CC BY
2РАЗДЕЛ IV
ТЕХНОЛОГИИ. ХИМИЯ И ФИЗИКА МАТЕРИАЛОВ [TECHNOLOGY. CHEMISTRY AND PHYSICS OF MATERIALS]
УДК: 691.215.1: 691.168
DOI: 10.24412/2658-4441-2023-3-83-88
ТВ. САПЕЛКИНА \ М.М.-Х. МОНГУШ 2
1 Тувинский институт комплексного освоения природных ресурсов СО РАН (Кызыл, Россия) 2 Испытательная лаборатория дорожно-строительных материалов «Строй-Экспресс» (Чадан, Россия)
ПРИМЕНЕНИЕ ИЗВЕСТНЯКОВ ЧАДАНСКОГО МЕСТОРОЖДЕНИЯ В КАЧЕСТВЕ МИНЕРАЛЬНОГО ПОРОШКА В АСФАЛЬТОБЕТОНЕ
В работе рассмотрены вопросы применения известняков Чаданского месторождения (Республика Тыва) в качестве минерального порошка в асфальтобетоне. Показано, что известняки могут использоваться в качестве минерального порошка в составе асфальтобетона и найти практическое применение в дорожном строительстве. Приведены результаты физико-механических характеристик минерального порошка, полученного из известняков, и физико-механические показатели асфальтобетонной смеси с их составом.
Ключевые слова: известняк, минеральный порошок, асфальтобетон, физико-механические показатели.
Рис. 1. Табл. 3. Библ. 6 назв. С. 83-88.
T.V. SAPELKINA ', M.M.-Kh. MONGUSH 2
1 Tuvinian Institute for Exploration of Natural Resources of SB RAS (Kyzyl, Russia)
2 Testing laboratory for road building materials «Stroy-Express» (Chadan, Russia) USAGE OF LIMESTONES OF THE CHADAN DEPOSIT AS MINERAL
POWDER IN ASPHALT CONCRETE The paper deals with the use of limestone from the Chadan deposit (Tuva Republic) as a mineral powder in asphalt concrete. It is shown that limestone can be used as a mineral powder in asphalt concrete and find practical use in road construction. The results of physical and mechanical characteristics of the mineral powder obtained from limestones and physical and mechanical parameters of asphalt concrete mixture with their composition are presented.
Keywords: limestone, mineral powder, asphalt concrete, physical and mechanical properties.
Figure 1. Tables 3. References 6. P. 83-88.
Введение. В последние годы в Республике Тыва наблюдается заметное развитие транспортной инфраструктуры. Транспорт играет важную роль в экономике республики в целом, удовлетворяет спрос населения в перевозках пассажиров и грузов. Большая протяжённость автомобильных дорог федерального, регионального и муни-
ципального значения воздействует на скорость транспортного сообщения, что влияет на эффективность экономических связей и мобильность населения. Поэтому для устойчивого развития транспортной инфраструктуры необходимо приоритетное выполнение работ по строительству автомобильных дорог с целью доведения их транс-портно-эксплуатационных показателей до требуемого качества и увеличения сроков службы.
Строительство автомобильных дорог является процессом дорогостоящим, с энергоёмкими и трудоёмкими затратами, включающими в себя все необходимые операции и работы.
В Республике Тыва основные вложения в строительство дорожного полотна направлены на производство асфальтобетона. Основные компоненты, такие как битумные и минеральные вяжущие, адгезионные и стабилизирующие добавки, доставляются из близлежащих регионов, что приводит к значительному удорожанию дорожного строительства.
Одним из важнейших структурообразующих компонентов асфальтобетонной смеси является минеральный порошок, который может быть получен путём помола горных пород или твёрдых отходов промышленного производства. Асфальтобетонная смесь с применением отходов промышленного производства (пыль уноса при получении щебня, пыль уноса цементных заводов, золы уноса ТЭЦ) в качестве минерального порошка по физико-механическим характеристикам не всегда соответствует нормативным требованиям (ГОСТ P 58406.2..., 2020). Это связано с нестабильными составом и характеристиками данных отходов.
Известно, что минеральный порошок, полученный из углеродистых известняков, благодаря своей развитой поверхности, будет являться вяжущим компонентом, адсорбирующим на себя большую часть битума, увеличивая плотность минерального состава и необходимые свойства асфальтобетона (Василовская, Назиров, 2013; Ма-лянова, 2018).
В связи с этим в данной работе рассмотрена возможность применения известняков в качестве минерального порошка в асфальтобетоне.
Объект и методы исследований. Объектом исследования являлись известняки Чаданского месторождения Республики Тыва.
