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

режиму; исключает ошибки субъективного характера, которые ста­ новятся вероятными и более частыми с наступлением усталости опе­ ратора и в большей мере зависят от его квалификации; сохраняет стабильность состава смеси, существенно влияющую на долговеч­ ность асфальтобетонных покрытий.

Для автоматизации весовых дозаторов рычажного типа приме­ няется циферблатная весовая головка со стрелкой и передвижными ползунковыми контактами, которые обеспечивают электрическое уп­ равление затвором бункера в соответствии с заданным количеством дозируемого материала и устанавливаются в положение исходя из состава смеси. В смесительных установках с дистанционным управ­ лением в циферблат весов встраивается потенциометрическое устройство, работающее по принципу электрического вала, которое «снимает» показания и передает их на специальный прибор, уста­ новленный на дистанционном пульте. Удаление пульта управления с рамы вибрирующей машины позволило дополнительно установить в системе дистанционного управления счетно-печатающий прибор, который регистрирует на картах или ленте количество готовой сме­ си, выдаваемой за час, смену или сутки.

Для исключения погрешностей, связанных с ручной перенастрой­ кой дозаторов, вероятность которых значительно возрастает при частой смене составов смеси, устанавливают программное устрой­ ство. В этом случае настройка дозаторов на заданную рецептуру смеси осуществляется автоматически с помощью перфокарт, закла­ дываемых в программное устройство, которое своевременно подает сигналы на управление затворами горячего бункера. Для увеличе­ ния точности взвешивания минеральных материалов в процессе до­ зирования смесительные агрегаты оборудуют электронными весами, работающими на тензометрических датчиках. Как правило, во всех автоматизированных установках предусмотрена возможноть руч­ ного управления.

На точность дозирования существенно влияет конструкция затво­ ров бункерных весовых дозаторов. Хорошие результаты дают шар­ нирно подвешенные затворы с пневматическим приводом. Пневмо­ цилиндры оборудуются электромагнитными или электропневмомагнитными клапанами.

Для уменьшения погрешности дозирования, связанной с пересы­ панием материала, прежде всего крупного, на бункерах устанавли­ ваются секционные затворы, а циферблатная головка весов снаб­ жается контактом предварительной отсечки материала. Шарнирно закрепленный затвор закрывается после прохождения через него 75—90% заданного количества материала и совершает маятниковые движения при уменьшенной пропускной способности до окончания дозирования.

Автоматическая блокировка агрегатов и асфальтосмесителя обеспечивает загрузку всех элементов, исключает их перегрузку при аварийном нарушении процесса. Блокировка позволяет включать или выключать все механизмы и транспортные устройства в техно­ логической последовательности.

140

Автоматический контроль за температурой горячих материалов, наличием пламени в топочных устройствах, уровнем материалов в бункерах осуществляется приборами. В качестве датчиков темпера­ туры применяются термопары, устанавливаемые в ссыпном лотке сушильных барабанов. Показывающие приборы устанавливают в непосредственной близости от топочного устройства, а при дистан­ ционном управлении выносят на центральный пульт. Системы авто­ матического контроля за наличием пламени основаны на примене­ нии фотоэлектрических датчиков. При угасании пламени сигнал от фотоэлемента подается на сервомотор, воздействующий на кран, перекрывающий подачу-топлива к форсунке.

Электрогазовый запал, применяемый для розжига топок, рабо­ тает от электрического разрядника. Розжиг осуществляется автома­ тически при нажатии кнопки управления, что значительно облегчает работу и делает ее безопасной. Кроме того, автоматическое устрой­ ство обеспечивает дистанционное управление с центрального пульта.

В современных асфальтосмесителях широко применяются все­ возможные датчики для контроля уровня материалов в расходных бункерах. Наиболее распространены механические датчики.

