Навигация:
ГлавнаяВсе категории → Дорожные одежды

Асфальтобетон на фосфорных шлаках


Асфальтобетон на фосфорных шлаках

Фосфорный шлак — кусковой материал серого цвета, кубовидной формы мелкокристаллической однородной структуры. Средняя плотность 2,70 г/см3. Обладает небольшой пористостью и малым водопоглощением, кислотостойкий, морозостойкий. С битумом дает удовлетворительное сцепление. Основными химическими компонентами являются окись кальция (51%) и окись кремния (40%). Содержание до 2% фосфорного ангидрида (Р205) обеспечивает устойчивость структуры шлака.

Фосфорные шлаки были проверены на пригодность для производства асфальтобетона К. П. Машиным. В мелкозернистой асфальтобетонной смеси количество дробленого фосфорного шлака принимали от 50 до 80%; песок природный; минеральный порошок— молотый жигулевский доломитовый; битум БНД 90/130 с температурой хрупкости по Фрасу —18 °С. Отношение битума к минеральному порошку в пределах 0,5—0,64.

По физико-механическим свойствам асфальтобетоны с содержанием фосфорного шлака 50—80% отвечают требованиям ГОСТ 9128—84. С увеличением количества щебня и высевок в составе пористость минерального остова уменьшается. Это, вероятно, объясняется тем, что в смеси увеличивается количество одномерного песка с 10 до 40%. Оптимальное количество битума в смеси с 80% фосфорного шлака составляет 6,0%, а с 50% — 7,5%. Водонасыщение асфальтобетона 1,9—2,6%. Наибольшей прочностью при 50 °С обладает асфальтобетон с максимальным количеством шлакового щебня и песка и достигает 2,1 МПа. Наименьшая прочность у образцов из смеси с максимальным количеством песка (40%) равна 1,1 МПа. Водостойкость асфальтобетона в составах, где больше шлакового щебня и высевок, выше, чем в составах с большим количеством песка. Остаточная пористость находится в пределах 4,5—4,8%. Прочность при 20 °С изменяется до 4,2 МПа для состава с 40% природного песка и до 5,1 МПа для состава с 10% песка.

Опыт применения фосфорного шлака завода Казахстана для производства асфальтобетона описан Л. И. Джулай. Производство щебня из огненно-жидкого шлака осуществляется по следующему технологическому циклу: электротермическая печь — литейные траншеи — дробильно-сортировочный узел. Структура щебня полнокристаллическая, плотного сложения.

Основной кристаллической фазой фосфорного шлака этого завода является псевдовдолластонит а—Ca0-Si02, выкристаллизованный в виде удлиненных призм. Кристаллы его идиоморфно ограниченные и находятся в тесном однородном переплетении. Содержание пседоволластонита достигает 60—65%. В качестве второй кристаллической фазы присутствует мелилит (20—25%), представленный окераманитом (2CaOMgO 2Si02) и большим количеством геленита (2СаО А1203 Si02). Стекло в шлаке заполняет незначительные промежутки между кристаллами псевдоволласто-нита. Химический анализ показал, что в шлаке преобладают два компонента — окись кальция и кремнезем, суммарное содержание которых 86—88%. Модуль основности немного более 1.

Шлак имеет устойчивую кристаллическую структуру, не подвержен силикатному, железистому и марганцевому распадам ввиду малого содержания окиси железа и закиси марганца, а также содержания Р205 более 0,25%, который является стабилизатором устойчивости. Фосфорные шлаки отличаются от доменных наличием фосфорного ангидрида и пониженным содержанием глинозема. Такие шлаки имеют слабые вяжущие свойства. Они почти не содержат окислов тяжелых металлов, характерных для металлургических шлаков, что также приближает их к естественным горным породам.

Физико-механические свойства литого шлакового щебня: истинная плотность 2,92 г/см3, средняя плотность 2,85 г/см3, пористость шлакового щебня в среднем составляет 1,1 —1,5%, что влияет на водопоглощение, но поскольку поры замкнутые и не сообщаются друг с другом, морозостойкость высокая (Мрз 100). Содержание зерен лещадной формы в щебне незначительное (3—10%)- В нем нет пылеватых частиц и других примесей. Марка щебня по дробимости при сжатии в цилиндре составляет 1200. Потеря в полочном барабане до 26%.

Высокое содержание в шлаке СаО (45—48%), пористость и шероховатая поверхность обеспечивают хорошее сцепление шлака с битумами: сцепление шлака в среднем на 7—10% ниже, чем у известняка, и на 30% выше, чем у гранита.

Мелко- и среднезернистые горячие, теплые и холодные асфальтобетонные смеси типов Б и В с использованием литого шлакового щебня имеют высокие прочностные показатели при различных температурах и достаточную водоустойчивость и набухание в соответствии с ГОСТ 9128—84 на асфальтобетонные смеси.

По свойствам литой шлаковый щебень фосфорного производства может быть широко использован в дорожном строительстве наравне с прочными горными породами, особенно в тех районах, где последние отсутствуют или имеют низкое качество.

