книги из ГПНТБ / Гезенцвей, Лев Борисович. Дорожный асфальтовый бетон

Таблица 30

Влияние поверхностно-активных добавок на физико-механические свойства асфальтового бетона и время перемешивания (в смесителе типа Д-152)

III.Мелкозернистый асфальтовый бетон с добавкой

тонной смеси с соответствующим снижением расхода битума. Добавки вводились в минеральный материал, с которым пере­ мешивались в течение 15—20 сек. до подачи в мешалку битума.

В приводимых данных обращают на себя внимание следую­

щие обстоятельства:

а) резкое повышение всех прочностных показателей под влиянием обеих добавок, особенно под влиянием добавки ФР; б) резкое уменьшение необходимого времени перемешива­ ния в присутствии добавки ФР. Практически показатели проч­ ности достигают максимального значения за время перемеши­ вания между 30 и 60 сек., не изменяясь затем при увеличении

времени перемешивания.

Если судить по показателю водонасыщения, то оптимальное время перемешивания также можно принять между 30 и 60 сек.; в) значительное повышение теплоустойчивости (характери­

зуемой соотношениями показателей прочности при температу­ рах +20 и +50°), в результате введения поверхностно-активных

169

добавок. Необходимо отметить, что теплоустойчивость асфаль­ тового бетона с поверхностно-активной добавкой ФР оказа­

лась хорошей даже в условиях избыточного содержания биту­ ма (водонасыщение 0,2—0,6%).

Так же как и в увеличении оцепления битума с поверхностью

минеральных частиц, эффективность влияния поверхностно-ак­ тивных добавок на интенсивность перемешивания зависит от их активности.

Из сказанного выше видно, что процесс перемешивания ас­ фальтобетонной смеси таит большие возможности улучшения структуры асфальтового бетона. Получение большого объема однородной асфальтобетонной смеси (т. е. однородного по сво­ им свойствам покрытия на определенном участке дороги) требует не только применения однородных материалов в точно соблюдаемых соотношениях, но и однообразного режима пере­ мешивания. При одном и том же составе смеси, но при различ­

ном режиме перемешивания можно получить асфальтовый бе­ тон с различными физико-механическими свойствами.

Покрытие, сделанное из неодинаково перемешанной асфаль­ тобетонной смеси, является по существу, неравнопрочным. Та­

кое покрытие приобретает больше неровностей во время экс­ плуатации из-за того, что различные его участки .в. разной степени! доуплотняются под влиянием движения транспорта. Таким образом, помимо интенсификации 'перемешивания,'необ­ ходимо обеспечить и соблюдение однообразного режима пере­

уделить; внимание и при приготовлении лабораторных, смесей.

В частности, при подборе асфальтобетонной смеси условия пе­ ремешивания должны соответствовать производственным.

Уплотнение асфальтобетонной смеси

Уплотнение асфальтового бетона является весьма важным

структурообразующим фактором. Данная асфальтобетонная смесь может быть превращена в асфальтовый бетон с заданны­ ми свойствами лишь при надлежащем уплотнении. Исключение

составляют литые асфальтобетонные смеси, требующие только разравнивания и фактически не нуждающиеся в уплотнении.

В настоящее время уплотнение покрытий, устраиваемых из горячих асфальтобетонных смесей, производится главным об­

разом при помощи катков с гладкими вальцами. При этом установившимся на практике интервалом температур, в кото­

ром достигается наибольший эффект уплотнения указанными катками, является 120—70°. Уплотнение начинается проходами катков легкого или среднего веса (5—6 г) и завершается тя­ желыми катками. Сравнительно ограниченное распространение получили вибрационные катки.

В результате воздействий обычных катков достигается, по

170

существу, первый этап уплотнения асфальтового бетона. Вто­

рой этап—доуплотнение — происходит под действием движе­ ния тяжелого транспорта в теплую погоду.

В (результате доуплотнения асфальтовый бетон через I—2 года эксплуатации приобретает плотность, близкую к лабора­ торным образцам, уплотненным на гидравлическом прессе под нагрузкой 300 кг/см2. Эта величина стандартного лабораторно­ го уплотнения, как уже было показано выше, для многих ас­ фальтобетонных смесей не может рассматриваться достаточ­ ной. Однако в результате уплотнения покрытия катками в боль­ шинстве случаев не достигается и такая степень уплотнения.

