EA018003B1 - Rapid method for determining quality of asphalt concrete mixes - Google Patents
Rapid method for determining quality of asphalt concrete mixes Download PDFInfo
- Publication number
- EA018003B1 EA018003B1 EA201100262A EA201100262A EA018003B1 EA 018003 B1 EA018003 B1 EA 018003B1 EA 201100262 A EA201100262 A EA 201100262A EA 201100262 A EA201100262 A EA 201100262A EA 018003 B1 EA018003 B1 EA 018003B1
- Authority
- EA
- Eurasian Patent Office
- Prior art keywords
- dielectric
- asphalt concrete
- bitumen
- mixture
- quality
- Prior art date
Links
Landscapes
- Investigating Or Analysing Materials By Optical Means (AREA)
- Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области технологии контроля качества строительных материалов, в частности к исследованию свойств асфальтобетона, а также составляющих композиционных материалов, и может быть использовано в дорожно-аэродромном строительстве.The invention relates to the field of technology for quality control of building materials, in particular to the study of the properties of asphalt concrete, as well as constituent composite materials, and can be used in road and airfield construction.
Существующие на сегодняшний день способы контроля качества асфальтобетонов очень сложны, ибо они связаны с определением физико-механических свойств, что является трудоемким процессом, не дающим достаточно оперативно и в полном объеме определять качество выпускаемой асфальтобетонной смеси и введения необходимых в этот процесс корректировок. Так как сам технический контроль находится в отрыве от производственного процесса, результаты испытаний асфальтобетонных образцов существенно запаздывают по отношению к процессу отгрузки готовой продукции потребителю. Результаты можно получить после укладки смеси на следующие дни, когда выявленные причины выхода некондиционной асфальтобетонной смеси уже практически неустранимы. Для надежной работы необходимо знать также характер поведения в асфальтобетонной смеси композиционных материалов (битума и минерального порошка), влияющих на его физико-механические показатели. Физико-механические параметры асфальтобетона коррелируют с его диэлектрическими показателями [Алиев А.М. Регенерация асфальтобетона. - Баку: Азернешр, 1985, 275 с.].The existing methods for controlling the quality of asphalt concrete are very complex, because they are associated with the determination of physical and mechanical properties, which is a laborious process that does not allow to quickly and fully determine the quality of the produced asphalt concrete mix and introducing the necessary adjustments to this process. Since the technical control itself is isolated from the production process, the test results of asphalt concrete samples are significantly delayed in relation to the process of shipment of finished products to the consumer. The results can be obtained after laying the mixture on the following days, when the identified causes of the output of substandard asphalt mix are already practically unavoidable. For reliable operation, it is also necessary to know the nature of the behavior in the asphalt mixture of composite materials (bitumen and mineral powder) that affect its physical and mechanical properties. Physical and mechanical parameters of asphalt concrete correlate with its dielectric characteristics [Aliev A.M. Asphalt concrete regeneration. - Baku: Azerneshr, 1985, 275 p.].
Известен способ контроля качества порошкообразных керамических диэлектрических материалов [КИ, 2059971, ΟΘ1Ν 33/38, опубл. 10.05.1996]. Сущность изобретения: определяют вещественную и мнимую составляющие комплексной диэлектрической проницаемости дисперсной смеси, исследуемого порошкообразного и жидкого диэлектрика, определяют графически область дисперсии коуловского типа и параметры дисперсии этой области, сравнивают их с предварительно полученными значениями тех же параметров и соответствующих им значений диэлектрической проницаемости готовых изделий из различных порошкообразных материалов того же состава. При значении диэлектрической проницаемости ε>9 порошкообразный диэлектрический материал считают качественным для изготовления изделий того же элементного состава.A known method of quality control of powdered ceramic dielectric materials [KI, 2059971, ΟΘ1Ν 33/38, publ. 05/10/1996]. The essence of the invention: determine the material and imaginary components of the complex dielectric constant of the dispersed mixture, the studied powder and liquid dielectric, graphically determine the dispersion region of the Cole type and the dispersion parameters of this region, compare them with previously obtained values of the same parameters and the corresponding values of the dielectric constant of finished products from various powder materials of the same composition. When the dielectric constant ε> 9, the powdered dielectric material is considered high-quality for the manufacture of products of the same elemental composition.
Недостатком известного решения является большая трата времени и энергии, а также измеренные значения вещественной и мнимой составляющих диэлектрической проницаемости, используемые для контроля, которые не коррелируют с физико-механическими показателями порошкообразного материала, что не позволяет использовать метод для прогнозирования свойств асфальтобетона на их основе.A disadvantage of the known solution is a great waste of time and energy, as well as the measured values of the material and imaginary components of the dielectric constant, which are used for control, which do not correlate with the physical and mechanical properties of the powder material, which does not allow using the method for predicting the properties of asphalt concrete based on them.
В асфальтобетонных смесях битум связывает щебень, песок и минеральный порошок, образуя строительный конгломерат, способный выдержать определенные нагрузки от движения транспорта и атмосферных факторов, воздействующих на покрытие. В этих случаях вяжущее должно обладать достаточной когезионной и адгезионной способностью.In asphalt concrete mixtures, bitumen binds crushed stone, sand and mineral powder, forming a building conglomerate that can withstand certain loads from traffic and atmospheric factors affecting the coating. In these cases, the binder should have sufficient cohesive and adhesive ability.
