книги из ГПНТБ / Полосин-Никитин, С. М. Механизация дорожных работ учебник

Г л а в а 5

ЗАВОДЫ ДЛЯ ПРИГОТОВЛЕНИЯ АСФАЛЬТОБЕТОННЫХ

ИДРУГИХ БИТУМОМИНЕРАЛЬНЫХ СМЕСЕЙ

§22. ВИДЫ АСФАЛЬТОБЕТОННЫХ И БИТУМОМИНЕРАЛЬНЫХ СМЕСЕЙ

На автомобильных дорогах распространены покрытия и основа­ ния, построенные из битумоминеральных смесей. В их состав входят органические вяжущие — битум или деготь — и природные или искусственные каменные материалы. Условно битумоминеральные смеси делят на низшие и высшие. К высшим относят асфальтобе­ тонные смеси, содержащие прочный щебень, песок, известняковый или доломитовый минеральный порошок и битум. В состав битумо­ минеральных смесей низших типов могут входить гравийные мате­ риалы, щебень из малопрочных горных пород, шлак, минеральный порошок различного происхождения.

Асфальтобетонные смеси после укладки и уплотнения приобре­ тают свойства технического камня, который называется асфальто­ бетоном (дегтебетоном). По температуре укладки и уплотнения, вязкости битума, влияющей на скорость формирования покрытия, асфальтобетонные смеси разделяют на горячие, теплые и холодные. Горячие смеси приготавливают на битуме БНД-90/300, 90/130, 60/90 и 40/60; теплые — на битуме БНД-200/300 и 130/200. По со­ держанию щебня смеси бывают плотные: многощебенистые (А) 50—60, среднещебенистые 35—60 и малощебенистые 20—35%. К группе Г относятся смеси, в составе которых песчаных фракций крупностью 1,25—5 мм с содержанием песка не менее 33%. К груп­ пе Д — смеси из природного песка фракций 1,25—5 мм с содержа­ нием песка не менее 14% по массе.

К пористым относятся смеси с зернами крупностью до 40 мм, содержащие 50—75% щебня. Из них устраивают нижний и вырав­ нивающий слои.

Смеси типа А применяют при особо интенсивном движении и тяжелых нагрузках, типа Б — для любых условий движения и на­ грузок, типа В — для легкого движения, но на наиболее ответствен­ ных участках втапливают щебень из прочных изверженных пород в свежеуложенный слой асфальтобетона; тип Г и Д используют для легкого движения [3.8].

ПО

Для обеспечения однородности гранулометрического состава смеси щебень сортируют по фракциям: 20—40; 10—20; 5 (3 )—25,5; 5 (3 )— 10 и 10— 15 мм. Каменные материалы, из которых приготав­ ливают щебень, должны быть прочными.

П р и г о т о в л е н и е г о р я ч и х а с ф а л ь т о б е т о н н ы х с м е ­ сей. Особенностью приготовления горячих смесей является строгое соблюдение температурного режима компонентов смеси при ее при­ готовлении до окончания уплотнения смеси в дорожном покрытии.

Типовая технология приготовления горячих смесей представлена на рис. 5.1. Со склада 9 асфальтобетонного завода каменные мате­ риалы подаются одноковшовым погрузчиком в агрегат питания 8. Каждый расходный бункер этого агрегата имеет дозатор прибли­ женного объемного дозирования щебня, песка. Непрерывно дози­ руемые материалы перемещаются при помощи ленточного транс­ портера 10 в сушильный агрегат 7, где высушиваются и нагрева­ ются до рабочей температуры 200—220°, которая устанавливается с учетом последующих потерь и постоянно контролируется прибо­ рами. Битум нагревается в установке 5. Нагретый материал подает­ ся на грохот 2 сортировочного агрегата для более тщательного раз­ деления по фракциям и поступает в отсеки горячего расходного бункера. Точно дозированные дозатором 3 компоненты смеси (ми­ неральный порошок 11 и горячий битум 12) подаются в смеситель 1. После тщательного перемешивания готовая смесь выгружается в автомобиль-самосвал или в теплые накопительные бункера. От­ ходящие газы и пыль отсасываются пылеулавливающей установ­ кой 6. Температура смеси, отправляемой на трассу, контролируется при выдаче каждого замеса в отправляемом автомобиле 4, а также постоянно на месте укладки техническим линейным персоналом.

