Методы испытаний и оценка качества минерального порошка

Минеральный порошок играет большую роль в составе асфальтобетона. Он вместе с битумом образует асфальтовое вяжущее вещество, которое связывает частицы щебня и песка в монолит.

Лучшим по качеству является минеральный порошок из карбонатных горных пород /например, известняков/. Свойства таких порошков нормируются ГОСТ 16557-78, а их испытания производят по ГОСТ 12784-78.

Допускается использовать в соответствии с ГОСТ 9128-84 в качестве минеральных порошков измельчённые основные металлургические шлаки в горячих и тёплых смесях второй и третьей марок для плотного асфальтобетона, в смесях первой и второй марок для пористого и высокопористого асфальтобетона и в холодных смесях второй марки.

Можно использовать порошкообразные отходы промышленности в горячих и теплых смесях третьей марки для плотного асфальтобетона и первой и второй марок для пористого и высокопористого асфальтобетона.

Требования к минеральному порошку из карбонатных горных пород приведены в табл. 38, а к материалам, применяемым в качестве минерального порошка в табл. 39.

Определение зернового состава минерального порошка

Для определения зернового состава минерального порошка необходимы: сушильный шкаф, эксикатор, весы технические не ниже второго класса точности, сосуд емкостью 6 - 10 л, фарфоровая чашка, пестик с резиновым наконечником, набор сит с сетками № 1,25, 0,63, 0,315, 0,14, 0,071.

ГОСТ 16557-78 Таблица 38

Наименование показателей	Нормы для порошка
активированного	неактивированного
Зерновой состав, % по массе, не менее:
мельче 1,25 мм
мельче 0,315 мм
мельче 0,071 мм
Пористость, % по объёму, не более
Набухание образцов из смеси порошка с битумом, % по объёму, не более: при содержании глинистых примесей в порошке не более 5 % /Al2O + Fe2O3 не более 1,7 % по массе/	1,5	2,5
при содержании глинистых примесей, в порошке не более 15 % /Al2O + Fe2O3 не более 5 % по массе/	2,5	-
Показатель битумоёмкости, г, не более: при содержании глинистых примесей в порошке не более 5 % /Al2O + Fe2O3 не более 1,7 % по массе/
при содержании глинистых примесей в порошке не более 15 % /Al2O + Fe2O3 % не более 5 % по массе/		-
Влажность, % по массе, не более	0,5	1,0

ГОСТ 9128-84 Таблица 39

Наименование показателей	Нормы по видам материалов
Из основных металлургических шлаков	Из зол и золошлаковых смесей	Из пыли уноса цементных заводов
Гранулометрический состав, % от массы не менее:
мельче 0,25 мм
мельче 0,315 мм
мельче 0,071 мм
Пористость, % от объема, не более
Набухание образцов из смеси минерального порошка с битумом, % от объема, не более	2,5	не нормируется	не нормируется
Коэффициент водостойкости образцов из смеси порошка с битумом, не менее	0,7	0,6	0,8
Показатель битумоемкости, не более
Содержание водорастворимых соединений, % от массы, не более	не нормируется
Влажность, % от массы, не более
Содержание окислов щелочных металлов, % от массы, не более	не нормируется	не нормируется
Потери при прокаливании, % от массы, не более	не нормируется		не нормируется
Содержание свободной окиси кальция

Пробу минерального порошка массой 100 г помещают в фарфоровую чашку, заливают небольшим количеством воды и растирают пестиком с резиновым наконечником в течение 2 - 3 минут. Воду со взвешенными в ней частицами выливают в сито с размером отверстий 0,071 мм, установленное чад кастрюлей. Остаток частиц порошка в чашке заливают водой, растирают и сливают в сито.

Эту операцию повторяют до тех пор, пока вода в чашке станет прозрачной. Частицы, оставшиеся на сите смывают в ту же фарфоровую чашку, где остались промытые частицы порошка.

Остаток в чашке сушат при 105 - 110 °С до постоянной массы. Сухой остаток просевают через набор сит с сетками № 125, 063, 014, 0,071. Остаток на каждом сите взвешивают и выражают в процентах по отношению к массе просеиваемой навески с точностью до 0,1 %.

Расхождение между результатами двух параллельных испытаний не должно превышать 2 % от общей массы навески. Общая потеря порошка при испытании также не должна быть более 2 %.

Определение пористости минерального порошка

Пористость минерального порошка подсчитывают по результатам, определения его истинной плотности и средней плотности по формуле:

где: g₀ - средняя плотность порошка, уплотнённого нагрузкой 40 МПа, г/см³;

r - истинная плотность порошка, г/см³.

Определение истинной плотности неактивированного минерального порошка пикнометрическим методом

Для проведения испытания необходимы: пикнометр ёмкостью 100 см³, весы технические и аналитические, вакуум-прибор, колба для промывания минерального порошка, термометр химический с ценой деления 1 °С, сушильный шкаф, сита с размерами отверстий 1,25 и 0,14 мм, фарфоровая чашка.

Среднюю пробу порошка массой 200 г просеивают через сито с размерами отверстий 1,25 мм, высушивают до постоянной массы при 105 - 110 °С и охлаждают в эксикаторе до комнатной температуры.

Отвешивают 2 навески порошка массой по 10 г на аналитических весах. Для испытания используют очищенный керосин, предварительно определив его плотность.

