Agregate
„Agregate” este un termen colectiv pentru materialele minerale, cum ar fi nisipul, pietrișul și piatra concasată, care sunt utilizate împreună cu un mediu de legare (cum ar fi apa, bitumul, cimentul portland, varul etc.) pentru a forma materiale compuse (cum ar fi betonul asfaltic și betonul de ciment portland). Ca volum, agregatele reprezintă, în general, între 92 și 96% din HMA și aproximativ 70-80% din betonul de ciment portland. Agregatul este, de asemenea, utilizat pentru straturile de bază și de sub-bază atât pentru pavaje flexibile, cât și pentru cele rigide.
Agregatele pot fi fie naturale, fie fabricate. Agregatele naturale sunt în general extrase din formațiuni stâncoase mai mari printr-o excavare deschisă (carieră). Roca extrasă este de obicei redusă la dimensiuni utilizabile prin concasare mecanică. Agregatele fabricate sunt adesea produsul secundar al altor industrii de producție.
În această secțiune se va discuta pe scurt despre sursele de agregate și operațiunile de exploatare a carierelor, apoi se vor descrie proprietățile minerale, chimice și fizice de bază ale agregatelor, cele mai importante pentru pavaje, precum și testele tipice utilizate pentru a determina aceste proprietăți. Următoarea sursă conține informații mai detaliate despre agregate:
Surse de agregate
Agregatele pot proveni fie din surse naturale, fie din surse fabricate. Agregatele naturale provin din roci, dintre care există trei mari clasificări geologice (Roberts, et al., 1996):
Roci ígnoase Aceste roci sunt în principal cristaline și sunt formate prin răcirea materialului de rocă topită de sub scoarța terestră (magmă). Roci sedimentare Aceste roci sunt formate din materialul insolubil depus (de exemplu, resturile de roci existente depuse pe fundul unui ocean sau al unui lac). Acest material este transformat în rocă prin căldură și presiune. Rocile sedimentare au un aspect stratificat și sunt clasificate în funcție de mineralul predominant ca fiind calcaroase (calcar, cretă etc.), silicioase (chert, gresie etc.) sau argiloase (șisturi etc.). Roci metamorfice Acestea sunt roci ígnee sau sedimentare care au fost supuse la căldură și/sau presiune suficient de mare pentru a-și schimba structura minerală astfel încât să fie diferite de roca originală.
Rocile manufacturate constau, de obicei, în subproduse industriale, cum ar fi zgura (subprodus al prelucrării metalurgice – produsă, de obicei, în urma prelucrării oțelului, staniului și cuprului) sau roci speciale care sunt produse pentru a avea o anumită caracteristică fizică care nu se găsește în rocile naturale (cum ar fi densitatea scăzută a agregatului ușor).
Producția de agregate
Agregatele sunt produse într-o carieră sau o mină (figura 1) a cărei funcție de bază este de a transforma rocile in situ în agregate cu caracteristici specificate. De obicei, roca este dinamitată sau săpată de pe pereții carierei, apoi este redusă în dimensiune cu ajutorul unei serii de cribluri și concasoare. Unele cariere sunt, de asemenea, capabile să spele agregatul finit.
Proprietăți minerale
Compoziția minerală a unui agregat determină în mare măsură caracteristicile sale fizice și modul în care se comportă ca material de pavaj. Prin urmare, atunci când se selectează o sursă de agregate, cunoașterea proprietăților minerale ale rocii de carieră poate oferi un indiciu excelent cu privire la caracterul adecvat al agregatului rezultat. Cordon (1979) oferă câteva orientări generale pentru agregatele utilizate în HMA.
Tabelul 1. Proprietăți dezirabile ale rocilor pentru HMA
(din Cordon, 1979, așa cum este menționat în Roberts et al., 1996)
| Tipul de rocă | Duritate, tenacitate | Rezistență la stripare1,2 | Surface Texture | Crushed Shape |
|---|---|---|---|---|
| Igneous | ||||
| Granite | Fair | Fair | Fair | Fair |
| Syenite | Good | Fair | Fair | Fair |
| Diorite | Good | Fair | Fair | Good |
| Basalt (trap rock) | Good | Good | Good | Good |
| Diabase (trap rock) | Good | Good | Good | Good |
| Gabbro (trap rock) | Good | Good | Good | Good |
| Sedimentary | ||||
| Limestone | Poor | Good | Good | Fair |
| Sandstone | Fair | Good | Good | Good |
| Chert | Good | Fair | Poor | Good |
| Shale | Poor | Poor | Fair | Fair |
| Metamorphic | ||||
| Gneiss | Fair | Fair | Good | Good |
| Schist | Fair | Fair | Good | Fair |
| Slate | Good | Fair | Fair | Fair |
| Quartzite | Good | Fair | Good | Good |
| Marble | Poor | Good | Fair | Fair |
| Serpentine | Good | Fair | Fair | Fair |
Notes:
|
||||
În general, relațiile dintre proprietățile minerale și cele fizice sunt destul de complexe, ceea ce face dificilă prezicerea cu exactitate a modului în care o anumită sursă de agregate se va comporta pe baza doar a proprietăților minerale.
Proprietăți chimice
În timp ce sunt relativ neimportante pentru agregatele libere, proprietățile chimice ale agregatelor sunt importante într-un material de pavaj. În HMA, chimia suprafeței agregatelor poate determina cât de bine va adera un liant de ciment asfaltic la suprafața unui agregat. O aderență slabă, denumită în mod obișnuit „stripping”, poate cauza defecțiuni structurale premature. În PCC, agregatele care conțin forme reactive de siliciu pot reacționa expansiv cu alcali conținuți în pasta de ciment. Această expansiune poate provoca fisuri, apariția de pocnituri la suprafață și scindări. Rețineți că unele proprietăți chimice ale agregatelor se pot modifica în timp, în special după ce agregatul este zdrobit. Un agregat proaspăt concasat poate prezenta o afinitate diferită pentru apă față de același agregat care a fost concasat și lăsat într-un depozit timp de un an.
Cele ce urmează sunt proprietăți chimice tipice care se măsoară pentru agregate:
- Dezlipirea
- Reacția alcalină cu agregatul
Proprietăți fizice
Proprietățile fizice ale agregatelor sunt proprietățile agregatelor cele mai ușor de observat și au, de asemenea, cel mai direct efect asupra modului în care un agregat se comportă fie ca un constituent al materialului de pavaj, fie de unul singur ca material de bază sau de sub-bază. Proprietățile fizice ale agregatelor măsurate în mod obișnuit sunt (Roberts et al., 1996):
- Gradiere și dimensiune
- Duritate și rezistență la abraziune
- Durabilitate și soliditate
- Forma particulelor și textura suprafeței
- Curățenie și materiale dăunătoare
- Contenut de umiditate
Acestea nu sunt singurele proprietăți fizice ale agregatelor, ci mai degrabă cele mai frecvent măsurate. Testele utilizate pentru a cuantifica aceste proprietăți sunt în mare parte empirice. Proprietățile fizice ale unui agregat se pot modifica în timp. De exemplu, un agregat proaspăt concasat poate conține mai mult praf și, prin urmare, poate fi mai puțin receptiv la legarea cu un liant asfaltic
Agregatul ca material de bază
Agregatul este adesea utilizat de unul singur ca strat de bază sau sub-bază nelegat. Atunci când este utilizat ca atare, agregatul este de obicei caracterizat de proprietățile fizice precedente, precum și de rigiditatea generală a stratului. Rigiditatea stratului este caracterizată prin aceleași teste utilizate pentru a caracteriza rigiditatea substratului.
.