Химический и элементный состав известняков изучался с использованием рент-генофлуоресцентного полуколичественного анализа на энергодисперсионном спектрометре S2 Ranger и электронно-микроскопическими исследованиями на РЭМ Hitachi TM-1000.
Изучение зернового состава и физико-механических свойств минерального порошка, полученного путём дробления и тонкого помола известняков Чаданского месторождения, проведены в соответствии с нормативным документоми (ГОСТ P 52129., 2004).
Формование приготовленной асфальтобетонной смеси осуществлялось на автоматическом уплотнителе Маршалла АУМ-У согласно ГОСТ P 58406.9 (2019). Основные физико-механические свойства асфальтобетонной смеси определялись по стандартным методикам (ГОСТ P 58406.2., 2020).
Исследования технологических свойств минерального порошка и асфальтобетонной смеси с их составом проведены на базе испытательной лаборатории дорожно-строительных материалов ООО «Строй-Экспресс».
Результаты и обсуждение. В результате химического анализа содержание основного оксида кальция в известняках составляет 99,58 %, с незначительным наличием оксидов примесей: MnO — 0,07 %, K2O — 0,14 %, Fe2O3 — 0,21 % и Al2O3 — 1,4 %. Потери при прокаливании составили 44,23 %. Элементный состав известняка представлен на рисунке 1, из которого видно, что он соответствует составу кальцита (Ca-CO3), содержащего 56,04 % CaO и 43,96 % CO2. Из этого следует, что известняки Ча-
данского месторождения являются чистыми карбонатными породами (Инструкция. 1954).
Рисунок 1. Диаграмма и элементный состав известняка
Зерновой состав минерального порошка соответствует содержанию частиц по массе различных фракций (полных проходов) по отношению к его общей массе и требованиям ГОСТ. Содержание полуторных окислов (Al2O3+Fe2O3) в известняках в сумме составляет 1,61 %, что характерно для неактивированных порошков (не более
1,7 %) (табл. 1).
Таблица 1. Зерновой состав минерального порошка, % по массе
Сита, мм Полные проходы Требование ГОСТ Р 52129-2003
1,25 100 не менее 100
0,315 95,70 не менее 90
0,071 76,20 от 70 до 80
Плотность минерального порошка без учёта имеющихся в нём пор составила 2,74 г / см3, масса единицы объёма в уплотнённом состоянии — 1,80 г / см3, удельный объём пор в уплотнённом состоянии — 32,26 % (не более 35 %), влажность — 0,64 % (не более 1 %) по массе, набухание образцов с битумом — 0,82 % (не более 2,5 %) (табл. 2). Из полученных результатов минеральный порошок относится к марке МП-1 — порошок минеральный неактивированный и отвечает установленным требованиям ГОСТ Р 52129 (2004).
Таблица 2. Физико-механические свойства минерального порошка
Показатели Фактические показатели Требование ГОСТ Р 52129-2003
Истинная плотность, г / см3 2,74 не нормируется
Средняя плотность, г / см3 1,80 не нормируется
Пористость, % 32,26 <35
Влажность, % по массе 0,64 <1,0
Набухание образцов из смеси порошка с битумом, % 0,82 <2,5
На асфальтобетонном заводе Кок-Тей был подобран состав асфальтобетонной смеси для верхнего слоя покрытия А16ВЛ согласно ГОСТ P 58406.2 (2020). Для изготовления асфальтобетона применялись материалы, производимые на дробильно-сортировочном комплексе ООО «Транснедро»: щебень (максимальный размер зёрен 16 мм) — 40 %, отсевы дробления — 50 %, битумное вяжущее Ачинского нефтеперерабатывающего завода — БНД (битум нефтяной дорожный) марки 100 / 130 — 6 %, минеральный порошок (МП-1) — 4 %, дорожная адгезионная добавка производства ООО «Селена» — ДАД-1 вводилась 0,4 % от массы битума. Основные физико-механические свойства асфальтобетонной смеси приведены в таблице 3.
