Химические свойства заполнителей

Химические свойства заполнителей определяются химическим составом и/или показывают превращения, которые могут происходить при воздействии химических реагентов. Химический состав заполнителей определяют на основании химического анализа и обычно представляют в виде содержания оксидов, не зависимо от того, присутствуют ли такие оксиды в образце на самом деле. Эти данные не так информативны, как минеральный состав и иногда могут сбивать с толку и вводить в заблуждение. Некоторые заполнители содержат вещества, которые (1) растворимы в воде (например, гипс); (2) подвержены окислению, гидратации и карбонизации; и (3) могут реагировать с соединениями, входящими в портландцемент, хотя реакционная способность этих заполнителей с битумным вяжущим окончательно не установлена. Химические свойства заполнителей оказывают небольшое влияние на их пригодность и характеристики, за исключением того, что они влияют на адгезию битумного связующего с заполнителем и на совместимость с добавками, увеличивающими сцепление, которые могут добавляться в битумное связующее.

Битумное вяжущее должно смачивать поверхность заполнителя, прилипать к заполнителю и противостоять отслоению битумной пленки в присутствии воды. Поэтому химия поверхности частиц заполнителя имеет важное значение для их свойств. Адгезия вяжущего к заполнителю и отслоение битумной пленки под действием воды – сложные явления, включающие физико-химическое взаимодействие со многими параметрами. Предложено несколько теорий для объяснения механизмов адгезии и отслоения (4). По-видимому, ни одна из них не может полностью объяснить наблюдаемые явления, и одновременно работают несколько механизмов. Однако, прямо установлено, что минералогия и химические свойства имеют первостепенное значение в явлении отслоения.

Имеется множество доказательств тому, что некоторые заполнители имеют бóльшую смачиваемость водой, чем битумным вяжущим, и пленки битума на частицах этих заполнителей могут отслаиваться или сдвигаться под действием воды (6). Эти заполнители называются гидрофильными, и они имеют склонность к кислотной природе. С другой стороны, заполнители, имеющие хорошую обвалакиваемость битумным вяжущим называются гидрофобными, они имеют склонность быть основными. Обычно принимается, что природа электрических зарядов на поверхности заполнителя при контакте с водой значительно влияет на адгезию между заполнителем и вяжущим и на ее стойкость к действию влаги. Наиболее кремнистые заполнители, такие как песчаник, кварц кремнистый гравий в присутствии воды становятся заряженными отрицательно, в то время как известняк и другие известковые материалы в присутствии воды приобретают положительный заряд. Многие заполнители содержат заряды обоих типов из-за того, что они состоят из минералов, таких как кремнезем, имеющих отрицательный заряд и минералов кальция, магния, алюминия и железа с положительным зарядом. Типичные заполнители, несущие оба типа зарядов включают захваченные породы, базальты, порфиры и кремнистые известняки. Доломит и кварц являют собой пример крайних случаев электроположительных и электроотрицательных заполнителей, соответственно. Классификация заполнителей расположенных между этими крайними случаями показана на Рисунке 3-7 (7).

Так как отслоение один из главных недостатков, влияющих на характеристики АГС, влияние заполнителей на чувствительность АГС к влаге должна быть оценена. Имеется несколько практических испытаний, позволяющих предсказать совместимость заполнителя и вяжущего. Эти испытания обсуждаются в главе 5.

Были предложены доказательства того, что взаимодействие битум – заполнитель может вызвать молекулярное структурирование на поверхности заполнителя, которые влияют на связи и установившиеся свойства АГС (8). Однако точный механизм и роль химического/минералогического состава заполнителя на свойства вяжущего и асфальтобетонной смеси до сих пор не понятны.

СОДЕРЖАНИЕ ЩЕЛОЧНЫХ ИЛИ ЩЕЛОЧНОЗЕМЕЛЬНЫХ ОКСИДОВ, %

Рисунок 3-7. Классификация заполнителей по заряду поверхности (7)