По общепринятым методам определения качества битумов определяют их физико-механические характеристики (пенетрация, температура размягчения, растяжимость, температура хрупкости) и химический состав (углеводороды, смолы, асфальтены).According to generally accepted methods for determining the quality of bitumen, their physical and mechanical characteristics (penetration, softening temperature, extensibility, brittle temperature) and chemical composition (hydrocarbons, resins, asphaltenes) are determined.
Оперативное определение адгезионных свойств и долговечности битумов на основе быстроменяющихся составных компонентов крайне трудоемкое. Это вызвано чрезвычайной сложностью их состава, полимолекулярностью, изменяющейся в широких пределах в зависимости от природы нефтяного сырья и технологии его переработки.The rapid determination of the adhesion properties and durability of bitumen based on rapidly changing components is extremely laborious. This is due to the extreme complexity of their composition, polymolecularity, which varies widely depending on the nature of the crude oil and the technology for its processing.
Недостатком существующих способов контроля качества битума является их длительность, которая отличается значительной трудо- и энергоемкостью (определение марки битума в зависимости от вида асфальтобетонной смеси, климатических условий и категорий дорог и аэродромов в соответствии со стандартом). Длительность процесса регулирования состава битума при его нормативном несоответствии в процессе приготовления асфальтобетонной смеси, ограниченное время контроля качества вяжущего материала снижают эффективность его применения на производстве и, как следствие, снижают качество асфальтобетона и долговечность эксплуатации дорожного покрытия.A disadvantage of existing methods for controlling the quality of bitumen is their duration, which differs in considerable labor and energy intensity (determining the grade of bitumen depending on the type of asphalt mix, climatic conditions and categories of roads and airfields in accordance with the standard). The duration of the process of regulating the composition of bitumen with its normative discrepancy in the process of preparing asphalt concrete mix, the limited time of quality control of cementitious material reduce the effectiveness of its use in production and, as a result, reduce the quality of asphalt concrete and the durability of the road surface.
Известен способ контроля качества асфальтобетонной смеси в процессе ее приготовления в смесителе [КП, 2090885, ΟΘ1Ν 33/38, опубл. 20.09.1997], характеризующийся контролем качества на всех этапах по ходу технологического цикла операций путем регистрации активной мощности электропривода смесителя, что позволяет судить о качестве по стабилизации этой мощности. При этом температуру замесов смеси поддерживают постоянной или равной температуре готовой смеси на выходе из смесителя.A known method of controlling the quality of the asphalt mixture in the process of its preparation in the mixer [KP, 2090885, ΟΘ1Ν 33/38, publ. September 20, 1997], characterized by quality control at all stages during the technological cycle of operations by registering the active power of the mixer electric drive, which allows us to judge the quality by stabilizing this power. The temperature of the kneading mixture is maintained constant or equal to the temperature of the finished mixture at the outlet of the mixer.
Способ контролирует дозы компонентов асфальтобетонной смеси, не рассматривая структурные изменения в процессе перемешивания, поэтому он необъективен и не точен.The method controls the dose of the components of the asphalt mixture, not considering the structural changes in the mixing process, so it is biased and not accurate.
В известном способе контроля качества бетона [КП, 2064677, ΟΘ1Ν 33/38, опубл. 27.07.1996] сущность заключается в том, что предварительно изготовляют эталонные образцы различных марок бетона и образец испытуемого бетона. Наносят на их поверхности слой проводящего материала и подключают к ним электроды, измеряют электрическое сопротивление эталонного и испытуемого бетонного образцов, сравнивают результаты измерения электрического сопротивления эталонного и испытуемого образцов, по которым судят о качестве бетона. Недостатком способа является его трудоемкость, к тому же он используется для контроля уже готовых изделий на наличие в них механических дефектов.In the known method of quality control of concrete [KP, 2064677, ΟΘ1Ν 33/38, publ. 07.27.1996] the essence lies in the fact that pre-fabricated reference samples of various grades of concrete and a sample of the tested concrete. A layer of conductive material is applied on their surface and electrodes are connected to them, the electrical resistance of the standard and test concrete samples is measured, the results of measuring the electrical resistance of the standard and test samples are compared, which judge the quality of concrete. The disadvantage of this method is its complexity, in addition, it is used to control finished products for the presence of mechanical defects in them.
Наиболее близким техническим решением к заявляемому изобретению является способ ускоренного определения качества материала или продукта [КП, 2069356, ΟΘ1Ν 27/22, опубл. 20.11.1996], вклюThe closest technical solution to the claimed invention is a method for accelerated determination of the quality of a material or product [KP, 2069356, ΟΘ1Ν 27/22, publ. 11/20/1996], including
- 1 018003 чающий измерение производной диэлектрической восприимчивости по времени или связанной с ней диэлектрической проницаемости, а в качестве параметра, по которому судят о качестве, используют время сохранения материала в пределах заданных характеристик от момента измерения.- 1 018003 measuring the derivative of the dielectric susceptibility with respect to time or the dielectric constant associated with it, and as a parameter by which the quality is judged, the material storage time is used within the specified characteristics from the moment of measurement.
