WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

загрузка...
   Добро пожаловать!

Pages:     | 1 | 2 || 4 |

водой

толуолом

Кварц

механический

104

66

1,55

электроимпульсный

78

69

1,13

Гранит

механический

170

57

2,98

электроимпульсный

160

80

2,00

Порфирит

механический

219

165

1,33

электроимпульсный

127

126

1,01

При электроимпульсном дроблении горных пород в водных растворах поверхностно-активных веществ достигается более интенсивное взаимодействие битума с вновь образованной поверхностью заполнителя, включая химическое взаимодействие, по сравнению с обычной обработкой минеральных материалов аналогичными поверхностно-активными веществами.

При дроблении горных пород происходит разрушение кристаллических зёрен и вследствие разрыва межатомных связей в кремнекислородных тетраэдрах образуются нескомпенсированные валентности с разноименным зарядом. При электроимпульсном дроблении горных пород в углеводородных жидкостях (керосин, соляровое масло) под воздействием высокой температуры и давления в канале пробоя происходит их разложение на летучие компоненты, углерод и продукты уплотнения среды (карбены, карбоиды), которые вступают во взаимодействие с химически активными валентностями и кислородом атома кремния кварца. Наиболее вероятно присоединение молекул углерода. При последующем адсорбционном взаимодействии с битумом в толуольном растворе интенсивнее будет адсорбироваться толуол. С увеличением концентрации битумно-толуольного раствора увеличивается недостаток растворенного вещества в поверхностном слое и возрастает оптическая плотность раствора. Изотермы соответствуют отрицательной адсорбции для всех используемых углеводородных жидкостей. Эксперименты, при дроблении в этих жидкостях подтвердили, что при известных закономерностях повышается производительность процесса электроимпульсного дробления, но они были проведены не для технологического использования, а для научных целей. Однако нами предложено введение операции предварительной выдержки исходного материала в углеводородных жидкостях и их последующее электроимпульсное дробление в воде. Изотермы адсорбции битума на поверхности заполнителя, при электроимпульсным дроблении после предварительной выдержки исходного материала в керосине, имеют значительную крутизну подъема, что свидетельствует об интенсивном протекании процессов взаимодействия данной поверхности с битумом. Из-за присутствия углеводородной жидкости только в микротрещинах исходного материала и в верхнем слое рабочей среды дробления при электрическом пробое каменного материала вместо углерода возможна физическая адсорбция на получаемом продукте легко замещаемых углеводородов, которые при последующем контакте с битумом замещаются на более активные его составляющие, такие как смолы и асфальтены. Кроме того, увеличивается производительность процесса дробления на 15 %.

Из широких фракций битума для заполнителей, как механического способа дробления, так и электроимпульсного, наиболее адсорбируемыми являются асфальтены, затем смолы, но интенсивность адсорбции асфальтенов и смол на продукте электроимпульсного измельчения выше. Адсорбция масел (рис. 5) на кварце механического измельчения при малых равновесных концентрациях низкая, но затем резко возрастает, постепенно стабилизируясь.

Рис. 5. Изотермы адсорбции фракций битума на кварце механического дробления

Такой ход изотерм характерен для адсорбентов с микротрещиноватой структурой. Масла, с меньшей молекулярной массой (670) по сравнению с асфальтенами (1595), но более подвижные, при контакте с поверхностью материала, сперва устремляются в микротрещины, и после их заполнения адсорбируются на поверхности. Большая адсорбционная ёмкость поверхности заполнителей механического измельчения, обусловлена микротрещиноватостью, повышающей общую удельную поверхность материала.

Сравнение адсорбционной активности узких фракций внутри одной группы показало, что наиболее адсорбируемыми являются циклогексан-нерастворимые асфальтены Ан и спиртобензол-растворимые смолы С-4.

Адсорбция асфальтенов Ан и смол С-4 на поверхности порфирита носит ярко выраженный характер (рис. 6). При нулевой равновесной концентрации адсорбция смол С-4 на порфирите механического и электроимпульсного измельчения составляет 0,075 и 0,082 мг/г соответственно, что указывает на химическое взаимодействие смол С-4 с минеральной поверхностью, причем на поверхности заполнителя электроимпульсного измельчения процессы взаимодействия органического вяжущего с минеральной поверхностью протекают более интенсивно.

Рис. 6. Изотермы адсорбции смол С-4:

1 - на порфирите механического дробления;

2 – на порфирите электроимпульсного дробления;

3 – на кварце механического и электроимпульсного дробления.

Имеет место влияние энергетических и режимных параметров процесса электроимпульсного дробления на адсорбционную ёмкость и активность поверхности получаемого заполнителя. Максимальная адсорбция возрастает при увеличении амплитуды высоковольтного импульса, и имеет экстремум для каждого межэлектродного расстояния.

