Навигация:
ГлавнаяВсе категории → Экономия битума

Толщина битумных пленок на минеральных зернах различной природы и размера


Толщина битумных пленок на минеральных зернах различной природы и размера

Вначале битумом обволакивается мелкие зерна, так как на это затрачивается меньше работы из-за большей их адсорбционной способности, а затем крупные зерна. Поэтому в первую очередь в смесителе покрываются битумной пленкой частицы порошка, а в последнюю — зерна щебня.

Средняя толщина битумной, пленки в смеси взаимосвязана с количеством минерального порошка: с уменьшением его содержания толщина битумной пленки возрастает. Так, в результате обработки данных М. Дюрьеза было установлено, что при содержании 20% порошка в смеси средняя толщина пленки составляла 2,58 мкм; при 15%-3,18 мкм; при 10% — 4,2 мкм и в смеси без порошка — 18 мкм.

Как доказано экспериментами, практически невозможно найти толщину битумной пленки для смесей различной зернистости и с разным количеством минерального порошка.

Из приведенного следует, что модель распределения битума, в основу которой положено равномерное обволакивание! всех зерен одинаковой по толщине пленкой, недостаточно отражает действительность.

Предложена модель распределения битума в асфальтобетоне, основанная на положении, что толщина битумных пленок; па минеральных зернах взаимосвязана не только с природой и шероховатостью, но и с размером зерен.

По приведенной формуле можно определить толщину битумной пленки на минеральных зернах в смеси оптимальной гранулометрии, при которой формируется асфальтобетон с наибольшей прочностью и плотностью.

В асфальтобетоне между зернами неизбежно будут возникать капиллярные силы. Чем лучше смачивается минеральный материал вяжущим, тем больше капиллярные силы. С увеличением размера зерен эти силы также возрастают.

Толщина битумной пленки будет возрастать с увеличением шероховатости и размеров зерен. Так, минеральные зерна мельче 70 мкм представляют собой осколки минералов с гладкой поверхностью. Крупные зерна, как правило, полиминеральные. Поверхность крупного зерна изобилует выступами и углублениями. Выступы имеют острые и тупые углы. Форма и размеры углублений различны, но преобладают угловатые кратеры, в которых ширина больше высоты. Все это приводит к тому, что шероховатость отдельных крупных зерен бо.лыпе, чем мелких.

Обработка экспериментальных данных А. Ф. Лебедева по определению молекулярной влагоемкости, минеральных частиц различной крупности центрифугированием показала, что с увеличением размера зерен увеличивается толщина пленки молекулярной воды. При этом А. Ф. Лебедев выдвигает положение максимальная молекулярная влагоемкость почвы есть аддитивная (т. е. полученная путем сложения) функция механических элементов данной почвы. Полагаем, что эти положения верны для углеводородных жидкостей и для битума. Косвенно это подтверждается данными Д. Хвима, полученными при исследовании керосиноемкости минеральных материалов различной крупности.

Представленная в модели толщина битумной пленки в известной степени идеализирована. В действительности пленки на отдельных зернах могут иметь отличную от модельной толщину. Так, в точках соприкосновения зерен пленки могут быть деформированы прежде всего при уплотнении смеси катками. Толщина пленки на отдельных зернах неодинакова — в одной части зерна толще, а в другой тоньше. Поэтому закономерное распределение пленки обобщено не для отдельного зерна, а для группы зерен. Так как в асфальтобетонной смеси имеется большое количество зерен определенной группы, то статичен екая закономерность вполне обоснована.

Для подтверждения высказанных соображений о распределении битума в асфальтобетоне были проведены специальные исследования по следующей методике. Вначале приготовляли смесь наиболее мелкой фракции (до 0,071 мм) с битумом.

По размерам удельной поверхности компонентов смеси и оптимальному количеству битума в каждой смеси были вычислены толщины пленок на зернах.

Оптимальное количество битума уменьшается с увеличением размера частиц. Это Можно объяснить прежде всего уменьшением поверхности смеси. Так, удельная поверхность минерального порошка равна 500 м2/кг, минеральной части асфальтового раствора — 68,19, а асфальтобетона — 46,28 м2/кг,

Анализируя характер изменения толщины битумной пленки от размера частиц, можно выявить математическую зависимость между ними.

Таким образом, толщина битумной пленки возрастает с увеличением размера частиц по закону, весьма близкому к линейному. Это подтверждается высказанными теоретическими соображениями.

Однако гранитные частицы размером более 1,25 мм имеют большую толщину битумной пленки, чем известняковые, что обусловливается прежде всего более _развитой поверхностью зерен гранита, чем известняка.

Толщина битумной пленки на зернах взаимосвязана с вязкостью и структурой битума. Простые расчеты показывают, что пленка утоньшается с уменьшением вязкости битума в таком' же порядке, как уменьшается расход битума.

Если отнести оптимальное количество битума любой марки к наиболее распространенной, например БНД 90/130, то получим относительное изменение нормы битума в зависимости от его вязкости. Норма битума, необходимая для приготовления асфальтобетонной смеси на БНД 60/90, равна 1,05, на БНД 130/200-0,95, а на БНД 200/300 — 0,9 от нормы битума марки БНД 93/130.



Рис. 1. Зависимость толщины -битумной пленки от природы и размера зерен:
1 — известняк; 2 — гранит; 3 — природный кварцевый песок


Для проверки толщины пленок на зернах различных размеров, полученных расчетным путем, были проведены специальные исследования микроскопическим методом. Покрытые битумной пленкой Минеральные зерна, отобранные из асфальтобетонной смеси, помещали на предметное стекло, затем накрывали покровным стеклом. После этого под покровное стекло пипеткой вливали иммерсионную жидкость. Для исследования были приняты увеличения от 100 до 300. Толщины пленок замеряли по окулярной мерной сетке микроскопа МИН-8.

Из натурных измерений толщин пленок видно, что с увеличением размера зерен возрастают и толщины пленок. При увеличении размера зерна в 10 раз толщина пленки возрастает в 4-5 раз. Расчетные толщины пленок на зернах, как правило, ниже, чем полученные натурными измерениями. Совпадения значений толщин пленок, полученных приведенными способами, может и не быть. Расчетный способ дает среднюю статистическую толщину пленки на зернах, тогда как способ натурных измерений — наблюдаемые величины.



Похожие статьи:
Переработка старого асфальтобетона в стационарных установках

Навигация:
ГлавнаяВсе категории → Экономия битума

Статьи по теме:





Главная → Справочник → Статьи → БлогФорум