Данный способ основан на связи между компонентным составом и молекулярной структурой материала или с соответствующим свойством, точнее с активационным барьером, образуемым силами межмолекулярного взаимодействия.This method is based on the relationship between the component composition and the molecular structure of the material or with the corresponding property, more precisely, with the activation barrier formed by the forces of intermolecular interaction.
Однако только лишь показатель диэлектрической проницаемости не может в полной мере отражать физико-механические свойства, изменение которых происходит в результате межмолекулярного взаимодействия, ибо химические процессы на поверхностях граничных фаз веществ, возникающие при определенном давлении и температуре, сопровождаются выделением поверхностной энергии, идентифицируемой, как известно, тангенсом угла диэлектрических потерь.However, only the dielectric constant cannot fully reflect the physicomechanical properties that change as a result of intermolecular interaction, because chemical processes on the surfaces of the boundary phases of substances that occur at a certain pressure and temperature are accompanied by the release of surface energy, identified, as is known , dielectric loss tangent.
Задачей настоящего изобретения является повышение точности контроля качества асфальтобетонных смесей при одновременном сокращении времени, энерго- и трудоемкости.The objective of the present invention is to improve the accuracy of quality control of asphalt mixtures while reducing time, energy and labor.
Технический результат достигается заявленным экспресс-методом контроля качества асфальтобетонных смесей, включающим измерение диэлектрической проницаемости (ε) и тангенса угла диэлектрических потерь (ΐ§δ), по значениям которых определяют коэффициент диэлектрического поглощения энергии Κ=ε·ΐ^δ, сравнивают с предварительно полученным значением этого же параметра, соответствующего готовому материалу того же состава, и при значении коэффициента диэлектрического поглощения энергии в пределах Κ±20% сравниваемого значения асфальтобетонную смесь считают качественной.The technical result is achieved by the claimed express method of quality control of asphalt concrete mixtures, including the measurement of dielectric constant (ε) and dielectric loss tangent (ΐ§δ), the values of which determine the coefficient of dielectric energy absorption Κ = ε · ΐ ^ δ, compare with previously obtained the value of the same parameter corresponding to the finished material of the same composition, and when the value of the coefficient of dielectric absorption of energy is within Κ ± 20% of the compared value of asphalt concrete the mixture is considered quality.
Заявленный экспресс-метод контроля качества испытан на образцах битумоминеральных композиций - асфальтобетонных смесей и входящих в ее состав композиционных материалов, битума и минерального порошка.The claimed express method of quality control was tested on samples of bitumen-mineral compositions - asphalt mixtures and its constituent composite materials, bitumen and mineral powder.
Способ осуществляют следующим образом.The method is as follows.
Изготавливают образцы проб исследуемого материала.Samples of samples of the test material are made.
Диэлектрические свойства образца измеряют при помощи прибора ВМ-560 (измеритель добротности ТЕ8ЬА) с рабочим диапазоном частот от 15х 106 Гц и выше. Для измерения диэлектрических характеристик (ΐ^δ и ε) образец пробы вставляют между обкладками конденсатора измерительной ячейки прибора, который подключают к измерительному контуру, состоящему из катушки связи, сменной катушки индуктивности и компенсационного конденсатора переменной емкости. Генератор высокой частоты индуктивно связан с контуром прибора и параллельно компенсатору включает электронный вольтметр, шкала которого проградуирована в единицах добротности.The dielectric properties of the sample are measured using a VM-560 instrument (TE8BA quality factor meter) with an operating frequency range of 15 x 10 6 Hz and higher. To measure the dielectric characteristics (ΐ ^ δ and ε), the sample is inserted between the capacitor plates of the measuring cell of the device, which is connected to the measuring circuit, which consists of a coupling coil, a replaceable inductor and a compensation capacitor of variable capacitance. The high-frequency generator is inductively connected to the circuit of the device and parallel to the compensator includes an electronic voltmeter, the scale of which is calibrated in units of quality factor.
Прибор измеряет диэлектрическую проницаемость (ε) и тангенс угла диэлектрических потерь (ΐ§δ). Диэлектрическая проницаемость воздуха принята за единицу, а относительная диэлектрическая проницаемость исследуемого образца практически зависит от полярности состава. Для установления связи между физико-механическими и диэлектрическими свойствами битумов используют значение расчетной величины коэффициента диэлектрического поглощения энергии, характеризуемого как Κ=ε·ΐ^δ.The device measures the dielectric constant (ε) and the dielectric loss tangent (ΐ§δ). The dielectric constant of air is taken as unity, and the relative dielectric constant of the test sample practically depends on the polarity of the composition. To establish a connection between the physicomechanical and dielectric properties of bitumen, the value of the calculated value of the coefficient of dielectric energy absorption, characterized as характери = ε · ΐ ^ δ, is used.
Изобретение представлено в нижеприведенных примерах его исполнения, которые уточняют, но не ограничивают его.The invention is presented in the following examples of its execution, which specify, but do not limit it.
Пример 1. Определение качества битума.Example 1. Determination of the quality of bitumen.