Следовательно, первый период (I—2 года) покрытие работает

в недоуплотненном состоянии. Такое положение официально закреплено соответствующими нормами, хотя недостаточность

уплотнения явно снижает эксплуатационные свойства покры­ тий. Так, например, действующими в СССР нормами первич­ ное уплотнение считается достаточным, если водойасыщение покрытия превышает водонасыщение стандартно приготовлен­

ного образца в пределах до 1,7 раза.

Один из виднейших французских специалистов Дюрье от­ мечает, что даже в условиях Франции, отличающейся достаточ­ но теплым климатом, способствующим последующему уплотне­ нию покрытий, «ненормально и часто опасно оставлять в тече­ ние долгого времени покрытие с пористостью выше 2,3 или да­ же 4%, которая достигается после уплотнения движением транспорта».

Особенно неблагоприятно сказывается недоуплотнение по­ крытия на его устойчивость в осенне-зимний период. Поэтому

требования к качеству уплотнения покрытий, устраиваемых в конце Лета и тем более в прохладное время, когда уже прак­ тически исключается возможность доуплотнения, должны быть

повышенными.

Из сказанного видно, что применяемые в настоящее время методы уплотнения не обеспечивают получения требуемой .плот­ ности асфальтобетонных покрытий во гремя их строительства и поэтому не могут быть признаны рациональными.

Одной из причин, приводящих к недостаточному уплотне­ нию, является то, что начало работы катков обычно приурочи­ вается к тому моменту, когда температура асфальтобетонной смеси снизится до 120°. Интервал температур выше 120° (до 160—180°), когда уплотняемость асфальтобетонной смеси яв­ ляется наивысшей, не попользуется. Это происходит потому,

что обычно применяемые легкие катки оказываются чрезмерно тяжелыми для асфальтобетонной смеси, имеющей высокую тем­ пературу. Укатываемый слой продавливается вальцами катка,

горячая смесь легко сдвигается ими. Поэтому для начального уплотнения нужны более легкие катки, которые при высокой тем­ пературе асфальтобетонной смеси дают хороший уплотняющий

171

эффект. Во всяком случае режим и способы уплотнения долж­ ны быть такими, чтобы предельно использовалась наивысшая температура асфальтобетонной смеси. При этом, чем выше тем­ пература (в допускаемых пределах), тем эффективней процесс перемешивания смеси и тем полнее получаемое уплотнение.

Из практики приготовления лабораторных образцов хорошо известно, что при прессовании асфальтобетонной смеси с по­ ниженной температурой (против температуры смеси во время ее приготовления) получаемые образцы обнаруживают худшие физико-механические свойства.

Другой причиной недостаточного уплотнения асфальтобе­ тонных перекрытий во время их строительства является то, что

применяемые в настоящее время катки с гладкими вальцами,

вообще, не могут обеспечить полного уплотнения. Основные принципы уплотнения, как и принципы действия самих уплот­ няющих машин, были в свое время выработаны применитель­ но к различным типам каменных одежд. Однако вряд ли мож­

но считать целесообразным механическое перенесение этих

принципов к уплотнению вязко-пластических материалов, ка­ ким является асфальтовый бетон при высоких температурах.

Имеющийся опыт показывает, например, что наиболее эф­ фективное уплотнение битумо-минеральных смесей (с маловяз­ ким битумом) достигается воздействием пневморезиновых кат­

ков. Поэтому такие катки нашли широкое применение при уст­ ройстве стабилизированных покрытий и оснований.

Проведенные автором опытные работы по уплотнению ас­ фальтобетонных 'покрытий пневморезиновыми катками показа­

ли их безусловную эффективность и для этих покрытий. Так. например, при уплотнении слоя горячей асфальтобетонной сме­ си (песчаной) толщиной 6 см в рыхлом состоянии 12-ю прохо­ дами прицепного катка на пневматических шинах Д-219 и дву­ мя проходами обычного тяжелого катка с гладкими вальцами была достигнута плотность, соответствующая, а в нескольких случаях и превышающая плотность стандартных образцов (уп­ лотненных под давлением 300 ка/сж2). Сопоставление уплот­ нения производилось по трем показателям: объемный вес, во-

донасыщение, скорость распространения ультразвуковых коле­

баний. Температура смеси к началу уплотнения была 160°. Первые четыре прохода совершались катками (транспортируе­ мыми автомашинами), загруженными балластом весом 4 т. Для последующих восьми проходов вес балласта доводился до 10 т.

