Щебеночно-мастичный асфальтобетон с применением отходов металлургического завода

Размещено на http://www.allbest.ru/

Таразский государственный университет им. М.Х. Дулати

Щебеночно-мастичный асфальтобетон с применением отходов металлургического завода

УДК 665.45

Докт.техн.наук Ш.Ж. Суранкулов

Б.Н. Садыков

Тараз

Аннотации

Приведены результаты разработки составов щебеночно-мастичного асфальтобетона на основе доменного шлака металлургического завода. В качестве стабилизирующей добавки использовано асбестовое волокно.

МЕТАЛЛУРГИЯ ЗАВОДЫ ?АЛДЫ?ТАРЫНАН ДАЙЫНДАЛ?АН ША?АЛ-МАСТИКАЛЫ АСФАЛЬТТЫ БЕТОН

Техн. ?ыл. докт. Ш.Ж. Суранкулов

Б.Н. Садыков

Ма?алада металлургия шлагынан ша?ал-мастикалы асфальтты бетон ??рамын аны?тау н?тижелері келтірілген. М?нда реттеуші ?осымша ретінде асбест ?ндірісіні? ?алды?ы ?арастырыл?ан.

THE BALLASTU-MASTIC ASPHALT CONCRETE ON BASSIS OF SOLID PHOSPHORUS BALLASTY

D.t.s. Surankulov Sh. Zh

Sadykov B.N.

In the articl the results of the elaboration of the ballasty-mastic asphalt concrete compound from the phosphorus industries nastes are conduced with domain slag on the metallurgical factory. By the nay the phosphorus ballasty comes into the quality of the filling, and mineral resources. Stabiliring addition serves as asbestos fibre.

На сегодняшний день технология обустройства верхних слоев дорожного покрытия щебеночно-мастичным асфальтобетоном является наиболее перспективной, так как он обладает более высокой устойчивостью к различным разрушающим воздействиям, деформации, колееобразованию, следовательно, он более долговечен, чем покрытия из других марок асфальта.

Кроме того, покрытия из ЩМА превосходят покрытия из других марок асфальта по ряду важнейших эксплуатационных характеристик, напрямую влияющих на безопасность и комфорт, а именно: высокая прочность; повышенный коэффициент сцепления; повышенная трещиностойкость; низкий уровень шума. Эти преимущества в наибольшей степени проявляются на влажном покрытии, когда это особенно важно.

Преимущества ЩМА перед другими марками асфальта в большой степени обусловлены присутствием в составе смеси большего количества каменного материала - щебня и минерального порошка /1/. При движении транспорта зерна крупных фракций щебня контактируют между собой, и нагрузка равномерно распределяется на значительной площади покрытия, таким образом, предотвращается неравномерный износ покрытия и образование колеи. В то же время мелкие фракции щебня вместе с песком и минеральным порошком, смешавшись с битумом, образуют «мастику», заполняющую поры покрытия, придавая ему прочность и препятствуя попаданию воды и разрушению покрытия. Кроме состава смеси немалую роль играет прочность и геометрическая форма самого щебня, а также его гранулометрический состав. Для ЩМА применяется щебень из твердых горных пород, кубовидной формы, узкого диапазона размера зерен. с рецептурой смеси.

Для предотвращения стекания битума из смеси ЩМА при транспортировке и укладке, и обеспечения однородности применяются специальные стабилизирующие добавки. Они изготавливаются из различных волокон (целлюлоза, полимерное волокно, минеральное волокно и т.п.) и, равномерно распределяясь в смеси при перемешивании, выполняют функцию микроскопического каркаса, армирующего битум и предотвращающего его стекание из готовой смеси.

Нами была использована в качестве стабилизирующей добавки отход асбестовой промышленности. Добавка изготавливался из минерального волокна обладающий рядом существенных преимуществ перед аналогичными продуктами:

· Высокая термостойкость (до 700^оС). Волокно не обгорает, не оплавляется и не теряет своих свойств под воздействием температуры, что дает возможность применения меньшего технологического контроля над температурой при смешивании с разогретым каменным материалом.

· Высокая прочность волокна на разрыв придает повышенную прочность асфальтобетону.

· Способность волокна пушиться на более мелкое, а не истираться в пыль улучшает армирующие свойства добавки.

Являясь неорганическим веществом, асбестовое волокно не подвержено воздействию сырости, бактерий, грибков и грызунов, благодаря чему нет необходимости сооружать специальные отапливаемые склады для его хранения.

Основной задачей данного исследования - получить модифицированный асфальтобетон (ЩМА) из отходов промышленности. В качестве заполнителя использованы щебень из доменного шлака Таразского металлургического завода фракции 5-20 мм, в качестве наполнителя - шлак фракции 0,14-5 мм, в качестве минерального порошка -смесь шлака фракции менее 0,14 мм с известью до 3%, а в качестве вяжущего использован битум БНД 60/90. Использована в качестве стабилизирующей добавки - асбестовое волокно - отход асбестовой промышленности.