Согласно нормативам СНГ в составе асфальтобетонной смеси используют битумы различных марок В40 (40/60), В60 (60/90), В90 (90/130) применительно к разным дорожно-климатическим зонам. Они представляют собой смеси неполярных и полярных веществ (асфальтены, смолы, масла). В табл. 1 приводится компонентный состав и физико-механические свойства битумов различных марок.According to the CIS standards, bitumen of various grades B40 (40/60), B60 (60/90), B90 (90/130) is used in the asphalt mix as applied to different climatic zones. They are a mixture of non-polar and polar substances (asphaltenes, resins, oils). In the table. 1 shows the component composition and physico-mechanical properties of bitumen of various grades.
Диэлектрические показатели образцов проб битума при температуре +20°С и частоте 40 МГц представлены в табл. 2.The dielectric characteristics of samples of bitumen samples at a temperature of + 20 ° C and a frequency of 40 MHz are presented in table. 2.
Таблица 1Table 1
- 2 018003- 2 018003
Таблица 2table 2
Из данных табл. 1 и 2 видно: у образца битума марки В 40 по сравнению с маловязким битумом марки В 60 (нефть одного и того же месторождения) наблюдается увеличение ε и 1д5 при равных условиях эксперимента; при частоте 40 МГц битум марки В 40 имеет 1д5=0,0038 и ε=2,34 и коэффициент диэлектрического поглощения энергии Κ1=ε·ΐ§5 =0,00889, а битум марки В 60 имеет !д5=0,0032 и ε=2,33 и его коэффициент Κ2=ε·ΐ§5=0,00746.From the data table. Figures 1 and 2 show: a sample of grade B 40 bitumen compared with low viscosity grade 60 bitumen (oil from the same field) shows an increase in ε and 1d5 under equal experimental conditions; at a frequency of 40 MHz, grade B 40 bitumen has 1d5 = 0.0038 and ε = 2.34 and the dielectric absorption coefficient of energy is Κ 1 = ε · ΐ§5 = 0.00889, and grade B 60 bitumen has! d5 = 0.0032 and ε = 2.33 and its coefficient Κ 2 = ε · ΐ§5 = 0.00746.
Из этих данных также следует, что битум марки В 40 имеет повышенную активность по сравнению с битумом марки В60.It also follows from these data that grade B 40 bitumen has increased activity compared to grade B60 bitumen.
В маловязком битуме марки В 90 с 25,8%-ным содержанием асфальтенов и смол фактор диэлектрических потерь соответственно равен Κ3=ε·ΐ§5 =0,00636, т.е. в данном случае по диэлектрическим параметрам у В 90 активность ниже, чем у марки битума В 60 на 17,3%. Между этими марками битумов содержание смолисто-асфальтеновых компонентом снижается на 17,4%, т.е. разница между изменениями Κ=ε·ΐ§5 и содержанием смолисто-асфальтеновых компонентов в битумах В 60 и В 90 в среднем составляет 0,1-0,2%. Диэлектрические параметры Κ=ε·ΐ§5 битума марки В 40 непосредственно связаны с наличием наиболее полярных компонентов битума - асфальтенов и части смол. Величина максимума Κ=ε·ΐ§5 увеличивается с ростом концентрации смолисто-асфальтеновых составов битума. Полярные компоненты битума повышают адгезионные свойства за счет сцепления компонентов вяжущих с минеральными материалами, в результате чего повышается Κ=ε·ΐ§5.In the low-viscosity bitumen grade B 90 with a 25.8% content of asphaltenes and resins, the dielectric loss factor, respectively, is Κ 3 = ε · ΐ§5 = 0.00636, i.e. in this case, according to the dielectric parameters, B 90 has lower activity than the grade of bitumen B 60 by 17.3%. Between these grades of bitumen, the content of tar-asphaltene component decreases by 17.4%, i.e. the difference between the changes Κ = ε · ΐ§5 and the content of tar-asphaltene components in bitumen B 60 and B 90 is on average 0.1-0.2%. The dielectric parameters Κ = ε · ΐ§5 of grade B 40 bitumen are directly related to the presence of the most polar components of bitumen - asphaltenes and some resins. The maximum value Κ = ε · ΐ§5 increases with increasing concentration of tar-asphaltene compositions of bitumen. The polar components of bitumen increase the adhesive properties due to the adhesion of the binder components to mineral materials, resulting in an increase in Κ = ε · ΐ§5.
При переходе структуры битума В 40 к В 60 значение коэффициента диэлектрического поглощения энергии Κ=ε·ΐ§5 убывает. Экспериментально установлены диэлектрические параметры битумов разных марок в зависимости от содержания смолисто-асфальтеновых компонентов (табл. 3). Данными табл. 3 можно воспользоваться для контроля качества битума при приготовлении асфальтобетона в зависимости от зон температурного режима дорог: I зона - В 40 (40/60), II зона - В 60 (60/90), III зона - В 90 (90/130), исключая тем самым использование некондиционной продукции.With the transition of the structure of bitumen B 40 to B 60, the value of the coefficient of dielectric energy absorption Κ = ε · ΐ§5 decreases. The dielectric parameters of bitumen of various grades were experimentally established depending on the content of tar-asphaltene components (Table 3). Table data 3 can be used to control the quality of bitumen in the preparation of asphalt, depending on the temperature zones of the roads: I zone - B 40 (40/60), II zone - B 60 (60/90), III zone - B 90 (90/130) , thereby excluding the use of substandard products.
Таблица 3Table 3
Пример 2. Определение качества минерального порошка.Example 2. Determination of the quality of the mineral powder.