В общем случае все смеси состоят из твердой (каменные мате­ риалы), вязко-жидкой (битум) и газообразной (воздух) фаз. В со­ ставе смесей, приготовленных холодным способом, может содер­ жаться вода. Каждая фаза включает несколько компонентов, играющих определенную роль в структуре смеси. Компоненты твердой фазы образуют каркас смеси, поры которой заполняются вязко-жидкой и газообразной фазами.

ill

Современная технология и оборудование для приготовления смесей обеспечивают выпуск смесей в полном соответствии с соста­

дробимости должен быть марки не ниже 1000, из осадочных карбо­ натных пород — не ниже 800. Пригодны доменные шлаки не ниже 2-го класса прочности, устойчивые против распада. Покрытия из холодных смесей со шлаком формируются медленнее, чем из указанных выше. Требования к щебню пониженные: марки по дробимости соответственно 800 и 600. Доменные шлаки применя­ ются не ниже 3-го класса прочности, также устойчивые против распада. Наибольший размер зерен в холодном асфальтобетоне — 15 мм, максимальное количество щебня — 50%. В зависимости от содержания щебня мелкозернистые смеси делят на щебенистые, если щебня 35—50%, и малощебенистые при 18—35% .

Минерального порошка дается на 2— 5% больше, чем в горячем асфальтобетоне. Это ускоряет формирование покрытия. Хорошие результаты достигаются на активированных порошках, особенно

всмесях первой марки.

Вщебенистых и песчаных холодных смесях для создания шеро­ ховатых покрытий обязательно применяют щебень и искусственный

дробленый песок из -прочных труднополирующихся изверженных и метаморфических пород. Если используют щебень из полирую­ щихся пород, производят поверхностную обработку или втапливание щебня.

Холодные смеси готовят в асфальтосмесительных установках или на заводах со специализированным оборудованием (за рубе­ жом готовую смесь охлаждают до 35° и отправляют на склад). После остывания ее можно хранить в штабелях не -выше 5 м, при­ нимая меры против слеживания (перелопачивание экскаваторами, одноковшовыми погрузчиками, добавка хлористого кальция, ис­ пользование крупных дробленых материалов). При хранении сме­ сей летом в них при приготовлении добавляют 10-процентный раствор ссб в количестве 1 — 1,5%, при зимнем хранении — 2-—2,5% хлористого кальция 20—30-процентной концентрации. Добавки вводят в конце приготовления смеси.

Холодный асфальтобетон способен сохранять рыхлость при дли­ тельном хранении и уплотняться в холодном состоянии и тонком слое, обладает повышенной трещиноватостью в покрытии и нужда­ ется в поверхностной обработке.

Дешевые холодные смеси получают при использовании эмуль­ сий [5.3].

Как и при приготовлении других смесей, требуется точная дози­ ровка компонентов. Эмульсию вводят в смеситель одновременно с минеральной частью. Продолжительность перемешивания равна

11-2

15— 18 с, а полный цикл приготовления замеса — 20—25 с. Готовую смесь необходимо немедленно выгрузить из смесителя.

Теплые асфальтобетонные смеси начали применять в СССР

с 1940 г. Их появление связано с необходимостью повысить трещиностойкость покрытий и продлить сезон работ. Теплые смеси, укла­ дываемые при температуре 50— 100°, сочетающие преимущества горячих и холодных асфальтобетонных смесей, позволяют удлинить строительный сезон, что особенно важно при выполнении ремонтных работ. При приготовлении теплых смесей выработка АБЗ увеличи­ вается на 25—30%. Технология их приготовления аналогична горя­ чим смесям.

Л и т ы е а с ф а л ь т о б е т о н н ы е с м е с и по сравнению с горячим асфальтобетоном содержат больше асфальтовяжущего вещества (битума и минерального порошка), в результате чего они обладают большей подвижностью. С учетом климатических условий в литом асфальте применяют битумы марки БНД-60/90, БНД-40/60 (БН-Ш , БН-Ш У и БН-1УУ). Битума в нем на 1 — 1,5% больше, чем в асфальтобетоне. В зависимости от состава литые смеси бывают обыкновенные, полусинтетические и синтетические, а по крупности

стали рекомендовать для тяжелого автомобильного движения. Сме­ си используют высокощебенистые из мелкозернистого . материала

спористостью около 3% по объему, высоким расходом битума и ми­ нерального порошка. Зарубежный опыт показывает, что на дорогах

синтенсивным движением автомобилей, имеющих шины с шипами, износ литого асфальта меньше, чем горячего мелкозернистого. При 220—240° С литой асфальт обладает текучестью, что позволяет разравнивать его вручную или механизированным способом. Под воздействием автомобилей литой асфальт не доуплотняется. Ров­ ность его обеспечивается только при механизированной укладке. Стоимость литого асфальта велика, так как снижается производи­

тельность смесителей из-за увеличения времени перемешивания и наличия для доставки смеси на трассу специальных автомобилейкотлов с приспособлением для перемешивания и теплоизоляцией.

