Взаимодействие битума и минеральных материалов

В настоящее время улучшение свойств ряда природных и искусственных риалов химическим модифицированием является одним из важных направлений в развитии физической химии и технологии производства ряда материалов.

Модифицированием минеральных поверхностей предусматривается:

1. улучшение условий взаимодействия минеральных материалов с битумом (это позволяет улучшить важнейшие структурно-механические свойства асфальтобетона).

2. улучшение свойств битума в адсорбционных слоях и предотвращение

избирательной фильтрации компонентов битума в минеральный материал;

3. расширение ассортимента и улучшение свойств используемых минеральных материалов.

Наиболее благоприятным для химического модифицирования является

момент образования новых поверхностей, поскольку в этом случае возможно

использование особого энергетического состояния, присущего лишь свежеобразованным поверхностям. Оно резко изменяет реакционную способность поверхностей и способствует такому их взаимодействию с различными реагентами. используемых для модифицирования, которое невозможно при обычных условиях обработки материалов.

Взаимодействие битума и минеральных материалов

Взаимодействие битума и минеральных материалов является важнейшим фактором структурообразования в асфальтобетоне и в других битумоминеральных системах. С особенностями взаимодействия тесно связаны важнейшие свойства асфальтобетона:

• прочность в широком интервале температур;

• коррозионная устойчивость в изменяющихся влажностном и температурном режимах;

• интенсивность процессов старения;

• и так далее.

Под взаимодействием минеральных материалов и органических вяжущих веществ следует понимать весь комплекс процессов, происходящих при длительном контакте этих материалов.

К ним относятся:

• физическая адсорбция минеральной поверхностью слоя битума;

• хемосорбционные процессы, протекающие на границе раздела битум-минеральный материал;

• избирательная диффузия компонентов битума в минеральный материал, вследствие которой могут существенно изменяться свойства адсорбированного битума;

• изменение свойств минеральных материалов в результате их взаимодействия с битумом.

Коррозионная устойчивость асфальтобетонов

Важнейшим свойством асфальтобетона, предопределяющим долговечность этого материала, является устойчивость его структуры в усло­виях изменяющегося влажностного и температурного режима. Подобно большинству других пористых материалов, асфальтобетон разрушается главным образом, при длительном или периодическом увлажнении, а так же в результате попеременного замораживания и оттаивания. Раскли­нивающее действие водных пленок, разъединяющих минеральные зерна и отслаивающих битумные слои, усиливает разрушающий эффект.

Коррозионные разрушения асфальтобетонных покрытий обычно прояв­ляются в виде усиленного выкрашивания асфальтобетонных или мине­ральных частиц, приводящего к большому износу покрытия и образованию значительного количества отдельных разрушенных участков (выбо­ин).

Опыт эксплуатации асфальтобетонных покрытий показывает, что они особенно интенсивно разрушаются от атмосферной коррозии в период длительного увлажнения, а также во время оттепелей, которым предшествовало значительное количество знакопеременных колебаний температур.

На водо- и морозостойкость асфальтобетона большое влияние оказы­вают:

- плотность,

- однородность структуры,

- водопроницаемость асфальтобетона, а также

- характер имеющихся в нем пор,

- характер адгезии битума к поверхности минеральных зерен,

- водо- и морозостойкость используемых минеральных материалов,

- интенсивность процессов старения асфальтобетона.

Влияние процессов старения: Покрытие, сделанное из асфальтобетонной смеси, приготовленной с нарушением температурного ре­жима (превышение t, длительный нагрев битума) быстрее теряет коррозионную устойчивость.

При прочих равных условиях склонность к хрупкому разрушению, воз­растающая по мере старения асфальтобетона, способствует его коррозии. Наиболее важным проявлением старения является снижение водо- и морозостойко­сти покрытия. Именно этим и объясняется, что покрытие, сделанное из асфаль­тобетонной смеси, приготовленной с нарушением температурного режима (превышение допускаемой температуры, длительный нагрев битума) быстрее теряет коррозионную устойчивость. Помимо повышения хрупкости битума, вызванной его перегревом, в подобном асфальтобетоне интенсивней протекают процессы старения и во время эксплуатации покрытия. На таких покрытиях иногда через 1-2 года наблюдается быстрое выкрашивание.

Влияние производственных факторов

Коррозионная устойчивость покрытия зависит от условий производства работ. При работе в сырую погоду асфальтобетонная смесь впитывает в себя значительное количество влаги, понижающей водостойкость покрытия. Осо­бенно отрицательно влияет влага на качество покрытия, уложенное в период осенних дождей.

Недостаточно просушенные минеральные материалы к моменту их объединения с битумом также снижают коррозионную устойчивость асфальтобето­на. Особенно это ощущается при использовании влажных известняков, большая пористость которых способствует и высокой влагоемкости. Просушивание влажного известнякового щебня и высевок в сушильных барабанах асфальтобе­тонных смесителей в осеннее время часто не приводит к полному удалению влаги. Дефекты в битумных пленках, покрывающих подобные минеральные зерна, снижают водо- и морозостойкость асфальтобетона.

При производстве работ в неблагоприятных погодных условиях особенно эффективно применение добавок поверхностно-активных веществ. В их при­сутствии существенно облегчаются условия смачивания битумом минеральных поверхностей и взаимной упаковки минеральных зерен. Это способствует улучшению структуры асфальтобетона.