Минеральный порошок (активированный и не активированный) приготовлялся из известняка Гюздекского каменного карьера г. Баку.Mineral powder (activated and not activated) was prepared from limestone of the Guzdek stone quarry in Baku.
Во всех сериях опытов сохранились неизменными гранулометрический и химический составы твердой фазы. В качестве активирующей смеси для активации минерального порошка используют битум + поверхностно-активное вещество (ПАВ).In all series of experiments, the granulometric and chemical compositions of the solid phase remained unchanged. As an activating mixture for the activation of the mineral powder, bitumen + surfactant is used.
Для осуществления способа изготовляют образцы - пробы активированного и не активированного минерального порошка с разным количеством активирующей смеси. Диэлектрические свойства минерального порошка измеряют при помощи прибора ВМ-560 (Измеритель добротности, ТЕ§ЬА) с рабочим диапазоном частот от 15х106 Гц и выше по вышеуказанной методике.To implement the method, samples are prepared — samples of activated and non-activated mineral powder with different amounts of activating mixture. The dielectric properties of the mineral powder are measured using a BM-560 instrument (Q-meter, TEGA) with an operating frequency range of 15x10 6 Hz and higher according to the above method.
В табл. 4 приведены результаты измерений диэлектрических характеристик не активированных и активированных минеральных порошков, для активации которых было взято разное количество одной и той же активирующей смеси. Диэлектрическим методом, а именно определением тангенса угла диэлектрических потерь и диэлектрической проницаемости, выявлены значительно высокие показатели полярности, т.е. накопление свободных радикалов в продуктах измельчения не активированного минерального порошка, чем в активированном минеральном порошке (см. табл. 4).In the table. Figure 4 shows the results of measurements of the dielectric characteristics of non-activated and activated mineral powders, for activation of which a different amount of the same activating mixture was taken. The dielectric method, namely, the determination of the dielectric loss tangent and permittivity, revealed significantly high polarity indices, i.e. accumulation of free radicals in grinding products of non-activated mineral powder than in activated mineral powder (see table 4).
Из основных положений, протекающих в физико-химических процессах, следует, что частицы измельченных минеральных зерен заряжены положительно, в связи с этим при адсорбции активирующей минеральной смеси отрицательные концы ее, т.е. радикалы, обращены в сторону поверхностей минеIt follows from the basic principles that take place in physicochemical processes that particles of ground mineral grains are positively charged, and therefore, during the adsorption of an activating mineral mixture, its negative ends, i.e. radicals facing mine surfaces
- 3 018003 ральных частиц и взаимосвязаны с ними, а положительные - от поверхности частиц к битуму. Первый слой активирующей смеси состоит, вероятно, из молекул смеси адсорбированных на поверхности минеральных зерен, образующих новый контактный слой из положительных зарядов. При введении большого количества активирующей смеси до 9% от веса порошка против установленных оптимальных 3% на поверхности зерен образуется повышенная толщина связанных новых дополнительных слоев. По мере удаления свободных радикалов смесей от поверхности частиц известняка усиливается подвижность радикалов за счет тепловой энергии, что препятствует правильной ориентации последних вокруг частиц минеральных зерен.- 3 018003 of real particles and are interconnected with them, and positive - from the surface of the particles to bitumen. The first layer of the activating mixture probably consists of molecules of the mixture adsorbed on the surface of mineral grains, forming a new contact layer of positive charges. With the introduction of a large amount of activating mixture up to 9% by weight of the powder against the established optimum 3%, an increased thickness of bonded new additional layers is formed on the grain surface. As the free radicals of the mixtures are removed from the surface of the limestone particles, the mobility of the radicals increases due to thermal energy, which prevents the proper orientation of the latter around the particles of mineral grains.
Т аблица 4T table 4
Примечание: К/Кп - соотношение показателей коэффициентов поглощения энергии минерального порошка;Note: K / K p - the ratio of the absorption coefficients of the energy of the mineral powder;
К - коэффициент поглощения энергии не активированного минерального порошка;K is the energy absorption coefficient of unactivated mineral powder;
Кп - коэффициент поглощения энергии активированного минерального порошка.Kp - energy absorption coefficient of activated mineral powder.
Поэтому в первом слое происходит хемоадсорбционный процесс наслоения связанной активирующей смеси, а на поверхности частиц минеральных зерен радикалы смеси ориентируются в адсорбционной сфере. Причем поверхность частиц первого слоя (с 3%-ной активирующей смесью) полностью ориентирована в этой поверхности зерен, чем в последующих слоях, здесь тангенс угла потерь равен ΐ§δ=0,055, а диэлектрическая проницаемость ε=2,16. Это свидетельствует о резком снижении поверхностного натяжения на границе раздела фаз, а следовательно, и усиления прилипаемости пленки активированного порошка в битумоминеральной системе. Второй слой ориентируется силовым полем первого слоя, но уже не полностью, где соответственно К=0,123; третий слой ориентируется еще слабее и т.д. Таким образом, по мере добавления для активации активирующей смеси до 9%, где К=0,341, и удаления от поверхности частиц радикалы смеси все менее и менее ориентированы и слабо связаны с частицами и, наконец, диффузно переходят в обычный компонент битума в составе асфальтобетона.Therefore, in the first layer, a chemoadsorption process of layering of the bound activating mixture occurs, and on the surface of the particles of mineral grains, the radicals of the mixture are oriented in the adsorption sphere. Moreover, the surface of the particles of the first layer (with a 3% activating mixture) is completely oriented in this grain surface than in the subsequent layers, here the loss tangent is ΐ§δ = 0.055, and the dielectric constant ε = 2.16. This indicates a sharp decrease in surface tension at the phase boundary, and, consequently, an increase in the adhesion of the activated powder film in the bitumen-mineral system. The second layer is oriented by the force field of the first layer, but not completely, where, respectively, K = 0.123; the third layer is oriented even weaker, etc. Thus, as the activating mixture is added to activate up to 9%, where K = 0.341, and removed from the surface of the particles, the radicals of the mixture become less and less oriented and weakly bound to the particles and, finally, diffusely transform into the usual component of bitumen in the composition of asphalt concrete.