При каждом последующем проходе перекрывалась часть сле­ да предыдущего прохода.

После окончания уплотнения катками на пневматических шинах на покрытии оставались небольшие неровности (глав­

ным образом от колес автомобилей), совершенно исчезнувшие после двух завершающих проходов тяжелого катка с глад­ кими вальцами.

172

Интересно отметить, что на уплотненном таким образом ас­ фальтобетонном покрытии в последующие 3 года (срок наблю­ дения) не наблюдалось никаких неровностей. Ежегодно ис­ пытывавшиеся вырубки ив покрытия ие обнаруживали сущест­ венного увеличения плотности.

Разумеется, укатка прицепными катками на пневморезиновом ходу является весьма неудобной и была предпринята лишь для экспериментальной проверки эффективности такого рода уплотнения. В настоящее время в СССР выпускаются самоход­ ные пневматические катки, предназначенные для уплотнения стабилизированных покрытий.

Результаты проведенных опытов хорошо согласуются с ана­

логичными работами, проведенными во Франции и США. Дюрье (Франция) было предложено дополнить обычное

уплотнение катками с гладкими вальцами уплотнением тяже­ лыми пневматическими катками с шинами высокого давления. Пневматические катки, совершающие большое число проходов (на большой скорости) по еще не остывшему слою асфальто­ вого бетона, должны, по мнению Дюрье, имитировать воздей­

торых уплотнение производилось следующим образом.

Сразу же после укладки горячей асфальтобетонной смеси пропускались легкие пневматические катки с шинами низкого давления. Затем несколькопроходовсовершалось обычными кат­ ками (с гладкими вальцами), для того чтобы ликвидировать образовавшиеся следы шин при первых проходах пневматичес­ ких катков. После этого производилось основное уплотнение тяжелыми пневматическими катками с шинами высокого дав­

ления.

Как и в наших опытах, уплотнение завершалось проходами

тяжелого катка с гладкими вальцами.

В настоящее время в США появляются самоходные тяже­

лые катки с шинами высокого давления, а также катки с ши­ нами, в которых давление может регулироваться во время ра­ боты. Судя по имеющимся сообщениям, один из катков такого

типа (7 шин, максимальная нагрузка на каждую 4 т, мощность

фальтобетонного покрытия обычной толщины за два прохода. На рис. 32 изображен французский самоходный пневмати­

Результаты проведенных работ позволяют считать пробле­ му применения пневматических катков для уплотнения асфаль­ тобетонных покрытий весьма актуальной.

Использование пневматических катков окажется, по нашему мнению, особенно эффективным при устройстве асфальтобе-

173

Раздел IV

ПРОИЗВОДСТВО АСФАЛЬТОВОГО БЕТОНА

Глава 12. АСФАЛЬТОБЕТОННЫЕ ЗАВОДЫ

Асфальтобетонные заводы могут быть стационарными и вре­ менными. Стационарные устраиваются на длительный срок в местах, где асфальтобетонная смесь требуется постоянно, напри­ мер, в городах, крупных узлах автомобильных дорог и т. д.

Для строительства магистральных автомобильных дорог обычно сооружаются временные асфальтобетонные заводы, дей­ ствующие на одном месте в течение до двух-трех лет. Такие за­ воды располагаются вдоль строящейся дороги, на определенном

промежутке друг от друга. Расстояние между заводами выбира­

ют с. учетом наименьшей дальности возки асфальтобетонной сме­ си, а также в зависимости от местных условий: расположения железнодорожных станций и подъездных путей, наличия место­ рождений строительных материалов и т. д. Выбор места для за­ вода производится на основе сравнения всех технико-экономи­ ческих показателей.

Приводимое ниже описание работы асфальтобетонных заво­ дов дано применительно к стационарным условиям. Но принци­ пы организации стационарных заводов в равной мере относятся и к временным.

Современный уровень развития техники позволяет полностью механизировать производство асфальтобетонной смеси как на стационарных, так и на временных заводах.

В зависимости от принятой схемы организации работ и усло­ вий обеспечения необходимыми материалами режим работы ас­ фальтобетонных заводов может быть двояким:

1) производство асфальтобетонной смеси из полуфабрикатов (щебень или гравий необходимых фракций, минеральный поро­ шок), доставляемых на завод в готовом виде;

2) производство асфальтобетонной смеси из сырьевых мате­ риалов, требующих предварительной переработки в подсобных цехах асфальтобетонного завода.

