Минеральный порошок для асфальтобетонных смесей: производство, свойства, виды, применение

Минпорошок для АБС: производство, свойства, виды, применение

 

Минеральный порошок, применяемый в качестве одного из компонентов при производстве асфальтобетонных смесей, оказывает огромное влияние на качество будущих слоев дорожного полотна: способствует созданию плотного минерального каркаса, структурирует вяжущее, обеспечивает адгезионные связи.

Минеральный порошок — это мелкодисперсный материал, полученный в результате помола горных пород или отходов тепловой, металлургической и других видов промышленности.     

При создании минерального порошка из горных пород используют карбонатные или некарбонатные материалы. К первым относят осадочные породы, более чем на 50% состоящие из карбонатных минералов, основными представителями которых являются известняк, доломит, а также различные их переходные формы.

К некарбонатным относят осадочные или изверженные породы, более чем на 50% состоящие из минералов кремнезема. Представители этой группы — опоки, туфы, трепелы, песчаники, граниты и другие.

В качестве минерального порошка, полученного из отходов промышленного производства, в дорожно-строительной сфере применяют золу-уноса и золошлаковые смеси тепловых электростанций, пыль уноса цементных заводов, металлургические шлаки, и другие материалы.

Минеральный порошок может быть активированным или неактивированным. Активированным считают материал, при производстве которого использовали добавку в виде смеси поверхностно-активных веществ (ПАВ) или продуктов, содержащих ПАВ, с битумом. Такой подход позволяет улучшить физико-химические свойства минерального порошка и увеличить качество будущего асфальтобетона.

К примеру, в соответствии с национальными стандартами, активированный минеральный порошок обязан быть гидрофобным — эта характеристика препятствует проникновению капель воды между пленкой вяжущего и частицами заполнителя, а значит — помогает снизить вероятность разрушения слоя дорожной одежды в периоды перехода температуры окружающей среды через 0 градусов.

 

Ролико-кольцевые мельницы для производства минерального порошка Производство активированного гидрофобного минерального порошка

 

Производство минерального порошка

Производство минерального порошка состоит из нескольких этапов:

  • измельчение крупных кусков материала до необходимого размера фракций, позволяющего обеспечить дальнейший помол в мельнице
  • сушка, необходимая при высокой влажности материала
  • помол
  • подача готовой продукции в силос

Минеральный порошок производят в мельничном комплексе, который, в зависимости от уровня предприятия, может представлять собой как высокотехнологичную установку, оснащенную современным оборудованием, так и самодельный вариант — сочетание агрегатов разных производителей. Например, старого сушильного барабана от асфальтобетонного завода и новой шаровой мельницы.   

Самым популярным минеральным порошком, используемым в производстве асфальта, является порошок, полученный из известняка. В этом случае крупные куски породы — на производственной площадке или еще на карьере — измельчают в щековой или роторной дробилке, после чего материал нагревают в сушильном барабане и отправляют на помол. В настоящее время на этом технологическом этапе основными агрегатами служат шаровые, молотковые и вертикальные мельницы.

Размер фракций материала, подаваемого на помол, в зависимости от используемого агрегата, может достигать 50 мм, а на выходе — в соответствии со стандартами. К примеру, в требованиях к зерновому составу в ГОСТ 52129-2003 «Порошок минеральный для асфальтобетонных и органоминеральных смесей. Технические условия» указано, что процентное содержание зерен мельче 1,25 мм должно составлять 95‒100%.  

Второй стандарт на минеральный порошок — ГОСТ 32761-2014 «Дороги автомобильные общего пользования. Порошок минеральный. Технические требования» — требует от производителей продукции процентного содержания зерен мельче 2 мм, равного 100%.

 

Для создания активированного минерального порошка, применяют три основных способа:

— добавляют смесь ПАВ с битумом в материал через форсунки еще до этапа помола

— добавляют смесь ПАВ с битумом в материал во время помола

— один из самых популярных в нашей стране способов — смешивают битум и жировой компонент с материалом в отдельном агрегате, и только после этого подают полученную смесь на помол

 

Выбор горной породы для производства порошка, добавление или не добавление смеси ПАВ с битумом, точная настройка мельницы, — все это сказывается на различных свойствах мелкодисперсного материала.
 

