10.1.4. Минеральные наполнители в качестве асфальтирующих добавок

Минеральный порошок получают путем измельчения известня­ков и доломитов, известняковых или доломитовых асфальтовых по­род и основных доменных шлаков. Породы камня используются с прочностью на сжатие не менее 20 МПа. Одной из основных качест­венных характеристик порошка служит тонкость помола. Необхо­димо, чтобы частицы мельче 0,071 мм содержались в порошке не ме­нее 70% по массе (при мокром рассеве). Через сито с отверстиями 1,25 мм порошок должен проходить полностью, а с отверстиями 0,315 мм — не менее 90% от массы порошка. Среди других требова­ний к качеству минерального порошка, используемого в производ­стве асфальтового бетона, следует выделить пористость в уплотнен­ном состоянии порошка под нагрузкой 30,0 МПа — не более 40% по объему. Она всегда возрастает с увеличением одноразмерности час­тиц. Коэффициент водостойкости образцов из смеси порошка с би­тумом — не менее 0,7—0,8. Показатель битумоемкости (ПБ) — не более 100 г. Определяют его по формуле: , где ρ_мп — истинная плотность порошка, г/см³; Q — количество порошка, г.

К важным показателям, влияющим на водостойкость, морозо­стойкость, долговечность и другие характеристики бинарной дис­персной системы, относят коэффициент гидрофильное™ порошка. Определяют его величину по формуле: К = V_В/V_K (для фракции 1,25 мм), где V_B и V_K — объемы, которые составляют навески мине­рального порошка после набухания в течение 3-х суток соответст­венно в воде и керосине. Величина К должна быть не выше 1. Кроме того, гидрофильность может оцениваться по скорости капиллярно­го насыщения водой, которая должна быть не более 0,75— 3,0 мм/мин, или по высоте подъема жидкости по трубке с порошком с определением краевого угла смачивания и др.

В заводских условиях минеральные порошки должны находить­ся в условиях, предохраняющих их от увлажнения и слеживаемости, так как они используются в сухом, рыхлом (без комков) состоянии. В них ограничивается содержание глинистых частиц пределом до 1,5%, определяемое по количеству оксидов железа и алюминия. Не­допустимы и другие загрязняющие примеси.

В качестве минеральных порошков допускается использовать другие породы, не содержащие глинистых примесей, а также основ­ные доменные шлаки.

10.1.5. Формирование асфальтового вяжущего вещества

При взаимодействии битумов и минеральных порошков типа ка­льцита, доломита, известняка с высоким положительным потенциа­лом и большим количеством адсорбционных центров в виде катионов Са²⁺ или Mg²⁺ происходит интенсивный перевод битума из объемного состояния в состояние диффузно-сольватированных оболочек. При таком структурировании образуются сравнительно прочные физиче­ские и хемосорбционные связи — своеобразные «анкерные» контакты, крепко удерживающие битумные пленки на поверхности частиц порошков. При применении этих порошков в асфальтовых бетонах целесообразно использовать битум высокой активности (см. 8.4).

При взаимодействии битумов и минеральных порошков типа кварца, каолинита, кремния, гранита и других аналогичных адсор­бентов с высоким потенциалом отрицательного знака в виде ионов кислорода О^2- происходит наименьшее снижение полярности фаз в битумоминеральной системе. Порошки этой группы при контакте с битумом вызывают отрицательную адсорбцию. Их роль ограничи­вается механическим заполнением микрополостей битумной про­странственной сетки. Пленки битума очень слабо удерживаются на поверхности частиц порошка единичными «анкерами».

Другие разновидности порошков с пониженным потенциалом отрицательного знака (типа полевых шпатов, слюды, роговой об­манки и т. п.) или с преимущественно нейтральной поверхностью частиц (типа талька, графита) занимают по активности при взаимо­действии с битумом как бы промежуточные положения.

К моменту выхода из смесительного аппарата перемешанного битумно-минерального вещества в основном заканчиваются процес­сы образования адсорбционных монослоев и диффузно-сольватиро-ванных оболочек, т. е. завершается микроструктурообразование. Оптимум содержания битума, характеризующийся сплошностью пленки минимальной толщины при минимальном количестве объ­емного битума в бинарной системе асфальтового вяжущего вещест­ва, устанавливается при проектировании оптимального состава.