Для установки требуемой длительности перемешивания в смеси­ телях периодического действия используются часовые механизмы, которые своевременно подают сигнал на включение исполнительных механизмов для подачи вяжущего и управляют открытием затвора смесителя. Все управление автоматизированием смесителем в боль­ шинстве случаев сосредоточено на центральном пульте в кабине оператора, которая, как правило, выносится из рабочей зоны смеси­ теля и обеспечивает хороший обзор установки. В кабине устанав­ ливается большинство приборов системы автоматики. В передней части пульта находятся кнопки управления, сигнальные и контроль­ ные лампы, измерительные приборы, счетчики времени и многопо­ зиционные переключатели для настройки технологического процес­ са, в том числе задатчик и счетчик количества замесов. На передней панели перед оператором располагают принципиальную схему тех­ нологического процесса с сигнальными лампами и светящимися стрелками, показывающими протекание рабочего процесса (взвеши­ вание материалов, их загрузку в смеситель, подачу вяжущего и вы­ грузку готовой смеси). Рядом с пультом устанавливаются ци­ ферблатные головки весовых дозаторов по массе. На пульте уста­ навливают выключатель (кнопку), с помощью которого оператор при необходимости может остановить установку. В последние годы обращают большое внимание на создание необходимых условий для работы оператора. В кабинах устанавливают удобные кресла, устройства для кондиционирования воздуха, пульт хорошо осве­ щается, предусмотрен хороший обзор оборудования смесителя с ра­ бочего места оператора.

Примером автоматизированного АБЗ может служить завод на базе комплекта оборудования установки Д-61-7-2 (рис. 5.18).

Процессы дозирования нагретых каменных материалов, битума минерального порошка и уловленной пыли, их смешивание, выдача

141

Рис. 5.18. Автоматизированный АБЗ:

/ — к а б и н а у п р а в л е н и я ; 2 — н а к о п и т е л ь н ы й б у н к е р Д С -6 2 ; 3 — а г р е г а т о б е с п ы л и в а н и я ; 4 — с м е с и т е л ь н ы й а г р е г а т Д С -6 1 ; 5 — с у ш и л ь н ы й а г р е г а т Р -6 4 6 -1 ; 6 — р а с х о д н ы е т о п л и в н ы е е м к о ­ с т и Д -5 9 5 ; 7 — у с т а н о в к а д л я о б е з в о ж и в а н и я и н а г р е в а б и т у м а Д -5 9 1 ( 2 ш т .) ; 8 — ц и с т е р н ы с г о р я ч и м б и т у м о м Д -5 9 4 ; 9 — б и т у м о х р а н и л и щ е ; 10 — с к л а д к а м е н н ы х м а т е р и а л о в ; 11 — о д н о ­ к о в ш о в ы й п о г р у з ч и к ; 1 2 — а г р е г а т п и т а н и я Д -5 8 7 А -1 ; 13 — п и т а т е л ь ; 14 — с к л а д

готовой смеси автоматизированы и имеют дистанционное дублирую­ щее управление. Все остальные вспомогательные технологические процессы имеют дистанционное управление, а также автоматиче­ ское управление некоторых элементов. Централизованное управле­ ние осуществляется оператором с пульта в кабине с хорошим обзо­ ром всех агрегатов. Управление отдельными агрегатами осу­ ществляется с местных пультов форсунщиками сушильного и обезвоживающего агрегатов, а также оператором битумохранилища. Между оператором, администрацией АБЗ и местными пультами управления установлена телефонная и громкоговорящая связь.

Ориентировочно можно выбрать место для АБЗ, руководствуясь следующими положениями: себестоимость приготовления 1 м3 смеси должна быть минимальной, средняя дальность транспортирования на трассу не должна превышать 1— 2 ч. Вначале намечают несколь­ ко вариантов размещения АБЗ с учетом ограничения сроков достав­ ки смеси с завода на трассу, максимального использования местных строительных материалов. Для каждого варианта составляют каль­ куляцию стоимости транспортирования и составляющих смеси франко-АБЗ по установленной форме, калькуляцию на приготовле­ ние смеси на АБЗ, расположенных в разных местах. Для каждого варианта определяют среднюю дальность транспортирования смеси