Таким образом, при равных условиях проводимых исследований в этом направлении было установлено, что диэлектрические параметры ε и ΐ§5 у не активированных минеральных материалов выше, чем у активированных, из чего следует, что наиболее прочной связью, возникающей между поверхностью минеральных зерен и активирующей смесью, является установление оптимального количества ее, способствующей повышенному улучшению качества минерального порошка, а следовательно, и на его основе улучшению структуры асфальтобетона, которая характеризуется снижением показателей диэлектрической проницаемости и тангенса угла диэлектрических потерь этого материала.Thus, under equal conditions of research in this direction, it was found that the dielectric parameters ε and ΐ§5 of non-activated mineral materials are higher than those of activated materials, which implies that the strongest bond arising between the surface of the mineral grains and the activating mixture , is to establish the optimal amount of it, contributing to an improved improvement in the quality of the mineral powder, and therefore, on its basis, to improve the structure of asphalt concrete, which is characterized by a decrease By measuring the dielectric constant and the dielectric loss tangent of this material.
В процессе совместного измельчения минерального порошка и активирующей смеси от 0,5 до 9% происходит постепенное снижение ε и ΐ§5 и достигается максимальный эффект уменьшения их показателей при 3% активирующей смеси, а при дальнейшем повышении количества активирующей смеси эти параметры увеличиваются.In the process of joint grinding of the mineral powder and the activating mixture from 0.5 to 9%, a gradual decrease in ε and и§5 occurs and the maximum effect is achieved by reducing their performance at 3% of the activating mixture, and with a further increase in the amount of activating mixture, these parameters increase.
Из табл. 4 видно, что при уменьшении объема активирующей смеси до 0,5% против оптимального количества 3% после рекомбинации свободных радикалов, образующихся при диспергировании известняка с радикалами, содержащимися в активирующей смеси, в этом известняке остается большое количество не связанных радикалов, где К=!:-1цО=0.702. И, наоборот, при увеличении активирующей смеси до 9% выше оптимального количества 3% в известняке, т.е. в толстой пленке, на поверхности минеральных зерен скапливается значительно большое количество свободных радикалов из активирующей смеси, способствующих снижению прочностных показателей системы минеральный порошок-активирующая смесь. Здесь К=е-1д5=0,341.From the table. Figure 4 shows that when the volume of the activating mixture is reduced to 0.5% against the optimal amount of 3% after recombination of the free radicals formed when the limestone is dispersed with the radicals contained in the activating mixture, a large number of unbound radicals remain in this limestone, where K =! : -1cO = 0.702. And, conversely, when the activating mixture is increased to 9% above the optimum amount of 3% in limestone, i.e. in a thick film, on the surface of mineral grains, a significantly large amount of free radicals from the activating mixture accumulate, contributing to a decrease in the strength characteristics of the mineral powder-activating mixture system. Here K = e-1d5 = 0.341.
Таким образом, при больших концентрациях активирующей смеси происходит блокировка активThus, at high concentrations of the activating mixture, the asset is blocked
- 4 018003 ных гидрофобных центров тонкой пленки на поверхности минеральных зерен, т.е. активных участков сцепления, что вызывает утолщение слоев вокруг частиц минеральной системы. В результате резко повышаются показатели ε и ΐ§5, понижается прочность структуры, а сама система сильно разжижается, что приводит к значительной утрате роли активирующей смеси.- 4 018003 hydrophobic centers of a thin film on the surface of mineral grains, i.e. active sites of adhesion, which causes a thickening of the layers around the particles of the mineral system. As a result, the indices ε and ΐ§5 sharply increase, the strength of the structure decreases, and the system itself greatly liquefies, which leads to a significant loss of the role of the activating mixture.
Пример 3. Определение качества асфальтобетонной смеси.Example 3. Determining the quality of the asphalt mixture.
Для осуществления способа изготовляют образцы в виде круглой пластины толщиной 2 см и диаметром 5 см. Диэлектрические свойства образцов измеряют при помощи прибора ВМ-560 (Измеритель добротности, ТЕБЬА) с рабочим диапазоном частот от 15х106 Гц и выше по вышеуказанной методике.To implement the method, samples are made in the form of a round plate with a thickness of 2 cm and a diameter of 5 cm. The dielectric properties of the samples are measured using a BM-560 instrument (Q-meter, TEBA) with an operating frequency range of 15x10 6 Hz and higher according to the above method.