Влияние свойств минерального порошка на качество дорог Минеральный порошок в дорожно-строительной сфере

 

Свойства минерального порошка

Влияние минерального порошка на качество дорожного полотна определило важность выполнения предварительных испытаний этого компонента асфальта. Для расчета показателей минерального порошка учитывают различные свойства:

 

  • Влажность, %. Характеризует количество влаги, содержащейся в материале
  • Плотность, г/см³. При определении показателей этого свойства рассчитывают истинную, среднюю и максимальную плотности. Первая показывает плотность материала без учета имеющихся в нем пор и пустот, вторая — плотность минерального порошка, уплотненного в специальной форме объемом 100 см³ под нагрузкой 40 МПа, а третья — максимальная — учитывает плотность материала после полного удаления из него воздуха методами умеренного кипячения (основной) или снижения давления в колбе с мерной пробой (альтернативный)
  • Пористость, %. Характеризует количество пор, содержащихся в минеральном порошке. Показатель пористости определяют на основании предварительно рассчитанных истинной и средней плотностей
  • Водостойкость. Характеризует степень падения прочности при сжатии образцов из смеси минерального порошка и битума после насыщения их водой в условиях вакуума, и последующего выдерживания в воде с температурой 60 °C

 

Стоит отметить, что в основных стандартах на минеральный порошок — ГОСТ 52129-2003 и ГОСТ 32761-2014 — требования к водостойкости указывают только для материала, созданного из некарбонатных горных пород, а также твердых и порошковых отходов промышленного производства.

 

  • Битумоемкость, г. Характеризует способность минерального порошка адсорбировать вяжущее. Метод испытания материала на битумоемкость основан на определении такой консистенции смеси, при которой индустриальное масло и добавляемый минеральный порошок будут иметь определенную вязкость, при которой пестик прибора Вика погрузится в состав на глубину 8 мм

 

ГОСТ 52129-2003 указывает требования к показателю битумоемкости только для минеральных порошков из некарбонатных горных пород, твердых и порошковых отходов промышленного производства. ГОСТ 32761-2014 в свою очередь указывает требования к показателям битумоемкости для всех минеральных порошков.

   

  • Набухание, %. Характеризует увеличение объема образцов из минерального порошка и битума после поглощения ими жидкости или пара из окружающей среды
  • Гидрофобность. Под этим свойством понимают способность материала не смачиваться водой. Проверку минерального порошка на гидрофобность осуществляют просто: в стакан с дистиллированной водой постепенно насыпают малое количество минерального порошка и по истечении 24 часов проверяют, опустился ли материал на дно. Если весь минеральный порошок остался на поверхности, то он считается гидрофобным

 

Испытания на гидрофобность проводят только в отношении активированного минерального порошка, который по стандартам ГОСТ 52129-2003 и ГОСТ 32761-2014 обязательно должен быть гидрофобным.

 

  • Содержание водорастворимых соединений, %. Два основных стандарта на минеральные порошки определили требования к показателю этого свойства одинаково — не более 6%. С одной лишь разницей: в стандарте 2003 года это требование предъявляют только к мелкодисперсным материалам, созданным из твердых или порошковых отходов производства, а в стандарте 2014 года — еще и к неактивированному порошку из некарбонатных горных пород
  • Активность, МПа. Характеризует способность неактивированного минерального порошка, произведенного из отходов промышленного производства, набирать прочность при определенных условиях. За активность минерального порошка принимают предел прочности при сжатии образцов в водонасыщенном состоянии в возрасте 28 суток
  • Содержание активирующих веществ, %. Сущность метода заключается в определении потери массы активированного минерального порошка после выжигания активирующих веществ в муфельной печи при температуре 500 °C
  • Содержание полуторных окислов (Аl2O3 + Fe2O3), %. Для измерения количества оксидов железа и алюминия в готовом материале применяют химический анализ
  • Эффективная удельная активность естественных радионуклидов, Бк/кг. Характеризует радиационную опасность материалов для человека, окружающей среды, в том числе растений и животных. Показатель этого свойства принимают по максимальной величине эффективной удельной активности естественных радионуклидов, содержащихся в применяемых для производства минерального порошка компонентах

 

В стандарте на щебеночно-мастичную асфальтобетонную смесь и асфальтобетон, спроектированные методом объемно-функционального проектирования («Superpave»), указано, что минеральный порошок должен соответствовать значению по показателю «Количество пустот Ригдена». То есть к свойствам минерального порошка можно отнести еще одно:

 

  • Количество пустот Ригдена, %. Показатель этого свойства определяет общее количество пустот в образце из минерального порошка после его уплотнения на аппарате Ригдена
К основным свойствам минерального порошка относят зерновой состав, пористость и битумоемкость, к дополнительным — все остальные. В зависимости от показателей свойств готового мелкодисперсного материала и исходного сырья, минеральный порошок классифицируют на несколько видов.
 

Минеральный порошок из известняка для производства асфальтобетонных смесей Виды и марки минерального порошка

 

Виды минеральных порошков

Виды минеральных порошков или марки, как их описывают два отечественных стандарта, включают в себя:

  • МП-1 и МП-2 — по ГОСТ 52129-2003
  • МП-1, МП-2 и МП-3 — по ГОСТ 32761-2014

В соответствии со стандартом 2003 года, к МП-1 относят активированные и неактивированные минеральные порошки, произведенные из карбонатных горных пород, а также порошки из битуминозных пород. К МП-2 — неактивированные минеральные порошки, созданные из некарбонатных горных пород, твердых и порошковых отходов промышленного производства.

