Adalékanyag

Az “adalékanyag” olyan ásványi anyagok gyűjtőfogalma, mint a homok, a kavics és a zúzott kő, amelyeket kötőanyaggal (például víz, bitumen, portlandcement, mész stb.) együtt összetett anyagok (például aszfaltbeton és portlandcement beton) előállítására használnak. A térfogat alapján az adalékanyag általában a HMA 92-96 százalékát és a portlandcementbeton körülbelül 70-80 százalékát teszi ki. Az adalékanyagot rugalmas és merev burkolatok alap- és alépítményeihez is használják.

Az adalékanyagok lehetnek természetesek vagy gyártottak. A természetes adalékanyagokat általában nagyobb kőzetformációkból nyerik ki nyílt feltáráson (kőbánya) keresztül. A kitermelt kőzetet általában mechanikus zúzással csökkentik használható méretűre. A mesterséges adalékanyag gyakran más gyártó iparágak mellékterméke.

Ez a szakasz röviden tárgyalja az adalékanyag forrásait és a kőfejtési műveleteket, majd ismerteti az alapvető ásványi, kémiai és fizikai tulajdonságokat, amelyek az útburkolatok szempontjából a legfontosabbak, valamint az e tulajdonságok meghatározására használt tipikus vizsgálatokat. A következő forrás részletesebb információkat tartalmaz az adalékanyagokról:

Az adalékanyagok forrásai

Az adalékanyagok származhatnak természetes vagy mesterséges forrásokból. A természetes adalékanyagok kőzetekből származnak, amelyeknek három nagy geológiai besorolását különböztetjük meg (Roberts, et al., 1996):

Vulkáni kőzetek Ezek a kőzetek elsősorban kristályosak, és a földkéreg alatt lévő olvadt kőzetanyag (magma) lehűlésével keletkeznek. Üledékes kőzetek Ezek a kőzetek lerakódott oldhatatlan anyagból keletkeznek (pl. egy óceán vagy tó fenekén lerakódott meglévő kőzet maradványai). Ez az anyag hő és nyomás hatására alakul át kőzetté. Az üledékes kőzetek rétegzett megjelenésűek, és uralkodó ásványuk alapján tovább osztályozzák őket meszes (mészkő, kréta stb.), kovás (kovakő, homokkő stb.) vagy agyagos (pala stb.) kőzetekre. Metamorf kőzet Ezek olyan vulkáni vagy üledékes kőzetek, amelyek elég nagy hőnek és/vagy nyomásnak voltak kitéve ahhoz, hogy ásványi szerkezetük megváltozzon, és így eltérjenek az eredeti kőzettől.

A mesterséges kőzetek jellemzően ipari melléktermékekből állnak, mint például salak (a kohászati feldolgozás mellékterméke – jellemzően acél, ón és réz feldolgozásából keletkezik) vagy speciális kőzetek, amelyeket úgy állítanak elő, hogy a természetes kőzetben nem található különleges fizikai tulajdonságokkal rendelkezzenek (mint például a könnyű kőzetanyag alacsony sűrűsége).

Az adalékanyagok előállítása

Az adalékanyagokat kőfejtőben vagy bányában állítják elő (1. ábra), amelynek alapvető feladata a helyben lévő kőzet meghatározott tulajdonságokkal rendelkező adalékanyaggá alakítása. A kőzetet rendszerint robbantással vagy a kőfejtő falaiból kiásva, majd rosták és zúzógépek segítségével csökkentik a méretét. Egyes kőbányák a kész aggregátum mosására is képesek.

Ásványi tulajdonságok

Az adalékanyag ásványi összetétele nagyban meghatározza fizikai tulajdonságait és azt, hogy hogyan viselkedik burkolóanyagként. Ezért az adalékanyagforrás kiválasztásakor a bányakőzet ásványi tulajdonságainak ismerete kiváló támpontot nyújthat a kapott adalékanyag alkalmasságát illetően. Cordon (1979) néhány általános iránymutatást ad a HMA-ban használt adalékanyagokra vonatkozóan.

1. táblázat. A HMA-hoz használt kőzetek kívánatos tulajdonságai
(Cordon, 1979-ből, ahogyan Roberts et al. hivatkozik rá, 1996)

Az ásványi és fizikai tulajdonságok közötti kapcsolatok általában meglehetősen összetettek, így nehéz pontosan megjósolni, hogy egy adott aggregátumforrás hogyan fog viselkedni pusztán az ásványi tulajdonságok alapján.

Kémiai tulajdonságok

Míg a laza adalékanyag esetében viszonylag jelentéktelen, az adalékanyag kémiai tulajdonságai fontosak egy burkolóanyag esetében. A HMA-ban az aggregátum felületi kémiája meghatározhatja, hogy az aszfaltcement kötőanyag milyen jól tapad az aggregátum felületéhez. A rossz tapadás, amelyet általában csíkozódásnak neveznek, idő előtti szerkezeti meghibásodást okozhat. A PCC-ben a szilícium-dioxid reaktív formáit tartalmazó aggregátumok expanzív módon reagálhatnak a cementmasszában lévő lúgokkal. Ez a tágulás repedéseket, felületi kiugrásokat és lepattogzásokat okozhat. Vegye figyelembe, hogy egyes adalékanyagok kémiai tulajdonságai idővel megváltozhatnak, különösen az adalékanyag zúzása után. Egy frissen zúzott adalékanyagnak más lehet a víz iránti affinitása, mint ugyanannak az adalékanyagnak, amelyet egy évig egy raktárban hagytak.

A következők a tipikus kémiai tulajdonságok, amelyeket az aggregátumoknál mérnek:

• Szúzalékolás
• Alkali és aggregátum reakciója

Fizikai tulajdonságok

Az aggregátumok fizikai tulajdonságai a legkönnyebben látható aggregátumtulajdonságok, és ezeknek van a legközvetlenebb hatása arra is, hogy az aggregátum hogyan viselkedik akár burkolatanyag-összetevőként, akár önmagában alap- vagy alépítményként. Az aggregátumok általánosan mért fizikai tulajdonságai a következők (Roberts et al., 1996):

• Bomlás és méret
• Keménység és kopásállóság
• Tartósság és szilárdság
• Részecskeforma és felületi textúra
• Tisztaság és káros anyagok
• Nedvességtartalom

Ezek nem az aggregátumok egyetlen fizikai tulajdonságai, de inkább a leggyakrabban mértek. Az e tulajdonságok számszerűsítésére használt vizsgálatok nagyrészt empirikusak. Az aggregátum fizikai tulajdonságai idővel változhatnak. Például egy újonnan zúzott aggregátum több port tartalmazhat, és így kevésbé fogékony az aszfaltkötőanyaggal való kötésre

Az aggregátum mint alapanyag

Az aggregátumot gyakran használják önmagában, mint kötés nélküli alap- vagy alépítményt. Ilyen felhasználás esetén az aggregátumot jellemzően az előzőekben felsorolt fizikai tulajdonságok, valamint az általános rétegmerevség jellemzi. A rétegmerevséget ugyanazokkal a vizsgálatokkal jellemzik, amelyeket az alépítmény merevségének jellemzésére használnak.