ЗАПОЛНЯЮЩИЕ КОМПОНЕНТЫ В ИСК НА ОСНОВЕ ОРГАНИЧЕСКИХ ВЯЖУЩИХ ВЕЩЕСТВ

Для производства асфальтового бетона используются крупно- и мелкозернистые заполнители, т. е. щебень или гравий и песок.

Щебень изготовляют из прочных морозостойких невыветрелых горных пород магматического, осадочного или метаморфического происхождения, а также некоторых разновидностей атмосферных и прочных шлаков. Чаще других пород употребляют граниты, габ­бро, диабаз, базальт, андезиты, гнейс, трахиты, известняки и доло­миты. Предпочтительнее применять изверженные основные породы, а из шлаков — доменные и цветной металлургии, если последние не вызывают экологических сомнений в их качестве и составе. Не при­меняются горные породы выветрелые и затронутые выветриванием, со значительным содержанием глинистых примесей — мергели и мергелистые известняки, глинистые песчаники и глинистые сланцы. В щебне не допускается глинистых и пылеватых фракций свыше 2% по массе, тем более комков глины, суглинка и других загрязняющих веществ. Ограничивается применение метаморфических пород, так как кварцит нуждается в добавлении извести, цемента или других активизаторов, без которых он показывает слабое сцепление с биту­мом, а гнейсы и сланцы дают при дроблении в щебень повышенное количество плоской щебенки (лещадки), мрамор — дорогостоящий сырьевой материал, используемый в декоративном строительстве. Из осадочных пород распространены в производстве асфальтового бетона гравийные материалы в дробленом состоянии, из скальных пород — известняк.

Горные породы магматического и метаморфического происхож­дения принимаются с пределом прочности при сжатии в водонасы-щенном состоянии не менее 100 МПа, а осадочные породы и домен­ные шлаки — не менее 80 МПа. Для нижнего слоя дорожных покрытий требования к прочности камня снижаются на 20—25%. Важно, чтобы щебень был однородным по прочности и содержал щебенок пластинчатых (лещадки) и игольчатых (пальцы) с отноше­нием взаимно перпендикулярных измерений больше 2 не более 15% по массе для верхнего и 25% — для нижнего слоев асфальтового бе­тона в покрытии.

Независимо от происхождения горной породы щебень из нее должен выдерживать не менее 50 циклов испытания на морозостой­кость для верхнего и 25 — для нижнего слоев покрытия, причем по­теря в массе допускается соответственно не более 5 и 10%. Щебень должен быть по возможности кубической формы, что зависит не то­лько от структуры и сложения пород, но и от режима дробления камня. Рекомендуется двух- или трехступенчатое дробление с завер­шающим пропуском материала через щековую дробилку с шириной щели, равной максимальному размеру щебня. Крупность щебня обычно находится в пределах от 3—5 до 40 мм; для верхнего слоя покрытия она ограничивается более узким интервалом фракций.

Гравий, как правило, неоднороден по минералогическому соста­ву и вследствие гладкой поверхности или утраты своей свежести дает слабое сцепление с асфальтовым вяжущим веществом. Поэтому принято не менее 50% гравия дробить перед применением его в со­ставе асфальтобетона. Кремнистых частиц в щебне, полученном дроблением гравия, должно содержаться не более 25%, а зерен сла­бых пород — не более 10% по массе.

В целях обеспечения однородного гранулометрического состава щебень или дробленый гравий при хранении сортируется по фрак­циям: 20—40; 10—20; 5(3)—10 мм.

В соответствии с теорией ИСК допускается понижать предел прочности камня для заполнителя в асфальтовом бетоне. Минима­льный уровень ее зависит от расчетной прочности асфальтового вя­жущего вещества оптимальной структуры (R') при Б*/П, (где Б — количество битума, П — количество минерального порошка по мас­се), которая составляет верхний предел прочности камня. Нижний ее предел устанавливают по реальному отношению Б/П в асфальто­бетоне. И тогда требуется тщательная проверка асфальтового бето­на на полный комплекс показателей его физико-механических свойств. Переход к низкопрочным породам камня связан не с кажу­щимся упрочнением камня под влиянием органического вяжущего вещества, а со снижением внутреннего напряжения (релаксацией) в пленках битума или прослойках асфальтового вяжущего вещества. На щебень передаются пониженные напряжения по сравнению с ре­ально приложенными. По этой причине при низкой прочности кам­ня всегда предпочтительнее асфальтовые бетоны порфировой опти­мальной структуры, когда асфальтовяжущее вещество особенно рельефно выступает как матричная часть в виде каркаса.

Песок применяют природный и искусственного дробления; из природных песков — горные, речные, морские, озерные и др. Всегда желательно использовать пески с более остроугольными частицами, поэтому чаще — горные, предварительно разделенные по фракци­ям, а затем получаемые смешением отдельных фракций в определен­ных соотношениях (по массе), найденных опытным путем. Пески разделяют на две фракции: крупную и мелкую. За граничную фрак­цию при разделении песка принимается либо 1,25 мм, либо 0,63 мм в зависимости от крупности этого материала. Модуль крупности пес­ка должен быть по возможности выше 2,5; содержание зерен круп­нее 0,63 мм — не менее 50%. Но могут использоваться пески и сред­ней крупности с модулем крупности 2,5—2,0 с содержанием зерен крупнее 0,63 мм в количестве 35—50% по массе.

Дробленый песок получают из невыветрелых и, по возможно­сти, некарбонатных горных пород, или кристаллических металлур­гических шлаков, имеющих прочность не ниже прочности щебня, применяемого в асфальтовом бетоне. В дробленом песке рекомен­дуется иметь не менее 25% по массе фракции 0,63—2 мм, что регу­лируется добавлением высевок от отходов камнедробления. В про­цессе проектирования оптимального состава асфальтового бетона может быть обосновано применение некоторой доли мелких пес­ков с модулем крупности, меньшим 2,0. Максимальный размер зе­рен песка 3 или 5 мм. Гранулометрический состав песков опреде­ляют просеиванием через сита с размером отверстий 5; 2,5; 1,25; 0,63; 0,30; 0,14 мм.

Сквозь сито с отверстиями 0,14 мм (сито № 014) должно прохо­дить не более 15% принятой пробы. В песке не допускается комков глины, суглинков, а количество пылевидных, глинистых и илистых примесей допускается не более 3% от массы природного песка и не более 5% от массы дробленого песка. Эти требования стандарта проверяют методами отмучивания песка в воде.

Качество песков, особенно мелких, повышают предварительной физико-химической активацией. С этой целью производят механическое перемешивание песка с известью, вносимой в количестве 2,5—5% по массе. Такая операция неизбежно сопровождается осве­жением частиц песка без заметного их доизмельчения. Использова­ние активированного песка, по данным Л.Б. Гезенцвея, особенно целесообразно при производстве мелкозернистого (песчаного) асфа­льтового бетона.

В процессе перемешивания компонентов иногда вводят поверх­ностно-активные добавки в количестве 0,2—0,5% (редко до 1,0%) от массы минерального материала. Добавки могут быть: анионоактив-ными веществами — ферролигносульфонат, нафтенаты меди или алюминия; катионоактивными веществами — жирные высшие ами­ны, четырехзамещенные соли аммония, катонин и др.