142

Гла ва 6

ЗАВОДЫ ЦЕМЕНТОБЕТОННЫХ И РАСТВОРНЫХ СМЕСЕЙ

§ 26. БЕТОННЫЕ СМЕСИ И МАТЕРИАЛЫ ДЛЯ ИХ ПРИГОТОВЛЕНИЯ

М а т е р и а л ы . Цементобетонной (бетонной) называют рацио­ нально подобранную и тщательно перемешанную смесь вяжущего, воды и заполнителей — песка, щебня или гравия. В качестве вяжу­ щего чаще всего используют портландцемент — гидравлическое вя­ жущее после затворения водой, которое твердеет на воздухе или под водой. Сырьем для получения цемента служат известковые, мерге­ листые и глинистые породы и корректирующие добавки (гранули­ рованный шлак, трепел, гипс и др.). При мокром способе производ­ ства цемента измельчение сырьевых материалов осуществляется с добавлением воды (32—45% ), при сухом сырьевую смесь подвер­ гают измельчению после предварительного высушивания. При при­ готовлении цемента по мокрому способу (рис. 6 .1 ) клинкер после измельчения поступает в шламбассейн для предварительного усред­ нения (получения состава, заданного лабораторией), а затем в об­ жиговые печи. Полученный в результате обжига клинкер направ­ ляют в силосы, откуда после остывания и введения добавок подают в мельницы.

Из мельниц цемент направляется пневмотранспортом в силосы, где остывает, выдерживается и проверяется. Затем одна часть це­ мента поступает в упаковочное отделение, а другая отгружается навалом в крытые вагоны, вагоны-цементовозы, автоцементовозы, контейнеры.

Для устройства покрытий рекомендуются дорожные пластифи­ цированные или гидрофобные портландцементы марки не ниже 400, в которых ПАВ введены при измельчении клинкера на цементных заводах (ГОСТ 8224—72). В качестве тонкоизмельченной добавки разрешается только гранулированный доменный шлак (до 15%). Для бетона оснований усовершенствованных покрытий допускаются эти же цементы марок не ниже 300.

Щебень в бетоне, предназначенном для верхнего слоя покрытия, должен быть не крупнее 20 мм, для нижнего — 40 мм. Пылеватых и глинистых частиц в щебне (гравии) не должно содержаться более 1—2 %. Морозостойкость щебня (гравия) выбирают в зависимости от климатических условий места строительства. Щебень готовят из

144

изверженных горных пород прочностью не ниже 1 2 0 0 кгс/см2, оса­ дочных— не менее 800. Износ в полочном барабане щебня из извер­ женных пород не должен превышать 25%, осадочных — 40. Для устройства однослойных и верхнего слоя двухслойных бетонных по­ крытий щебень (гравий) разрешается применять только после про­ мывки.

Лучшими считаются кварцевые или искусственные пески — пос­ ле дробления изверженных или осадочных пород. В песке вредна примесь слюды, содержание которой допустимо до 0,5%. Глины и пыли разрешается не более 3% по массе. Песок для бетона должен обладать следующими показателями:

М„ = 2,10— 3,25.

Для затворения смеси используют воду, пригодную для питья. Вредными примесями воды являются сульфатные соединения, кис­ лоты, жиры, сахар. Нельзя использовать болотную, торфяниковую, загрязненную фабричную, а также сильно минерализованную воду. Морская вода содержит MgSO+, очень вредный для бетона. Поэто­ му морская вода может применяться для приготовления бетона, если сульфатов (в пересчете на SO 4) содержится в ней не более 2700 мг/л, а всех солей в сумме — не более 5000 мг/л.

Реакцию воды оценивают по показателю концентрации водород­ ного иона. Все природные воды заключают в себе некоторое коли­ чество диссоциированных водородных Н и гидроксильных ОН ионов согласно уравнению H2OH:*=sOH-j-OH. В нейтральной воде концент­ рация водородных ионов равна концентрации гидроксильных, т. е. Н = ОН. В идеально чистой нейтральной воде на каждые 10 млн. молекул воды приходится один ион водорода, т. е. концентрация во­ дородных ионов для нейтрального раствора равна 10-7. Для упроще­ ния величину водородных ионов выражают только показателем сте­ пени без отрицательного знака и обозначают pH. При концентрации рН-7 вода имеет нейтральную реакцию; при рН <7 приобретает кис­ лую реакцию и при рН >7 — щелочную; рН = 0 соответствует кис­ лоте в нормальном растворе, а рН =14 — щелочи в нормальном растворе.

Чем pH меньше 7, тем более кислой, а следовательно, и более агрессивной стано'вится вода.