113

Технология приготовления смеси приведена на рис. 5.2. В схеме применено оборудование фирмы Ви-Бау (Ф РГ). Компоненты сме­ си питателем подаются в бункер 2 с затвором, откуда ленточным транспортером 3 направляются в сушильный барабан 4. Нагретый материал по горячему элеватору 5 поступает в теплый бункер 6 и скиповым подъемником 7 подается в смеситель 8 с вертикально расположенным лопастным валом. Битум сюда поступает из обо­ греваемой цистерны 1. Смеситель обогревается горячим минераль­ ным маслом. Готовая смесь выгружается в автомобиль 9, на кото­ ром установлен теплоизолированный котел, оборудованный для перемешивания смеси. Смесь может быть приготовлена на АБЗ. Лучшее качество литой смеси получают, если минеральный поро­ шок подогревается в отдельном сушильном барабане с использова­ нием стандартного оборудования АБЗ (рис. 5.3).

П р и г о т о в л е н и е ч е р н о г о щ е б н я и б и т у м о м и н е ­ р а л ь н ы х с ме с е й . Битумоминеральные смеси приготавливают из гравийных и щебеночных материалов, обработанных дорожными битумами, дегтями или эмульсиями. Их используют при устройстве, реконструкции, усилении и ремонте покрытий. К щебеночным ма­ териалам отнесен рядовой щебень и смеси его фракций, включая высевки.

Различают холодные, теплые и горячие смеси. Холодные смеси, имеющие при укладке температуру 15—50°, приготавливают: смеши­ ванием на дороге или в установках в основном без нагрева камен­ ных материалов, если применена эмульсия; на дороге с жидкими битумами или дегтями пониженной вязкости без подогрева камен­ ного материала, но с подогревом вяжущего до 60—80°; с жидкими битумами или дегтями повышенной вязкости в установке с нагре­ вом материала и вяжущего до 80— 100°. Холодные смеси до при­ менения можно хранить на складах.

Теплые смеси из гравийных (щебеночных) материалов готовят с битумом БНД-200/300, жидким битумом, дегтем повышенной вяз­ кости в установках, нагревая минеральный материал и вяжущее до 70— 120°. Теплые смеси укладывают сразу же после приготовления. Горячие смеси готовят с вязким битумом или вязким дегтем в ус­ тановке при нагреве материалов до 120— 170°.

Черный щебень обычно имеет крупность до 15 мм; черные ще­ беночные (гравийные) смеси содержат не более 50% зерен круп­ нее 15 мм. Их перемешивают в лопастных смесителях принуди­ тельного действия. Для приготовления черных холодных смесей и черного щебня без подогрева каменных материалов можно ис­ пользовать растворо- и бетоносмесители. В ряде случаев при при­ готовлении черного щебня и битумоминеральных смесей для дозирования каменного материала достаточно агрегата грубого дозирования. Просушенные и нагретые материалы из сушильного барабана направляются прямо в смеситель.

Битумоминеральные смеси (щебеночные и гравийные) выгодно приготовлять в смесителях принудительного перемешивания непре­ рывного действия.

114

литься по их поверхности. В смесителе приготовляется холодный жидкотекучий промежуточный продукт, состав которого независи­ мо от содержания воды соответствует составу готовой смеси. (Здесь процесс можно прервать и передать смесь на склад.) Из смесителя промежуточный продукт без выделения пыли поступает

вбарабан-активатор, где битум расплавляется, обволакивая мине­ ральные зерна. Вода испаряется, и смесь нагревается до заданной температуры. Продукты сгорания топлива, содержащие пыль, от­ сасываются вентилятором в дымовую трубу. Для нагрева бара­ бана-активатора используют нефтяную горелку, подающую в ак­ тиватор заданное количество смеси воздуха и топлива. Благодаря этому полностью сгорает топливо в активаторе. Готовая смесь из активатора поступает при помощи скипового подъемника в бункер.