Относительная диэлектрическая проницаемость исследуемого образца асфальтобетонной смеси практически зависит от минералогического и гранулометрического составов, а также от активности битума. Физико-механические и диэлектрические показатели образцов представлены в табл. 5 и 6 и на чертеже, где представлена связь определяемых диэлектрических параметров испытуемых образцов с установленными нормативными прочностными показателями.The relative permittivity of the test sample of the asphalt mix practically depends on the mineralogical and particle size distribution, as well as on the activity of bitumen. Physico-mechanical and dielectric parameters of the samples are presented in table. 5 and 6 and in the drawing, which shows the relationship of the determined dielectric parameters of the tested samples with the established standard strength indicators.
Согласно нормативам по строительству автомобильных дорог и аэродромов, учитывающих климатические особенности республики, основным показателем физико-механических свойств асфальтобетона является остаточная пористость (оптимальное значение от 4 до 6 об.%). Фактически, диэлектрическая проницаемость и тангенс угла диэлектрических потерь зависят от нормируемой остаточной пористости асфальтобетона.According to the standards for the construction of roads and airfields, taking into account the climatic characteristics of the republic, the main indicator of the physical and mechanical properties of asphalt concrete is the residual porosity (optimal value from 4 to 6 vol.%). In fact, the dielectric constant and the dielectric loss tangent depend on the normalized residual porosity of the asphalt concrete.
По существующим нормативам бывшего СССР для жаркого климата принимается расчетная температура +50°С, а по новым нормативам для I зоны Азербайджана температура равна +75°С, которая более реально отражает температурный режим работы асфальтобетонных покрытий в летнее время (Алиев А.М. Асфальтобетон в условиях жаркого климата. - Баку: Азернешр, 1980).According to the existing standards of the former USSR, the estimated temperature + 50 ° С is adopted for a hot climate, and according to the new standards for the I zone of Azerbaijan, the temperature is + 75 ° С, which more realistically reflects the temperature regime of asphalt pavements in the summer (Aliev A.M. Asphalt concrete in a hot climate. - Baku: Azerneshr, 1980).
Из табл. 5, 6 и чертежа усматривается взаимосвязь диэлектрических характеристик, в частности коэффициента диэлектрического поглощения энергии (К) с прочностными показателями исследуемых образцов асфальтобетона, а именно при оптимальной остаточной пористости образцов, диэлектрические характеристики (табл. 5, 6 позиции 1, 5-7) в том числе и коэффициенты поглощения энергии имеют значения К=0,1559-0,1904, при наибольших прочностных показателях Ксж=0,96-1,32 (табл. 1 позиции 2-4) и К=0,2557-0,2901, при наибольших прочностных показателях Ксж=0,78-0,90 (табл. 2 позиции 3-5).From the table. 5, 6 and the drawing, the relationship of the dielectric characteristics, in particular the coefficient of dielectric absorption of energy (K) with the strength characteristics of the studied samples of asphalt concrete, namely, with optimal residual porosity of the samples, the dielectric characteristics (Tables 5, 6 of items 1, 5-7) is seen in including energy absorption coefficients have values K = 0.1559-0.1904, with the highest strength indicators Kszh = 0.96-1.32 (tab. 1, positions 2-4) and K = 0.2557-0.2901 , with the highest strength indicators Kszh = 0.78-0.90 (tab. 2 positions 3-5).
Диэлектрическая проницаемость асфальтобетона - это очень чувствительная величина, отражающая структуру материала (твердых образцов асфальтобетона, сыпучих минеральных компонентов, битумов и ПАВ). Предлагаемый экспресс-метод является эффективным, ибо он дает возможность в течение 10-20 мин в лабораторных условиях при асфальтобетонном заводе определять качество приготовленной к отправке на объект асфальтобетонной смеси во избежание выпуска некондиционной продукции.The dielectric constant of asphalt concrete is a very sensitive quantity that reflects the structure of the material (solid samples of asphalt concrete, bulk mineral components, bitumen and surfactants). The proposed express method is effective, because it allows for 10-20 minutes in laboratory conditions at an asphalt concrete plant to determine the quality of the asphalt mix prepared for dispatch to the facility in order to avoid the production of substandard products.