Для перевозки, разравнивания и уплотнения имеет значение сте­ пень подвижности бетонной смеси. Подвижность характеризуют способностью растекаться под влиянием собственной тяжести без механического воздействия. Ее определяют с помощью стандартного конуса, который заполняют проверяемой смесью, затем его осто­ рожно снимают и ставят рядом. Оставшаяся смесь оседает. Величи­ ну осадки измеряют линейкой.

145

Жесткость смеси с максимальной крупностью зерен до 40 мм определяют: техническим вискозиметром [3.8], а при большей круп­ ности зерен с помощью кубической формы и конуса.

Технологические свойства жестких смесей определяют по време­ ни вибрирования, необходимом для ее уплотнения. Его выражают в секундах, что характеризует жесткость или удобоукладываемость смеси. Бетоны из малоподвижных и жестких смесей приготовляют с меньшим количеством воды затворения, что позволяет получать бе­ тоны высоких марок на цементе относительно низких марок (< 400). Применение жестких смесей дает экономию цемента, возможность быстрой распалубки изделий и ускорение твердения. Для разных изделий, дорожных оснований и покрытий используют смеси с раз­ личной подвижностью — жесткостью. Например, для покрытий, уплотняемых вибрированием, осадка должна быть 1— 5 см, а удобо­ укладываемость— 10—35 с. Чтобы улучшить подвижность и удобо­ укладываемость, повысить морозостойкость бетона, применяют до­ бавки: пластифицирующие (гидрофобизирующие) и воздухововле­ кающие. Применение таких воздухововлекающих добавок, как абиетиновая смола и мылонафт, позволяет создать в бетоне огром­ ное количество мелких замкнутых заполненных воздухом пор. Зам­ кнутые поры, заполненные воздухом в количестве 3,5—4,5% по объему, увеличивают в 5— 6 раз стойкость бетона против агрессии хлористых солей и мороза. Пластифицирующие добавки, например сульфитно-спиртовая барда (ссб), позволяют уменьшить расход воды на 10— 15% при сохранении заданной подвижности или жесткости бетонной смеси. Уменьшение воды затворения существенно повы­ шает морозостойкость бетона. Ссб вводят при приготовлении пла­ стифицированного цемента или в процессе приготовления смеси. Мылонафт в бетонную смесь вводят вместе с водой затворения в виде раствора 1 0 —2 0 -процентной концентрации.

В процессе схватывания и твердения цементное тесто превра­ щается в прочный камень, связывает в монолит зерна щебня и пес­ ка. Прочность бетона Рц зависит от активности цемента Р ц, водо­ цементного отношения В/Ц и работы А, затраченной на уплотнение смеси:

Р б ~ f ^Рц! ц ‘ > Aj •

Марку бетона устанавливают, испытывая на сжатие бетонные кубы размером 20X20X20 см в возрасте 28 суток. Для дорожных покрытий большее значение имеет прочность на изгиб, для чего под­ вергают испытанию балки размером 100X100X100, 15X15X15 и 20X20X20 см, размер зерен заполнителя в которых соответственно

i 147

не более 20, 40, 70 мм. Важным качеством является долговечность бетона. Долговечность бетона чаще связывают с его морозостойко­ стью. Бетон считается выдержавшим испытание, если после установ­ ленных циклов замораживания и оттаивания потеряет не более 5% массы и не более 25% прочности.

Для оснований и покрытий в районах со среднемесячной темпе­ ратурой наиболее холодного месяца от 0 до — 10° С марка морозо­ стойкости— МрзЮО; Мрз150 — в районах со среднемесячной тем­ пературой воздуха наиболее холодного месяца от — 10 до —20° С; Мрз 200 — в районах со среднемесячной температурой воздуха наи­ более холодного месяца —20° С. Для нижнего слоя двухслойных по­ крытий и оснований в районах со среднемесячной температурой воз­ духа наиболее холодного месяца от — 10° С бетон должен иметь марку Мрз50; в районах со среднемесячной температурой воздуха наиболее холодного месяца — 10° С и выше бетон для нижнего двух­ слойного покрытия и основания на морозостойкость не испыты­

вается.

