обволакивании материалов битумом происходит физическая и химическая адсорбция компонентов вяжущего с активными центрами подложки.

При соприкосновении битума с каменным материалом наряду с адсорбцией могут происходить и другие сорбционные процессы, такие как проникновение битума или некоторых его компонентов в глубь минерального материала при наличии микропор (адсорбция).

В пористых материалах, с одной стороны, концентрируется значительное количество смол в поверхностных микропорах, а часть масел за счёт избирательной диффузии проникает внутрь материала. Этот процесс, начинающийся во время объединения минерального ма­териала с битумом, продолжается затем в асфальтобетоне длитель­ное время. Наибольшей поглощающей способностью характеризуются мине­ральные порошки и золошлаковые материалы. В результате поглоще­ния легких фракций микропорами минерального материала изменяются свойства системы битум - минеральный порошок, старение битума протекает более интенсивно. При этом расход битума увеличивает­ся в среднем на 2% к объему всей смеси. С целью снижения старе­ния битума при использовании пористых материалов применяют менее вязкие битумы.

При наличии пористых минералов процесс старения битума происходит более интенсивно, да и его расход выше.

Взаимодействие битума и минеральных материалов является решающим фактором структурообразования в асфальтобетоне и в других битумоминеральных смесях. С особенностями взаимодействия тесно связаны важнейшие свойства асфальтобетона: прочность в ши­роком интервале температур, коррозионная устойчивость, интенсив­ность процессов старения и др.

Влияние производственных факторов на формирование структуры асфальтобетона

Температурный режим приготовления асфальтобетонной смеси определяется

1. классом и маркой применяемого битума;

2. погодными ус­ловиями;

3. влажностью минеральных материалов.

Основной фактор, определяющий минимальную температуру асфальтобетонной смеси, придание битуму требуемой вязкости, необходимой для хорошего обволакивания минеральных зерен и обеспечивающей надлежащую подвижность асфальтобетонной смеси при ее распределении и уплотне­нии. Температура более высокая, чем та, при которой достигается оптимальная вязкость битума, является неоправданной, поскольку приводит к старению битума и изменению микроструктуры асфальтобетона.

Объединение минеральных материалов с битумом

Основные требования, предъявляемые к процессу перемешивания следующие:

1. равномерное распределение всех ее компонентов;

2. улучшение соотношения количеств адсорбционного и свободного битума;

3. возможно более полное покрытие поверхности минеральных ма­териалов битумом. Исследования показывают, что при обычно приме­няемых методах перемешивания до 20-25% поверхности минеральных частиц остается не покрытой битумом, в первую очередь минерального порошка;

4. максимальное вовлечение в "активную работу" в асфальтобето­не наибольшего количества минеральных частиц, особенно мелких зерен минерального порошка. При недостаточном перемешивании большое количество мелких частиц присутствует в смеси в агрегированном состоянии и не выполняет, таким образом, своего основного назначения в асфальтобетоне. Распределение битума более тонкими слоями и уменьшение коли­чества свободного битума наряду с повышением суммарной поверхнос­ти минерального порошка (за счет его дезагрегазации) увеличивает прочность и теплостойкость асфальтобетона. Уменьшение толщины битумных слоев и количества свободного битума способствует и наи­большему сближению минеральных частиц в процессе уплотнения, что приближает структуру асфальтобетона к контактной.

При плохом перемешивании значительная часть битума сосредо­точена в виде отдельных скоплений, заполняющих пространство меж­ду минеральными частицами. Минеральные частицы, особенно мелкие, образуют при этом более или менее крупные агрегаты.

Тщательное перемешивание является единственным фактором, обеспечивающим равномерное распределение битума в асфальтобетон­ной смеси. Интенсификация перемешивания способствует снижению количества битума в смеси. Для каждого смесителя и типа смеси определяется опытным путем оптимальное время перемешивания.