Результаты испытаний асфальтобетонных смесей

Для приготовления асфальтобетонных смесей могут быть использованы в качестве минерального порошка цементы с наименьшей активностью, (портландцемент марки не выше 400, шлакортландцемнт марок 300, 400).
Особенности применения цемента в качестве минерального порошка заключается в его минеральном составе, значительно отличающегося от минерального состава порошков из карбонатных горных пород. Минеральный порошок марки МП-1состоит в основном из минералов СаСО3, не вступающих в реакции гидролиза и гидротации.
Образование цементного клинкера происходит в зоне спекания вращающихся печей в интервале температур 1100-1500 градусов. В результате взаимодействия СаО свободных окислов и получение соединений силикатов алюминатов, ферритов кальция с образованием жидкой фазы до 15-30% и главнейших соединений в такой последовательности: 2СаОSiO2 (двухкальциевый силикат С2S), 3СаОAl2O3 (трехкальциевый алюминат С3А), 4СаОAl2OFe2O3 (четырехкальциевый алюмоферрит C4AF) и 3CaOSiO2 (трехкальцевый силикат С3S). В конечном продукте может содержаться небольшое количество (до 1,5%) избыточной свободной CaO или MgO.
В портландцементе содержание клинкерных минералов бывает: трехкальциевого силиката (C3S) 37-60%, двухкальциевого силиката (C2S) 15-37%, трехкальциевого алюмината (C3A) 7-15% и четырехкальциевого алюмоферрита (C4AF) 10-18%. Для замедления реакции схватывания цементного теста в результате образования гидросульфоалюмината кальция в цементный клинкер при помоле вводят до 3 % гипса (CaSO4 2H2O).
При взаимодействии цемента с водой возникают процессы гидратации (реакция, протекающая с присоединении воды) и гидролиза (реакции без распада вещества или с распадом его и образованием новых соединений).
Эти сложные процессы в общих чертах могут быть отнесены к следующим реакциям главнейших минералов. В процессе взаимодействия с водой трехкальциевого силиката происходит гидролитическая диссоциация по реакции: 3CaOSiO2+nH2O --2CaOSiO2 nH2O+Ca(OH)2.
Двухкальцевый силикат при взаимодействии с ограниченным количеством воды гидратируется по следующиму уравнению: 2СaOSiO2+nH2O - 2CaO SiO2 nH2O.
Трехкальциевый алюминат весьма быстро присоединяет воду по уравнению: 3CaOAl2O3+H2O - 3 CaOAl2O3 6H2O.
Поскольку в цементной смеси имеется гипс последний вступает в реакцию с гидротрехкальцеевым алюминатом, образуя труднорастворимое новообразование - гидросульфоалюминат кальция по следующему уравнению:
3CaOAl2O3 6H2O+3(CaSO4 2H2O)+19H2O - 3CaOAl2O3 3CaSO4 31H2O.
Четырехкальциевый алюмоферрит при взаимодействии с водой образует: 4CaOAl2O3Fe2O3+nH2O - 3CaOAl2O3 6H2O+CaOFe2O3 nH2O.
Таким образом, в асфальтобетоне с применением цемента в качестве минерального порошка, несмотря на наличие на их поверхностях структурированных пленок битума, при увлажнении могут происходить в какой-то мере реакции гидролиза и гидротации клинкерных минералов с образованием указанных новообразований. Исследование возможности протекания реакций гидролиза и гидротации клинкерных минералов в водонасыщенном асфальтобетоне, химического взаимодействия компонентов битума с цементом не проводились.
Для выяснения вопроса о возможности применения цемента в качестве минерального порошка в асфальтобетонных смесях необходимо провести комплексное исследование по решению следующих задач:
-изучение процессов взаимодействия портландцемента и шлакопортландцемента с компонентами битума и свойств асфальтовяжущего на их основе;
-обоснование оптимальной добавки цемента в минеральном порошке при его частичной замене;
-разработка рациональных составов асфальтобетонных смесей с применением цемента в качестве минерального порошка и с использованием минерального порошка с оптимальной добавкой цемента для устройства верхних слоев покрытий автомобильных дорог;
-исследование физико-механических характеристик, долговечности и коррозионной стойкости полученного асфальтобетона;
-подготовка нормативно-технической документации для внедрения в производство результатов работы;
-апробация результатов теоретических и лабораторных исследований в промышленных условиях.