Интенсивность адсорбции также возрастает, с увеличением амплитуды высоковольтного импульса, до определенного значения с последующим снижением. Наибольшая интенсивность адсорбции и минимальная адсорбционная ёмкость достигаются при величине градиента напряжения 8…12 кВ/мм.

В главе 6 приведены результаты лабораторных исследований и производственных испытаний свойств асфальтобетонов различных типов, приготовленных из горячих, мелкозернистых асфальтобетонных смесей типа А, на заполнителях электроимпульсного и механического дробления, содержащих 58 % щебня, 35 % песка и 7 % гидрофобного минерального порошка.

Заполнитель получен электроимпульсным дроблением в воде при амплитуде высоковольтного импульса 360 кВ, ёмкости накопителя энергии 22000 пФ и межэлектродном расстоянии 50 мм. Оптимальное содержание битума в асфальтобетонных смесях, приготовленных на заполнителях электроимпульсного и механического дробления, составило 5,5 и 6,0 % для порфирита и 6,5 и 7,0 % для гранита соответственно. Оптимальные значения количества битума в смесях на продукте электроимпульсного дробления на 7...10 % ниже из-за снижения адсорбционной ёмкости его поверхности. Для сравнительных испытаний содержание битума в смесях принято одинаковым для обоих способов дробления и составило для гравия, порфирита и гранита 5; 5,5 и 6,5 % соответственно.

Асфальтобетонные образцы на продукте электроимпульсного дробления (табл. 4) по своим свойствам соответствуют всем требованиям ГОСТ 9128-97* для горячих, мелкозернистых асфальтобетонных смесей типа А I-й марки, а также их существенное превосходство по подавляющему большинству показателей над асфальтобетонами, приготовленными на заполнителях механического дробления. Наиболее заметно это проявляется в показателях водостойкости образцов. Особо заметно различие у асфальтобетонов из щебня и его отсева, полученных механическим дроблением непосредственно в карьере.

Таблица 4

Физико-механические свойства асфальтобетонных образцов

Показатели свойств

Вид заполнителя



гравий

гранит

порфирит

МД

ЭИД

МД

ЭИД

МД

МД1

ЭИД

Объёмный вес, г/см3

2,34

2,38

2,31

2,31

2,40

2,39

2,44

Остаточная пористость, % по объему

3,70

2,06

1,70

1,70

4,94

5,53

3,55

Водонасыщение, % по объему

1,25

1,20

0,95

0,86

4,25

3,57

1,90

Набухание, % по объему

1,30

0,16

0,23

0,16

1,10

1,13

0,09

Предел прочности при сжатии, МПа, при температуре:

0 оС

+20 оС

+50 оС

8,12

4,40

1,30

12,0

5,70

1,84

10,1

4,60

1,80

9,61

4,37

1,93

9,60

4,22

1,55

8,81

5,64

1,91

10,2

4,89

2,05

Коэффициент водостойкости

0,99

1,17

1,03

1,02

0,97

0,95

0,95



Коэффициент водостойкости

при длительном водонасыщении

0,89

1,01

0,88

0,96

0,67

0,37

0,85



Примечания: МД1 – механическое дробление в карьере.

Асфальтобетоны на заполнителях электроимпульсного дробления обладают повышенной водостойкостью. Наиболее сильно это выражено у пористых асфальтобетонов.

При перемешивании асфальтобетонных смесей на заполнителях электроимпульсного дробления наблюдается более легкое и быстрое объединение битума с поверхностью щебня, что привело к сокращению времени пе­ремешивания смеси в 1,5...2,0 раза.

Сравнительные испытания показали, что при использовании в асфальтобетонной смеси минеральных материалов, полученных по электроимпульсной технологии, существенно увеличиваются прочность на растяжение при изгибе (на 15…20 %) и статический модуль упругости (на 20…22 %), что прогнозирует повышение работоспособности асфальтобетона.

Результаты испытаний образцов из асфальтобетонных смесей на заполнителях электроимпульсного дробления при вариации энергетических и режимных параметров при всех режимах по своим свойствам соответствуют требованиям ГОСТ 9128-97* для горячих, мелкозернистых асфальтобетонов типа А, I марки, при улучшении большинства показателей свойств, главным образом атмосферостойкости, при повышении градиента напряжения на рабочем промежутке.

Добавка природного песка к песку из отсевов электроимпульсного дробления увеличивает прочность асфальтобетона. Наибольшая прочность, а значит и плотность образцов асфальтобетона, достигается при добавлении 35…50 % песка из отсевов дробления к природному среднему или мелкому песку при использовании в качестве крупного заполнителя щебня электроимпульсного дробления.

В заключении определены направления дальнейших исследований по эффективности использования электроимпульсной технологии в строительной индустрии.

ВЫВОДЫ ПО РАБОТЕ:

Pages:     | 1 | 2 || 4 |






© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»