ЕЖЕГОДНАЯ НАУЧНАЯ СЕССИЯ МЕЖДУНАРОДНОЙ АССОЦИАЦИИ ИССЛЕДОВАТЕЛЕЙ АСФАЛЬТОБЕТОНА

МЕТОД ИССЛЕДОВАНИЕ АДСОРБИОННО-СОЛЬВАТНОГО СЛОЯ БИТУМА НА ПОВЕРХНОСТИ МИНЕРАЛЬНОГО ПОРОШКА

Автор: С.С. Иноземцеваспирант института ИСА, каф. ТВВиБ

Руководитель: Е.В. Королевд.т.н., профессор, директор НОЦ НТ

ФГБОУ ВПО «МГСУ»

2013 г.

Результаты расчета вклада дисперсной фазы асфальтобетона (ЩМА-5)

Вид дисперсной фазыДиаметр

частиц, ммОбъемная

доляПлощадь границы раздела фаз, м2/м3 Вклад, %

Крупный заполнитель 5 0,65 7,20 0,85

Мелкий заполнитель 1,25 0,20 9,60 1,05

Минеральный порошок 0,01 0,15 900 98,1

Итого: 1,00 917,4 100

5

1,25

0,01

мм - Крупный заполнитель мм - Мелкий заполнитель мм - Минеральный порошок

Работы по исследованию свойств битума в тонких слоях

• Колбановская А.С., Михайлов В.В., Гезенцвей Л.Б. Структурно-механические свойства битума различного происхождения, 2. Роль тонких слоев битума в процессах структурообразования дисперсных битумоминеральных материалов // Коллоидный журнал, 1963, том 25, №3, С. 321-328.

• Ястребова Л.Н. Исследование органических вяжущих материалов и физико-механических свойств асфальтовых смесей, Дориздат, 1949.

Реологический метод оценки толщины адсорбционного слоя полимера

• Малиновский Ю.М., Эпельбаум Н.В, Иванова Л.И., Виноградов Г.В., Каргин В.А. Высокомолекулярные соединения, 1966, №8

• Бахрах Г.С. К оценке толщины адсорбционно-сольватного слоя битумов на поверхности частиц // Коллоидный журнал – 1969, – Т.39, №1, С. 8-12.

1

104

muf Sh

где, ρf – удельный вес материала дисперсной фазы; Su – площадь удельной поверхности дисперсной фазы; α, αm – коэффициенты, вычисляемые, соответственно, на основании измерения вязкости исследуемой системы и модельной системы «наполнитель – среда», в которой среда не образует совсем или образует на поверхности частиц сольватную оболочку ничтожно малой толщины.

Исходные данные для расчета

где, η0 – вязкость дисперсной среды; φ0 – объемная доля наполнителя;α0 – коэффициент формы сферических частиц (α0 =2,5); - уравнение А. Эйнштейна;∆φ – приращение дисперсной фазы

ooo 1ek

oo

o

uek

oouek

или

ooo 1 u

∆φ

ha

hk

наполнитель

Зависимость вязкости дисперсной системы от степени наполнения

η = 325,32e2,4134 φ

η = 705,79φ + 326,85

η = 1968,2φ + 504,49

η = 506,05e3,5052 φ

300

400

500

600

700

800

900

0 0,025 0,05 0,075 0,1 0,125 0,15Объемная степень наполнения

Вя

зко

сть

, м

Па·

с

- Битум БНД 60/90 при T=130оС- Касторовое масло при T=35оС

Ротационный вискозиметр Physica MCR 101 Anton Paar

• Метод коаксиальных (соосных)цилиндров

• Скорость вращения цилиндра при измерении – 20 с-1

• Температура испытаний – 120, 130, 140, 150 оС

• Точность поддержания температуры ± 0,01 оС

• Точность измерения вязкости± 0,1 мПа·с

Расчет толщины слоя битума на поверхности частиц наполнителя

где, ρf – удельный вес материала дисперсной фазы; Su – площадь удельной поверхности дисперсной фазы.

11

33

ooo

ooek

fuSh (1)

α > α0 – частиц дисперсной фазы неправильной формы:

α0 = 2,5 – сферическая форма частиц дисперсной фазы:

13 1

o

o

o

13 ek

fuSh (2)

Зависимость вязкости дисперсной системы от степени наполненияи температуры

850

900

950

1000

1050

1100

0 0,005 0,01 0,015 0,02Объемная степень наполнения

Вя

зко

сть

, мП

а·с

- Диатомит - Диатомит-600 - МП-1 - Кварцевый наполнитель

η = 614747e-0,0533T

η = 490043e-0,052T

η = 461308e-0,0515T

η = 622664e-0,0542T

100

200

300

400

500

600

700

800

900

1000

1100

120 130 140 150Температура, оС

Вя

зко

сть

, мП

а·с

- Диатомит - Диатомит-600 - МП-1 - Кварцевый наполнитель

- Диатомит-600

- Диатомит

- МП-1

- Кварцевый наполнитель

а б

bkxy 00 где k = αη0 и b = η0

α = k/b

Результаты расчета толщины слоев битума на поверхности минерального компонента при αо=2,5 – (1) и α = α – (2)

Наименование наполнителя

Общая толщина слоя по формуле (1)

120оС 130оС 140оС 150оС

Кварцевый наполнитель 0,777 -0,037 -0,847 -1,661

Диатомит 0,595 -1,708 -2,127 -1,342

Диатомит-600 1,970 0,074 -1,483 -3,309

МП-1 2,690 1,510 1,080 0,192

Наименование наполнителя

Общая толщина слоя по формуле (2)

120оС 130оС 140оС 150оС

Кварцевый наполнитель -0,185 -0,285 -0,385 -0,485

Диатомит 0,387 0,656 0,525 0,041

Диатомит-600 0,219 0,578 0,17 -0,405

МП-1 0,488 0,413 0,272 0,106

Зависимость вязкости дисперсной среды от температуры

Если η0 0 или η0 ηmin , то hk 0

ka hhh ka hhh

Зависимость толщины оболочки битума от температуры

η = -0,0792T + 12,065 – МП-1η = -0,0623T + 7,266 – Диатомит

η = -0,1740Т + 22,798 – Диатомит-600

η = -0,0812T + 10,525 – Кварцевый наполнитель

-4

-3

-2

-1

0

1

2

3

120 130 140 150 160Температура, оС

То

лщ

ин

асл

оя

би

тум

а, м

км

- МП-1 - Диатомит - Диатомит-600 - Кварцевый наполнитель

η = -0,0129T + 2,058 – МП-1η = -0,0117T + 1,9822 – Диатомит

η = -0,0203T + 2,9484 – Диатомит-600η = -0,01T + 1,0147 – Кварцевый наполнитель

-0,6

-0,4

-0,2

0

0,2

0,4

0,6

0,8

1

120 130 140 150 160 170Температура, оС

То

лщ

ин

асл

оя

би

тум

а, м

км

- МП-1 - Диатомит - Диатомит-600 - Кварцевый наполнитель

а) при α = α0 а) при α = α

Наполнитель Толщина, мкм Температура, оС

Минеральный порошок

0,51…0,02 120…158

Диатомит 0,58…0,017 120…168

«Диатомит-600» 0,51…0,025 120…144

Толщины слоев битума на минеральных компонентах

ЕЖЕГОДНАЯ НАУЧНАЯ СЕССИЯ МЕЖДУНАРОДНОЙ АССОЦИАЦИИ ИССЛЕДОВАТЕЛЕЙ АСФАЛЬТОБЕТОНА

2013 г.

СПАСИБО ЗА ВНИМАНИЕ!Доклад окончен.