М. Г. Салихов
С. В. Ежова
ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЕ
И ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ
ПРОИЗВОДСТВА И ПРИМЕНЕНИЯ
ДОРОЖНО-СТРОИТЕЛЬНЫХ МАТЕРИАЛОВ
Допущено УМО вузов РФ по образованию
в области железнодорожного транспорта и транспортного
строительства в качестве учебного пособия для студентов вузов,
обучающихся по специальности «Автомобильные дороги и аэродромы»
направления подготовки «Транспортное строительство»
Йошкар-Ола
Марийский государственный технический университет
2009
Стр.1
УДК 625.861
ББК 39.311
С 16
Рецензенты:
кафедра физики МарГТУ (зав. кафедрой д-р хим. наук, профессор
Ю. Б. Грунин);
зав. кафедрой автомобильных дорог КазГАСУ, д-р техн. наук,
профессор А. И. Брехман;
зав. кафедрой строительных материалов КазГАСУ,
д-р техн. наук, профессор Р. З. Рахимов
Салихов, М. Г.
С 16
Физико-химические и технологические основы производства
и применения дорожно-строительных материалов / М. Г. Салихов,
С. В. Ежова. – Йошкар-Ола: Марийский государственный
технический университет, 2009. – 128 с.
ISBN 978-5-8158-0683-2
Кратко представлены виды, внутреннее строение, свойства и структура
применяемых в дорожном строительстве материалов. Рассмотрены
технологические и физико-химические основы их производства и обеспечения
долговечности.
Для студентов специальности «Автомобильные дороги и аэродромы»
направления «Транспортное строительство», изучающих дисциплины
«Физическая химия в дорожном материаловедении» и «Основы технологии
производства дорожно-строительных материалов».
УДК 625.861
ББК 39.311
ISBN 978-5-8158-0683-2
© Марийский государственный
технический университет, 2009
Стр.2
Оглавление
ПРЕДИСЛОВИЕ ......................................................................................... 7
СПИСОК ОСНОВНЫХ СОКРАЩЕНИЙ ........................................... 9
ВВЕДЕНИЕ .................................................................................................10
1. ВИДЫ И ВНУТРЕННЕЕ СТРОЕНИЕ ДОРОЖНОСТРОИТЕЛЬНЫХ
МАТЕРИАЛОВ ......................................................12
1.1. Виды дорожно-строительных материалов ................................12
1.2. Внутреннее строение дорожно-строительных материалов ....13
2. СВОЙСТВА И СТРУКТУРА ДОРОЖНО-СТРОИТЕЛЬНЫХ
МАТЕРИАЛОВ ..........................................................................................15
2.1. Виды свойств дорожно-строительных материалов .................15
2.2. Структура дорожно-строительных материалов. Понятие о
материаловедении .................................................................................16
2.2.1. Структура дорожно-строительных материалов ...............16
2.2.2. Понятие о материаловедении ................................................18
2.3. Взаимосвязи структур и свойств дорожно-строительных
материалов .............................................................................................19
3. ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ПРОИЗВОДСТВА И
ОБЕСПЕЧЕНИЯ ДОЛГОВЕЧНОСТИ ДОРОЖНОСТРОИТЕЛЬНЫХ
МАТЕРИАЛОВ ......................................................22
3.1. Технологические основы производства дорожностроительных
материалов ...................................................................22
3.2. Обеспечение долговечности дорожно-строительных
материалов .............................................................................................22
4. ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ И ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ
ПРОИЗВОДСТВА И ПРИМЕНЕНИЯ КАМЕННЫХ
МАТЕРИАЛОВ В ДОРОЖНОМ СТРОИТЕЛЬСТВЕ........................25
4.1. Технологические основы добычи, производства и
применения каменных материалов в качестве ДСМ ....................25
4.1.1. Общие сведения о каменных материалах ..............................25
3
Стр.3
4.1.2. Технологические основы добычи и переработки
(производства) скальных каменных материалов ............................26
4.1.3. Технологические основы производства шлакового щебня и
песка ....................................................................................................30
4.1.4. Технологические основы добычи и переработки рыхлых
каменных материалов ........................................................................32
4.1.5. Технологические основы использования каменных
материалов в дорожных одеждах ...................................................34
4.2. Физико-химические основы производства и применения
каменных материалов ..........................................................................40
4.2.1. Общие сведения о структуре и свойствах КМ .....................40
4.2.2. Физико-химическое взаимодействие каменных материалов с
полярными жидкостями ...................................................................42
4.2.3. Физико-химические процессы при добыче и производстве
щебня и минерального порошка из скальных каменных материалов
..............................................................................................................44
5. ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ, ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЕ И
ХИМИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ПРОИЗВОДСТВА И ПРИМЕНЕНИЯ
ВЯЖУЩИХ ВЕЩЕСТВ В ДОРОЖНОМ СТРОИТЕЛЬСТВЕ ........49
5.1. Общие сведения о вяжущих .........................................................49
5.1.1. Битумы......................................................................................49
5.1.2. Каменноугольные дегти и комплексные вяжущие ................53
5.1.3. Дорожные эмульсии .................................................................54
5.1.4. Неорганические (минеральные) вяжущие вещества ............55
5.2. Физико-химические и технологические аспекты
производства и применения вяжущих веществ в дорожном
строительстве.........................................................................................56
6. ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ
ПОВЕРХНОСТНО-АКТИВНЫХ ВЕЩЕСТВ И АКТИВАТОРОВ В
ДОРОЖНОМ СТРОИТЕЛЬСТВЕ .........................................................64
6.1. Общие сведения о поверхностно-активных веществах (ПАВ)
..................................................................................................................64