В 1977 г. при реконструкции одной из автомобильных дорог в порядке опытно-экспериментального строительства на участке протяженностью 2 км была уложена горячая асфальтобетонная смесь, приготовленная на основе литого шлака. При реконструкции автомагистрали делали уширение проезжей части с 7 до 9 м, а также устраивали новое двухслойное асфальтобетонное покрытие. Нижний слой толщиной 5 см укладывали из крупнозернистого асфальтобетона с использованием дробленого галечника на двухслойное основание из гравийной смеси толщиной 32 см.

Верхний слой толщиной 4 см укладывали из мелкозернистого асфальтобетона типа В следующего состава (в процентах):

Асфальтобетонную смесь готовили в смесителях принудительного перемешивания. Температура смеси при выходе из смесителя составляла 150—160 °С, а в период укладки 140—150 °С. Качество перемешивания хорошее. В покрытие смесь укладывали асфальтоукладчиком Д-150-В. В качестве уплотняющих средств использовали дорожные катки самоходные с гладкими вальцами. Укатку начинали катком массой до 6 т по два—четыре прохода при температуре смеси 115—125 °С, затем слой смеси остывал до 100 °С и его укатывали тем же катком, а затем катком массой 15 т до полного уплотнения. После окончания уплотнения покрытие имело ровную и шероховатую поверхность, нормальные поперечные уклоны.

Нужно отметить, что асфальтобетонные смеси из шлаковых составляющих менее чувствительны к дозировке вяжущего, чем асфальтобетонные смеси на естественных каменных материалах, оптимальное содержание вяжущего для них составляет 5,5—6,5%•

Шлаковая асфальтобетонная смесь [18] отличается хорошей удобоукладываемостью, уплотняется несколько интенсивней и требует меньшего количества проходов катка. Наилучшее уплотнение шлаковых смесей достигается при 100—110 °С. Кроме того, такие смеси при одинаковом объеме в среднем на 650 кг легче, чем асфальтобетонная смесь из дробленого галечника.

После года эксплуатации провели обследование опытного участка, которое показало, что покрытие ровное, без видимых следов разрушения и шелушения; наплывов и сдвигов не наблюдается. Это свидетельствует о достаточно большом внутреннем трении смесей, обусловленных шероховатостью шлакового щебня и хорошим сцеплением его поверхности с вяжущим. На покрытии наблюдаются поперечные температурные трещины волосяного типа, расположенные на расстоянии 10—15 м друг от друга. Аналогичные трещины наблюдаются и на покрытии контрольного участка, построенного из традиционного каменного материала естественного происхождения (дробленый галечник) в тот же период строительства. На опытном участке хорошо сохранилась шероховатость поверхности, что можно объяснить высокой износостойкостью шлакового щебня. Вырубки, взятые из покрытия через год после эксплуатации, показали, что асфальтобетон под движением автомобилей доуплотнился, возросла его прочность.

Определение упругого прогиба дорожной конструкции по методике, рекомендуемой инструкцией ВСН 46-83, с применением про-гибомера конструкции МАДИ ЦНИЛ (при температуре покрытия 20 °С) показало, что на опытном участке £,упр=569 МПа и на контрольном участке £уПр=551 МПа.

Таким образом, полученные результаты подтверждают целесообразность применения щебня из литого фосфорного шлака при устройстве асфальтобетонных покрытий.

В Казахском филиале Союздорнии Л. И. Джулай и В. В. Антоновым были испытаны молотые фосфорные шлаки с целью использования их в качестве минерального порошка для асфальтобетона. Физико-химическую активацию порошков из гранулированных фосфорных шлаков осуществляли путем измельчения их в шаровой мельнице с добавкой активаторов, состоящих из битумов марок БНД 60/90, БНД 90/130 и поверхностно-активных веществ: хлопкового гудрона, карбоксиламина или БП-3, продукта на основе по-лиетиленполиамина и синтетических жирных кислот.

Общее количество активирующей смеси с приданием порошку гидрофобных свойств составляло 2,5% от массы размалываемого шлака. Горячие асфальтобетоны на этих порошках проявили свойства, сопоставимые с физико-механическими свойствами асфальтобетонов на основе стандартного активированного порошка. Не было обнаружено различия в качестве асфальтобетонов, приготовленных на основе порошков, активированных анионактивными и катионактивными поверхностно-активными веществами.

Авторами этой работы установлено, что асфальтобетоны на молотых активированных гранулированных фосфорных шлаках обладают достаточно высокой коррозионной устойчивостью в условиях низких температур и длительного воздействия воды, а также обладают высокой деформативной способностью. Опытными работами, выполненными в Казахском филиале Союздорнии, установлена возможность получения высококачественных асфальтобетонов на основе активированных порошков из гранулированных фосфор-пых шлаков. Замена известнякового порошка фосфорным дает экономический эффект до 1,5 руб. на 1 т асфальтобетонной смеси.



Похожие статьи:
Контроль качества облегченных покрытий

Навигация:
ГлавнаяВсе категории → Дорожные одежды

Статьи по теме:





Главная → Справочник → Статьи → БлогФорум