Р а з н о в и д н о с т и б е т о н о в . Кроме стандартного бетона для

В сравнении с другими горными породами они имеют повышенную прочность сцепления с цементным камнем. В качестве мелкого за­ полнителя в карбонатном бетоне используются не природные квар- цево-полевошпатные пески, а побочный продукт дробления, получае­ мый при производстве щебня на КДЗ из карбонатных пород или при сортировке щебня на ЦБЗ.

Применение карбонатных бетонов экономически целесообразно в районах, где имеются запасы карбонатных пород. Цемента в кар­ бонатный бетон требуется на 1 0 —2 0 % меньше, чем в обычный бетон. Марка по прочности назначается: для марок по сжатию 20 и 25 кгс/см2, по изгибу 30—35. Приготовлять карбонатный бетон же­ лательно с применением ПАВ по обычной технологии.

Карбонатный песок необходимо защищать от увлажнения при транспортировке и хранении. Бункеры, дозаторы мелкого заполни­ теля должны быть оборудованы вибраторами с целью предотвраще­ ния зависания. Карбонатные бетоны применяют для дорожных осно­

строением и обязательным наличием ПАВ. Бетон имеет повышенную деформативную способность, морозостойкость и высокую удобоукладываемость, что позволяет увеличить показатель жесткости до 30—50 с. Эффективно применение песчаного бетона в тех райо­ нах, где щебня (гравия) нет, а природные кварцево-полевошпат- ные пески являются местным материалом. Цемента в нем на 10— 12% больше, чем в обычном бетоне, в 2,5—3 раза больше песка,

148

объемная масса на 5% меньше. Для приготовления применяют толь­ ко смесители принудительного перемешивания и дозирования по массе. В качестве ПАВ применяют ссб и сдб (сульфатно-дрожжевую бражку) по СН 407-70.

С в е р х п р о ч н ы й п е с ч а н ы й бетон. Принцип подбора его состава основан на обеспечении наибольшей плотности упаков­ ки всех компонентов смеси за счет большего их измельчения. По­ скольку крупный заполнитель создает неоднородность, его заме­ няют песком.

Цемент, выполняющий в бетоне роль клея, в обычном бетоне используется недостаточно (на 35—40% ). В новой технологии це­ мент и песок дополнительно тонко измельчают. Тонкомолотый песок улучшает клеевые качества цемента. При приготовлении сверхпроч­ ного песчаного бетона используют вибрацию на всех этапах техно­ логии, начиная с заготовки компонентов и кончая виброперемеши­ ванием. Вначале производят вибропомол цемента и песка, затем перемешивают смесь в вибросмесителях с добавкой ПАВ. Сверх­ прочный песчаный бетон находит применение для постройки бетон­ ных покрытий и таких изделий, как бортовой камень, тротуарная плитка, дорожные шестигранные плиты для сборных покрытий, без­ напорные трубы и др.

Для ремонта бетонных дорожных покрытий применяют смесь портландцемента и кварцевого песка с общей удельной поверхно­ стью 5000 см2. Смесь приготавливают в вибросмесителях непрерыв­ ного или периодического действия, оборудованных на базе шаровой мельницы М-200-1,5. Перемешивание и виброактивация такой смеси продолжается 5 мин. На 1 м3 сверхпрочного песчаного бетона расхо­ дуется 420 кг портландцемента, 180 кг кварцевого тонкомолотого совместно с портландцементом песка, 1600 кг кварцевого молотого песка, 180 кг воды, 1,8 кг сульфитно-спиртовой барды. Через сутки прочность такого бетона при сжатии достигает 250 кгс/см2, мароч­

температуры спекания кальциево-магниевых карбонатных горных пород — мела, известняков, доломитов. Различают следующие виды воздушной извести: негашеная комовая; кипелка или негашеная мо­ лотая с минеральными добавками или без них; гидратная, извест­ ковое тестогашеная (гидратная) известь с избытком воды; извест­ ковое молоко — сильно разбавленное водой известковое тесто. Из­ весть бывает воздушная и гидравлическая. Воздушная известь спо­ собна твердеть только на воздухе. Гидравлическую известь получают

в воде.

Строительный гипс представляет собой вяжущее, способное твер­ деть только на воздухе. В строительстве используют полуводный гипс CaSO4-0 , 5 Н20 . Из него получают изделия, защищенные отдей-

149