Новый способ приготовления битумоминеральных смесей ха­ рактерен также тем, что процесс можно прервать, а смесь хранить

ввиде полуфабриката длительное время. Новая технология имеет

инедостатки, так как в качестве поверхностно-активных добавок применяют соли металлов, дозируемые в виде водных растворов. Такие растворы токсичны и химически агрессивны. Дозировочные устройства должны быть устойчивыми против коррозии. В техно-

117

Рис. 5.5. Технология приготовления грунта, укрепленного вяжущим, в притрас­ совом карьере

1 — транспортер; 2 — дозаторы; 3 — смеситель; 4 — накопительный бункер; 5 — трехходовой

.кран; 6 — компрессор; В — вода; ВЖ — вяжущее жидкое; Ц — цемент; ДЖ — добавки жидкие

■логии отсутствует сортировка и дозировка нагретых и высушенных каменных материалов, что предъявляет жесткие требования в отношении исходного зернового состава.

Б а з ы по п р и г о т о в л е н и ю у к р е п л е н н о г о в я ж у ­

фрезами, самоходными грунтосмесителями, автогрейдерами на до­ роге. Основным мобильным легко перебазируемым оборудованием служит карьерный смеситель Д-709 производительностью 100 т/ч. Он состоит из четырех агрегатов: транспортера для подачи грунта из карьера, смесителя, накопительного бункера и транспортера выдачи готовой смеси (рис. 5.5). Кроме этого, в него входит ком­ плектующее оборудование: емкости-склады для порошкообразных вяжущих материалов, для жидких вяжущих и воды, передвижная электростанция мощностью 200 кВт.

По основным показателям карьерный грунтосмеситель нахо­ дится на уровне лучших зарубежных образцов. Для размельчения глинистых и суглинистых грунтов придается агрегат Д-70, который позволяет расширить диапазон используемых грунтов, главным образом несвязных. Выработка агрегата — до 100 т/ч. В его со­ ставе колосниковый грохот, грунтоизмельчитель и ленточный транспортер. В составе грохота бункер с двухскатной колоснико­ вой решеткой (с уклоном наружу), совершающей возвратно-посту­ пательное движение. Грохот монтируют на бункере агрегата пита­ ния установки Д-709. Грунтосмеситель выполнен по типу валковой дробилки. Валки имеют гофрированную поверхность и вращаются навстречу друг другу с разными скоростями. Один валок — под­ вижной, оборудован предохранительными пружинами, позволяю­ щими ему отходить для пропуска недробимых материалов. Уста­ новка управляется с пульта дистанционно. Передислокация всего оборудования занимает не более одной-двух смен. Дозировка би-

Ш

Рис. 5.6. Схема дозировки:

а — битума; 6 — химических добавок;

краны; 6 — фланцевый кран; 7 — распреде­ лительная труба; 8 — входные трубо­ проводы

равления. оператора установки Д-709. Технология измельчения: грунт подается экскаватором, одноковшовым погрузчиком на гро­ хот, на колосниках которого происходит предварительное грубое разрушение крупных комьев и отсев каменных и других недробимых материалов. Прошедший через грохот материал при помощи ленточного транспортера подается в грунтоизмельчитель и после этого направляется в смеситель установки Д-709.

§ 23. ТИПЫ АБЗ, ИХ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЕ ОБОРУДОВАНИЕ

Для приготовления асфальтобетонных и битумоминеральных смесей строят асфальтобетонные заводы (АБЗ) — основные про­ изводственные предприятия дорожного строительства. По длитель­ ности нахождения на одном месте АБЗ подразделяют на стацио­ нарные, постоянно действующие и временные. Сооружения стационарных АБЗ капитальные, машины и оборудование, как правило, большой мощности, установлены на прочных фунда­ ментах. Стационарные АБЗ обслуживают нужды городов и райо­ нов по радиальному принципу. В целях уменьшения расходов на эксплуатацию производственных предприятий, снижения себестои­ мости продукции целесообразно создавать комбинаты, в состав которых могут входить: бетонный завод, цех приготовления биту­ ма, эмульсионная база, завод или база железобетонных изделий; цех минерального порошка; холодных битумоминеральных смесей и др. Такие комплексы управляются централизованно., обеспечи­ вая нужды всех организаций, занятых строительством и эксплуа­ тацией автомобильных дорог, независимо от ведомственной под­ чиненности. После окончания строительства дорог стационарные АБЗ остаются, их основными потребителями становятся организа­ ции, на которые возложены ремонт, содержание, реконструкция и улучшение дорог. При создании стационарных заводов должна быть учтена потребность в продукции с учетом развития и совер­ шенствования дорожной сети экономического района.

Временные АБЗ можно создавать на базе инвентарного сборно­ разборного оборудования. Передвижные АБЗ целесообразно вклю­ чать в состав потока по строительству дороги. Оборудование для передвижных АБЗ выпускается в блочном исполнении, при кото-

119