6.2. Активация минеральных материалов и вяжущих ..................66
4
Стр.4
6.3. Термодинамические принципы применения ПАВ ..................69
6.4. Физико-химические процессы при приготовлении различных
ДСМ с применением ПАВ ..................................................................70
6.5. Технологические основы использования ПАВ и методы
механической активации при их производстве и применении ....72
6.5.1. Технологические основы применения ПАВ при производстве
битумов и асфальтобетонных смесей ............................................72
6.5.2. Технологические основы производства активированного
минерального порошка .......................................................................75
7. ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЕ И ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ
ПРОИЗВОДСТВА И ПРИМЕНЕНИЯ АСФАЛЬТОБЕТОННЫХ И
ЩЕБЕНОЧНО-МАСТИЧНЫХ АСФАЛЬТОБЕТОННЫХ
СМЕСЕЙ .....................................................................................................77
7.1. Общие сведения о АБС, ЩМАС и бетонах с их применением
..................................................................................................................77
7.2. Физико-химические основы производства и работы
асфальтобетонных и щебеночно-мастичных смесей в покрытиях
..................................................................................................................79
7.2.1. Физико-химические процессы в битумах в составе АБ и
ЩМА ....................................................................................................80
7.2.2. Взаимодействие битума с другими компонентами в ЩМАС
..............................................................................................................84
7.2.3. Изменение свойств минеральных материалов в АБ и ШМАС
при взаимодействии с битумом .......................................................85
7.3. Изменение физико-химических свойств компонентов и
асфальтобетонов в процессе эксплуатации и влияние их на
долговечность покрытия .....................................................................88
7.4. Технологические основы производства и применения
асфальтобетонных смесей ...................................................................90
7.4.1. Общие сведения о технологиях ...............................................90
7.4.2. Технологические процессы приготовления АБС и ЩМАС ....94
7.4.3. Технологические процессы применения АБС и ЩМАС .........95
5
Стр.5
8. ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЕ И ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ
ПРОИЗВОДСТВА И ПРИМЕНЕНИЯ ЦЕМЕНТОБЕТОННЫХ
СМЕСЕЙ, ЦЕМЕНТОБЕТОНОВ И ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫХ
ИЗДЕЛИЙ ...................................................................................................98
8.1. Общие сведения о бетонах ............................................................98
8.2. Физико-химические основы производства и применения ЦБС
и ЖБИ ...................................................................................................101
8.3. Физико-химические основы производства и применения ЦБС
непрерывного вакуумирования .......................................................108
8.4. Технологические основы производства ЦБС, ЖБИ и ЦБСНВ
................................................................................................................111
Заключение ...............................................................................................115
Контрольные вопросы ............................................................................116
Библиографический список ...................................................................120
6
Стр.6
ПРЕДИСЛОВИЕ
Предлагаемое учебное пособие написано в соответствии с
общеобразовательным стандартом и учебными программами
дисциплин «Физическая химия в дорожном материаловедении» и
«Технологические основы производства дорожно-строительных
материалов».
В настоящем издании рассматриваются физико-химические и
технологические основы производства и применения в дорожном
строительстве рядового (необработанного вяжущими) и обработанного
вяжущими каменных материалов, вяжущих и поверхностно-активных
веществ и бетонов на основе органических и
неорганических вяжущих.
Особенностью данного учебного пособия является то, что в
него впервые включены теоретические и технологические основы
производства объемного черного щебня и бетонов непрерывного
вакуумирования.
Обширный библиографический список и достаточно большое
количество контрольных вопросов по всему курсу призваны помочь
студентам в самостоятельной работе по изучению материала
и проверке полученных знаний.
Профессором М. Г. Салиховым написаны введение, предисловие,
заключение к данному изданию, разделы 1…7; доцентом
С. В. Ежовой подготовлен раздел 8. Раздел «Контрольные вопросы»
разработан совместно.
Авторы благодарят рецензентов – профессоров Ю. Б. Грунина,
Р. З. Рахимова и А. И. Брехмана, а также сотрудников кафедр физики
и автомобильных дорог МарГТУ за полезные советы и ценные
рекомендации, сделанные при прочтении и рецензировании
учебного пособия в процессе подготовки его к печати. С призна7
Стр.7
тельностью будут приняты также любые другие замечания и пожелания,
направленные на улучшение содержания и оформления
данной работы.
Отзывы об учебном пособии можно отправлять по адресу:
424000 Республика Марий Эл г. Йошкар-Ола, пл. Ленина, 3, Марийский
государственный технический университет, кафедра автомобильных
дорог.
8
Стр.8
Учебное издание
Салихов Мухаммет Габдулхаевич
Ежова Светлана Владимировна
ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЕ И ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ
ПРОИЗВОДСТВА И ПРИМЕНЕНИЯ
ДОРОЖНО-СТРОИТЕЛЬНЫХ МАТЕРИАЛОВ
Учебное пособие
Редактор Л. С. Емельянова
Компьютерная верстка С. В. Ежова
М. Г. Салихов
Подписано в печать 29.03.09. Формат 60×84 1/16.
Бумага офсетная. Печать офсетная.
Усл. п. л. 7,4. Уч.-изд. л. 5,8.
Тираж 100 экз. Заказ № 4054.
Марийский государственный технический университет
424000 Йошкар-Ола, пл. Ленина, 3
Редакционно-издательский центр МарГТУ
424006 Йошкар-Ола, ул. Панфилова, 17
Стр.129