Таблица 5Table 5
Физико-механические свойства асфальтобетона с активированным минеральным порошком и диэлектрические характеристики (при частоте 40 МГц)Physico-mechanical properties of asphalt concrete with activated mineral powder and dielectric characteristics (at a frequency of 40 MHz)
Таблица 6Table 6
Физико-механические свойства асфальтобетона с не активированным минеральным порошком и диэлектрические характеристики (при частоте 40 МГ ц)Physico-mechanical properties of asphalt concrete with non-activated mineral powder and dielectric characteristics (at a frequency of 40 MG c)
ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯCLAIM
Claims (1)
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| AZA20090253 | 2009-11-23 | ||
| AZA20090252 | 2009-11-23 | ||
| AZA20090254 | 2009-11-23 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| EA201100262A1 EA201100262A1 (en) | 2011-08-30 |
| EA018003B1 true EA018003B1 (en) | 2013-04-30 |
Family
ID=44544205
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| EA201100262A EA018003B1 (en) | 2009-11-23 | 2010-11-02 | Rapid method for determining quality of asphalt concrete mixes |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| EA (1) | EA018003B1 (en) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP3803358B1 (en) * | 2018-06-04 | 2023-09-06 | Shell Internationale Research Maatschappij B.V. | Method for predicting bitumen properties |
| CN112525956A (en) * | 2020-11-17 | 2021-03-19 | 武汉理工大学 | Asphalt mixture quality evaluation method based on temperature-frequency equivalent model |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US2889296A (en) * | 1955-07-15 | 1959-06-02 | Exxon Research Engineering Co | Process for preparing high quality asphalt-copolymer compositions |
| RU2090885C1 (en) * | 1988-11-10 | 1997-09-20 | Николай Григорьевич Войтенков | Method of quality inspection of asphalt and concrete mixture |
| US5952561A (en) * | 1997-03-19 | 1999-09-14 | Iowa State University Research Foundation, Inc. | Real time asphalt pavement quality sensor using a differential approach |
| US20080210597A1 (en) * | 2005-07-20 | 2008-09-04 | Sk Energy Co., Ltd. | High Quality Asphalt Containing Pitch and Method of Preparing the Same |
-
2010
- 2010-11-02 EA EA201100262A patent/EA018003B1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US2889296A (en) * | 1955-07-15 | 1959-06-02 | Exxon Research Engineering Co | Process for preparing high quality asphalt-copolymer compositions |
| RU2090885C1 (en) * | 1988-11-10 | 1997-09-20 | Николай Григорьевич Войтенков | Method of quality inspection of asphalt and concrete mixture |
| US5952561A (en) * | 1997-03-19 | 1999-09-14 | Iowa State University Research Foundation, Inc. | Real time asphalt pavement quality sensor using a differential approach |
| US20080210597A1 (en) * | 2005-07-20 | 2008-09-04 | Sk Energy Co., Ltd. | High Quality Asphalt Containing Pitch and Method of Preparing the Same |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| EA201100262A1 (en) | 2011-08-30 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Li et al. | Multifunctional self-sensing and ductile cementitious materials | |
| Estakhri et al. | Field and laboratory investigation of warm mix asphalt in Texas. | |
| Cho et al. | The application of recycled concrete aggregate (RCA) for hot mix asphalt (HMA) base layer aggregate | |
| Gopalakrishnan et al. | Electrically conductive mortar characterization for self-heating airfield concrete pavement mix design | |
| Rossi et al. | Effects of adhesion promoters on the contact angle of bitumen-aggregate interface | |
| Dan et al. | Analysing the effects of the mesoscopic characteristics of mineral powder fillers on the cohesive strength of asphalt mortars at low temperatures | |
| Kim et al. | Quantitative measurement of the external and internal bleeding of conventional concrete and SCC | |
| CN112525956A (en) | Asphalt mixture quality evaluation method based on temperature-frequency equivalent model | |
| Abd El Rahman et al. | Modification of local asphalt with epoxy resin to be used in pavement | |
| EA018003B1 (en) | Rapid method for determining quality of asphalt concrete mixes | |
| Singh et al. | A laboratory investigation into the effect of long-term oven aging on RAP mixes using dynamic modulus test | |
| Yu et al. | Analysis of influence of surfactant on the properties of diluted asphalt mixtures | |
| Teltayev et al. | Composition and rheological characteristics of bitumen in short-term and long-term aging | |
| Pstrowska et al. | Adhesion in Bitumen/Aggregate System: Adhesion Mechanism and Test Methods. Coatings 2022, 12, 1934 | |
| Daghighi et al. | Effect of different additives on fatigue behavior of asphalt mixtures | |
| Doyle et al. | Rutting and moisture damage resistance of high RAP warm mixed asphalt: loaded wheel tracking vs. conventional methods | |
| Kanitpong | Evaluation of the roles of adhesion and cohesion properties of asphalt binders in moisture damage of HMA | |
| Sokolova et al. | Surface tension determination in glyoxal-silica dispersed system | |
| Remišová | Effect of film thickness on resistance to permanent deformation in asphalt mixtures | |
| Rahaman et al. | Evaluation of recycled asphalt pavement materials from ultra-thin bonded bituminous surface | |
| Johnson et al. | Application of nanoclay materials in asphalt pavements | |
| Briliak et al. | Research into effect of asphalt mixture aging on stiffness | |
| Mahan | Influence of mineral filler-asphalt ratio on asphalt mixture performance | |
| Sarsam | Influence of fly ash on the volumetric and physical properties of Stone Matrix Asphalt Concrete | |
| RU2612681C1 (en) | Cold method for producing extra strength stone mastic asphalt concrete for repairing and setting up layers of road surface |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | Lapse of a eurasian patent due to non-payment of renewal fees within the time limit in the following designated state(s) |
Designated state(s): AM BY KZ KG MD TJ TM |
|
| MM4A | Lapse of a eurasian patent due to non-payment of renewal fees within the time limit in the following designated state(s) |
Designated state(s): AZ RU |
|
| NF4A | Restoration of lapsed right to a eurasian patent |
Designated state(s): AZ RU |
|
| MM4A | Lapse of a eurasian patent due to non-payment of renewal fees within the time limit in the following designated state(s) |
Designated state(s): AZ RU |