Навеску порошка всыпают в сухой, чистый предварительно взвешенный пикнометр и заливают керосином примерно на 2/3 его объёма. Пикнометр с содержимым помещают в вакуум-прибор и выдерживают его там в течение часа при остаточном давлении не более 15 кПа. Затем в пикнометр доливают керосин до метки на его шейке, выдерживают 30 минут, снова доливают керосин до метки если его уровень понизился и взвешивают.

Истинную плотность подсчитывают по формуле:

где: m₂ - масса сухого минерального порошка, г;

r_к - плотность керосина при 20 °С, г/см³;

m₁ - масса пикнометра с уровнем керосина до метки на шейке пикнометра, г;

m₃ - масса пикнометра с минеральным порошком и керосином, г.

Плотность минерального порошка подсчитывают как среднее арифметическое результатов двух определений. Расхождение между результатами этих определений не должно превышать 0,02 г/см³.

Определение средней плотности минерального порошка, уплотнённого нагрузкой 40 МПа

Для проведения испытания необходимы: пресс 70 т, весы технические, сушильный шкаф, эмалированный противень размером около 25 ´ 40 см, ступка фарфоровая, сито с размером отверстий 1,25 мм, кисть мягкая и форма металлическая / рис. /.

Минеральный порошок массой 1 кг высушивают до постоянной массы при температуре 105 - 110 °С, охлаждают, растирают в фарфоровой ступке для удаления комков порошка и просеивают через сито с отверстиями 1,25 мм.

Из этой пробы отвешивают 300 г порошка и частями переносят в предварительно собранную форму, установленную на металлический поддон. Порошок распределяют по форме, прижимают вкладышем и уплотняют на прессе в течение 3 минут при давлении 40 МПа. Затем нагрузку снимают, а минеральный порошок в нижней части формы срезают вровень с краями. Излишек порошка тщательно собирают и взвешивают с точностью до ± 0,5 г.

Среднюю плотность порошка вычисляют по формуле:

где m₁ - масса навески минерального порошка, г;

m₂ - масса остатка от навески минерального порошка после его уплотнения, г;

V - объём формы /100 см³/.

Среднюю плотность порошка вычисляют как среднее арифметическое результатов трёх измерений. Расхождение между результатами этих определений не должно превышать 0,02 г/см³.

Определение набухания образцов из смеси минерального порошка с битумом

Для проведения испытания необходимы: весы технические с приспособлением для гидростатического взвешивания, пресс гидравлический 1 т, сушильный шкаф, вакуум-прибор и термометр химический с ценой деления 1 °С, сито с размером отверстий 1,25 мм, ступка фарфоровая, сосуды ёмкостью 0,5 - 1,5 л и 2 - 3 л, чашка металлическая, форма для уплотнения образцов.

Из средней пробы берут 100 г минерального порошка и нагревают активированный порошок до 135 - 140 °С, а неактивированный - до 150 - 160 °С. В порошок вводят битум с температурой 140 - 150 °С и перемешивают в течение 5 - 6 минут до полного и равномерного объединения порошка с битумом.

Ориентировочное количество битума при перемешивании с активированным порошком составляет 8 - 15 %, с неактивированным - 13 - 18 %, а с порошкообразными материалами в пределах 20 - 30 %.

Форму нагревают до 80 - 90 °С и засыпают в неё 25 - 30 г смеси порошка с битумом. Смесь уплотняют при нагрузке 10 МПа в течение 3 мин. Затем образцы помещают в сосуд с водой и устанавливают его в вакуум-прибор на 1,5 часа при остаточном давлении не более 2 кПа. Потом давления доводят до нормального, выдерживают 1 час.

После этого образцы выдерживают при 60 °С в течение 4 часов. Затем образцы при 20 °С выдерживают в воде в течение 15 - 20 часов.

Набухание образцов вычисляют с точностью до 0,1 % по формуле:

где: m - масса образца, взвешенного на воздухе, г.;

m₁ - масса образца, взвешенного в воде, г;

m₂ - масса образца на воздухе после насыщения водой, г;

m₃ - масса образца в воде после насыщения водой, г;

Определение содержания водорастворимых соединений

Для проведения испытания необходимы: сушильный шкаф, обратный холодильник, эксикатор, стеклянные бюксы по 50 мл, весы аналитические, песчаная баня, колбы конические 2 шт по 250 мл, колба для промывания и фильтровальная бумага.

Навеску порошка 20 г высыпают в коническую колбу, заливают 100 мл дистиллированной воды. На колбе закрепляют обратный холодильник. Содержимое колбы кипятят в течение 1 часа и охлаждают до комнатной температуры.

Образовавшуюся водную вытяжку выливают во вторую колбу через фильтр, предварительно смоченный водой. Остаток в первой колбе промывают и смывают через фильтр во вторую колбу. Фильтрат из второй колбы выливают в стеклянный бюкс и выпаривают до постоянной массы и после охлаждения взвешивают с точностью до 0,01 г.

Содержание водорастворимых соединений вычисляют по формуле:

где: m - масса первоначальной пробы порошка, г;

m₁ - масса бюкса с сухим остатком порошка, г;

m₂ - масса бюкса, г.

Содержание водорастворимых соединений вычисляют как среднее арифметическое результатов двух определений. Расхождение между результатами параллельных определений не должно быть более 0,03 %.