На Таразском металлургическом заводе введен в строй комплекс по переработке отвальных шлаков, главной продукцией которого является концентрат металлического железа. Шлак при этом перерабатывается дроблением, образуя многокомпонентный по гранулометрии шлаковый щебень.

Химический состав шлака (в % по массе): MgO. -- 12,51%, СаО -- 30,98%, ТiO₂, -- 9,07%, SiO₂, -- 25,06%, МnО-- 0,53%, А1₂0₃ -- 15,41%, FeO -- 1,93%, V₂0₅ -- 0,21%; сера сульфатная -- 1,13--0,95% (в пересчете на S0₃); сера сульфидная -- 0,13-0,1% (в пересчете на S0₃). Суммарное содержание в шлаке сернистых и сернокислых соединений в пересчете на S0₃ не превышает величин, допустимых ГОСТ (согласно ГОСТ 5578-94 содержание сернистых и сернокислых соединений не должно быть более 4,5%) по массе).

Минералогический состав шлака (в % по массе): псевдоволластонит -- бCS -- бСаО Si0₂ ? 2,5; анортит -- СаО А1₂0₃ 2SiO, ? 2,5; геленит -- 2Са0 MgO SiO₂, ? 10; монтичелит -- CaO MgO Si0₂ ? 10; мервинит -- ЗСаО MgO 2Si0₂ ? 10; ранкинит -- ЗСаО 2Si0₂ -- следы; мелилит (твердый раствор 2СаО Al₂0₃ SiO₂, -- 15% + 2СаО MgO 2SiO₂, -- 85%) ? 65%.

Все минералы шлака являются стабильными, не подвержены распаду, не вступают во взаимодействие с компонентами портландцемента. Это позволяет прогнозировать высокую устойчивость и большую долговечность самого шлака и бетона, приготовленного на щебне из этого шлака. Определение устойчивости шлака к распадам различных типов подтверждает этот прогноз. Потеря массы при определении стойкости против распадов по ГОСТ 5578-94 составила следующие величины: железистый распад -- потери -- 0,39% по массе (по ГОСТ -- не более 8%); силикатный и сульфатный распады -- практически отсутствуют.

Зерновой состав щебня мелкой фракции приведен в табл. 1. Средняя плотность зерен шлака -- 2,46 г/см³.

Таблица 1 - Зерновой состав щебня

Насыпная плотность шлака мелкой фракции:

- фракция менее 5 мм (песок) -- 1,49;

- фракция более 5 мм (щебень) -- 1,44.

Пустотность шлака мелкой фракции -- 41,5.

Проверена также радиоактивность шлака и щебня из него. Удельная эффективная активность естественных радионуклидов в щебне из шлака по ГОСТ 30108-94 приведена в табл. 2.

Таблица 2 - Концентрация естественных радионуклидов в шлаке

Средняя активность 53,67 Бк/кг (по ГОСТ А_эфф до 370 Бк/кг соответствует 1 классу материала, пригодному для всех видов строительства). щебеночный асфальтобетон шлак

ЩМА готовили по следующей схеме: предварительно отдозированную смесь, состоящую из заполнителя и наполнителя нагревали до температуры 140-160°С, а затем туда вводили стабилизирующую добавку с минеральным порошком, производя «сухое» перемешивание в течение 15-20с. При последующем перемешивании смеси с битумом стабилизирующая добавка равномерно распределяется в объеме асфальтового вяжущего вещества.

По результатом лабораторных исследовании по стандартной методике определены физико-механические характеристики образцов щебеночно-мастичного асфальтобетона из отходов промышленности. В таблице 3 приведены качественные показатели ЩМА покрытий.

По всем показателям покрытия из ЩМА изготовленные из отходов промышленности полностью соответствуют ГОСТу 31015-2002 - «Смеси асфальтобетонные и асфальтобетон щебеночно-мастичные».

При укладке ЩМА важно строго соблюдать технологию, а именно, смесь должна укладываться горячей (не ниже 140^оС), недопустимо переуплотнение покрытия. При соблюдении технологии на всех этапах производства и укладки, ЩМА проявит все положительные свойства.

Дополнительным удобством в применении данного покрытия является увеличенный межремонтный срок, что облегчает дорожную обстановку в период проведения ремонтных работ.

Таблица 3 - Механические характеристики приготовленных асфальтобетонов.

Таким образом, анализ полученных данных показывает, что разработанные составы ЩМА из доменного шлака металлургического завода и асбестового волокна полностью соответствует требованиям нормативных документов на асфальтобетоны и значительно превышают показатели традиционных асфальтобетонов. А с введением стабилизирующей добавки асбестовое волокно содержание битумного вяжущего в смеси стабилизируется, то есть предотвращается его отслоение и стекание с поверхности зерен щебня при высоких технологических температурах приготовления, хранения, транспортирования и укладки.

Литература

1. Асматуллаев Б.А., Бакунович А.Б., Умирбаев Н.Б. Опыт и перспективы применения в покрытиях щебеночно-мастичных асфальтобетонов. //Транспорт и дороги Казахстана №2(24) 2006.

Размещено на Allbest.ru