Таблица 3. Физико-механические показатели асфальтобетонной смеси
Наименование показателя Фактические показатели Требования ГОСТ Р 58406.2-2020
Объёмная плотность, г / см3 2,381 не нормируется
Максимальная плотность, г/ см3 2,461 не нормируется
Содержание воздушных пустот, % 3,3 от 2,0 до 4,5
Пустоты в минеральном заполнителе (ПМЗ), не менее % 16,2 не менее 12,0
Пустоты наполненные битумным вяжущим (ПНБ), % 76,2 72,0-85,0
Коэффициент водостойкости, не менее 0,90 не менее 0,85
В результате лабораторных испытаний основных показателей асфальтобетонных смесей установлено, что коэффициент водостойкости составил 0,90 (не менее 0,85), содержание воздушных пустот — 3,3 % (от 2 до 4,5 %), пустот в минеральном заполнителе — 16,2 (не менее 12 %) и пустот, наполненных битумным вяжущим — 76,2 % (от 72 до 85 %), находится в допустимых пределах, с объёмной плотностью уплотнённых асфальтобетонных образцов — 2,381 г / см3 и максимальной плотностью — 2,461 г / см3, что соответствует нормативным требованиям ГОСТ P 58406.2 (2020).
Выводы. Благодаря своей мелкодисперсной фракции минеральный порошок образует структурированную тонкодисперсную систему за счёт активной адсорбции битума, которая совершает роль вяжущего в асфальтобетоне. Использование местных известняков в качестве минерального порошка в асфальтобетонной смеси отвечают предъявляемым требованиям к горячему асфальтобетону, что способствует его механической прочности и способности к упругим пластическим деформациям, улучшая показатели технологического процесса.
ЛИТЕРАТУРА
Василовская Г.В., Назиров Д.Р. Применение отходов промышленности в качестве минерального порошка в асфальтобетоне // Вестник ИрГТУ. Строительство и Архитектура. - 2013. -№ 10 (81). - С. 153-157.
ГОСТ P 58406.2-2020. Дороги автомобильные общего пользования. Смеси горячие асфальтобетонные и асфальтобетон. Технические условия. - М.: Стандартинформ, 2020. ГОСТ Р 52129-2003. Порошок минеральный для асфальтобетонных и органоминеральных
смесей. Технические условия. - М.: Госстрой России, 2004. ГОСТР 58406.9-2019. Смеси асфальтобетонные дорожные и асфальтобетон. Метод приготовления образцов уплотнителем Маршалла. - М.: Стандартинформ, 2019.
Инструкция по применению классификации запасов к месторождениям известняков / Под. ред. Н.И. Бабинцева. - М.: Госгеолтехиздат, 1954. - 24 с.
Малянова Л.И. Модифицированный асфальтобетон с отходами дробления известняков в дорожных одеждах // Строительные материалы. - 2018. - № 7. - С. 24-27.
REFERENCES
Vasilovskaya G.V., Nazirov D.R. Primeneniye otkhodov promyshlennosti v kachestve mineral'nogo poroshka v asfal'tobetone [Industrial waste usage as mineral powder in asphalt-concrete]. Vestnik Irkutskogo gosudarstvennogo tekhnicheskogo universiteta. Stroitel'stvo i Arkhitektura = Bulletin ofISTU. Construction and Architecture, 2013, no. 10 (81), pp. 153-157. (In Russ.)
GOST P 52129-2003. Poroshok mineral'nyy dlya asfal'tobetonnykh i organomineral'nykh smesey. Tekhnicheskiye usloviya [Mineral powders for asphaltic concrete and organomineral mixtures. Specifications], Moscow, Gosstroy of Russia Publ., 2004. (In Russ.)
GOST P 58406.2-2020. Dorogi avtomobil'nyye obshchego pol'zovaniya. Smesi goryachiye asfal'tobetonnyye i asfal'tobeton. Tekhnicheskiye usloviya [Automobile roads of common use. hot asphalt mixtures and asphalt. technical conditions]. Moscow, Standartinform Publ., 2020. (In Russ.)
GOST P 58406.9-2019. Smesi asfal'tobetonnyye dorozhnyye i asfal'tobeton. Metod prigotovleniya obraztsov uplotnitelem Marshalla [Automobile roads of general use. Asphalt mixtures and asphalt concrete for road construction. Method for compaction specimens using Marshall compactor], Moscow, Standartinform Publ., 2019. (In Russ.)
Instruktsiya po primeneniyu klassifikatsii zapasov k mestorozhdeniyam izvestnyakov [Instructions for applying the reserve classification to limestone deposits] / ed. by N.I. Babinzeva. Moscow, Gosgeoltekhizdat Publ., 1954, 24 p. (In Russ.)
Malyanova L.I. Modifitsirovannyy asfal'tobeton s otkhodami drobleniya izvestnyakov v dorozhnykh odezhdakh [Modified asphalt concrete with limestone crushing wastes in road construction]. Stroitel'nyye materialy = Construction Materials, 2018, no. 7, pp. 24-27. (In Russ.)
nPMPOAHblE PECYPCbl, CPEAA M OB^ECTBO, 2023, № 2 (18)
87