По стандарту 2014 года к МП-1 и МП-2 относят минеральный порошок, произведенный из карбонатных горных пород, только в первом случае мелкодисперсный материал будет активированным, а во-втором, неактивированным. Маркой МП-3 обозначают неактивированный порошок, созданный из некарбонатных горных пород, твердых и порошковых отходов промышленного производства.

Очевидно, что марка МП-1 указывает на высокое качество минерального порошка, а значит — его применение для производства асфальта, в том числе используемого в качестве верхнего слоя покрытия.

 

Применение минерального порошка

В дорожно-строительной сфере минеральный порошок применяют для производства:

  • бетона
  • органоминеральных смесей, используемых при укреплении грунтов
  • асфальтобетонных смесей

Область применения минерального порошка для асфальтобетонных смесей описана в двух основных стандартах — ГОСТ 52129-2003 и ГОСТ 32761-2014. Разницу между ними упрощенно можно сформулировать так: ГОСТ 2003 года регламентирует требования к порошку для производства «классического» асфальта, соответствующего ГОСТ 9128-2013 «Смеси асфальтобетонные, полимерасфальтобетонные, асфальтобетон, полимерасфальтобетон для автомобильных дорог и аэродромов. Технические условия» и ГОСТ 31015-2002 «Смеси асфальтобетонные и асфальтобетон щебеночно-мастичные. Технические условия».

ГОСТ 2014 года, в свою очередь, указывает требования к порошку для производства относительно новых «Superpave» и «Евроасфальт». При этом многие современные виды асфальтобетонных смесей и асфальтобетона также ссылаются на стандарт 2014 года.

Например, литой асфальт, требования к которому указаны в ГОСТ Р 54401-2020 «Дороги автомобильные общего пользования. Смеси литые асфальтобетонные дорожные горячие и асфальтобетон литой дорожный. Технические условия»; теплый асфальт, соответствующий требованиям ГОСТ Р 70396-2022 «Дороги автомобильные общего пользования. Смеси теплые асфальтобетонные и асфальтобетон. Общие технические условия» или ГОСТ Р 70397-2022 «Дороги автомобильные общего пользования. Смеси теплые щебеночно-мастичные асфальтобетонные и асфальтобетон. Общие технические условия» и другие.

ГОСТ 52129-2003 рекомендует использовать минеральный порошок марки МП-1 для создания любой асфальтобетонной смеси по ГОСТ 9128-2013, а также ЩМА по ГОСТ 31015-2002. А вот для работы с маркой МП-2 уже регламентированы ограничения: мелкодисперсный материал, приготовленный из некарбонатных горных пород и твердых отходов производства. Стандарт рекомендует применять для создания асфальта только II и III марки; из порошковых отходов — для производства асфальта III марки.

ГОСТ 32761-2014, классифицирующий минеральный порошок на три марки, рекомендует использовать мелкодисперсный материал МП-1 и МП-2 для производства любых асфальтобетонных смесей, а вот с МП-3, также как и в случае со стандартом 2003 года, есть свои ограничения в зависимости от исходного сырья. Так, порошок, созданный из некарбонатных горных пород и твердых отходов производства, может применяться для приготовления любых смесей, за исключением асфальта I марки и ЩМА; созданный из порошковых отходов — любых смесей, за исключением асфальта I и II марки, а также ЩМА.       

Стоит отметить, что потребность в учете рекомендаций ГОСТ 52129-2003 совсем скоро может отпасть. Уже 1 июня 2023 года национальные стандарты на «классические» асфальтобетонные смеси и асфальтобетоны — ГОСТ 9128-2013 и ГОСТ 31015-2002 — будут отменены, а значит дорожно-строительные предприятия начнут проектировать смеси в соответствии с ГОСТами на «Superpave» и «Евроасфальт», что повлечет за собой выполнение требований, при производстве минерального порошка, только стандарта 2014 года.

Несмотря на то, что размеры частиц минерального порошка не превышают 2 мм, этот мелкодисперсный материал играет значительную роль в создании асфальтобетонной смеси высокого качества. Судите сами, он влияет на эксплуатационные и объемные свойства асфальта, прочность в широком диапазоне температур, коррозийную стойкость при изменении влажности и температуры окружающей среды, устойчивость к колееобразованию, и другие характеристики асфальтобетона.

Современный комплекс с ролико-кольцевой мельницей, блоком рукавных фильтров, специально разработанным сушильным барабаном, системой форсунок для подачи ПАВ, — может обеспечить дорожно-строительное предприятие однородным минеральным порошком со стабильным зерновым составом в соответствии с требованиями действующих ГОСТов. Это, в свою очередь, увеличит качество будущей асфальтобетонной смеси, а значит — повысит долговечность объектов транспортной инфраструктуры в нашей стране.

Получить подробную консультацию специалистов компании NFLG по вопросам использования минерального порошка в строительных смесях, а также узнать про оборудование для производства минерального порошка Вы можете по телефону 8 800 555 73 40 или по e-mail: sale@nflg.ru

← Предыдущая Следующая →