Опыт передовых строек страны доказал преимущества цент-

175

рализованной переработки материалов и доставки на асфальто­

бетонные заводы полуфабрикатов, в частности готового щебня.

Отметим попутно, что механизировать погрузо-разгрузочные ра­ боты для щебня легче, чем для крупного каменного материала. Помимо значительного экономического эффекта, это дает воз­

можность сократить производственные площади асфальтобетон­ ных заводов и облегчает выбор площадки в городских условиях.

Имея в виду, что на заводы все же часто поставляются

сырьевые каменные матеоиалы, рассмотрим устройство и орга­ низацию работы асфальтобетонных заводов, рассчитанных и на

переработку каменных материалов.

В этом случае в состав асфальтобетонного завода входят:

битумное хозяйство, состоящее из битумохранилищ, битумо­ плавильных котлов, битумопроводов, насосных станций;

смесительный цех, состоящий из машин и установок, пред­ назначенных для приготовления асфальтобетонной смеси из го­ товых материалов;

дробильный цех, в котором производятся дробление камня и сортировка щебня по требуемым фракциям;

помольный цех, где перерабатывают каменные материалы в минеральный порошок;

склады минеральных материалов;

приспособления для внутризаводской транспортировки мате­ риалов;

энергосиловое и паросиловое хозяйства;

лаборатория для технического контроля качества материала и выпускаемой продукции;

ремонтно-механические мастерские;

бытовые помещения для обслуживающего персонала, в том

числе душевые, помещения для переодевания и т. д.; конторские и складские -помещения.

Кроме того, асфальтобетонный завод должен иметь подъезд­ ные дороги для доставки материалов и вывозки готовой асфаль­ тобетонной смеси.

Технологическая схема работы асфальтобетонного завода

изображена на рис. 33.

Поступающие на завод минеральные материалы складыва­ ются на заранее отведенные и подготовленные площадки. Гото­

вые материалы располагаются возможно ближе к асфальтобе­ тонным машинам. Материалы, требующие предварительной пе­ реработки, размещают вблизи соответствующих цехов: камен­ ный материал—у камнедробильной установки, материал для минерального порошка—у помольного цеха. Битум сливают в

битумохранилище, откуда он поступает для разогрева до рабо­ чей температуры -в битумоплавильные котлы.

Исходные материалы, необходимые для приготовления ас­ фальтобетонной смеси, подаются средствами внутризаводского

176

транспорта в смесительный цех к асфальтобетонным машинам.

Здесь, в соответствии с подобранным составом, их дозируют,

просушивают, нагревают минеральную часть и перемешивают с

Рис. 33. Технологическая схема работы асфальтобетонного завода.

горячим битумом. Готовую асфальтобетонную смесь выгружают в автомобили и после проверки лабораторией отправляют к ме­ сту укладки.

МАШИНЫ ДЛЯ ПРИГОТОВЛЕНИЯ АСФАЛЬТОБЕТОННОЙ СМЕСИ

Процесс приготовления асфальтобетонной смеси состоит из следующих операций:

1)прогрохотки минеральных материалов (песка, щебня);

2)дозирования материалов (минеральных и вяжущего);

3)просушивания и нагрева минеральных материалов;

4)смешения минеральных материалов с битумом в горячем

состоянии.

Исходя из указанных элементов технологического процесса каждая асфальтобетонная машина (смеситель) состоит из сле­ дующих основных частей:

1)грохота с бункером для прогрохотки песка и щебня;

2)механизмов для дозирования минеральных материалов и

битума;

12 л. Б. Гезенцвей

3)сушильного барана с топкой для просушивания и нагрева

минеральных материалов.

4)мешалки для смешения минеральных материалов с би­ тумом;

5)подъемно-транспортных механизмов и питателя.

Если в асфальтобетонной машине нельзя произвести прогрохотку материалов, то это необходимо сделать до поступле­

ния материалов в машину.

Классификация асфальтобетонных машин

Асфальтобетонные машины (смесители) можно классифици­ ровать по нескольким признакам.

1. По цикличности действия различают смесители периодиче­

ского действия, непрерывного и смешанного.

Всмесителях периодическогодействия просушивается и пере­ мешивается сразу определенная порция материалов. Загрузка

ивыпуск готовой смеси происходят порционно, через определен­ ные промежутки времени.

Всмесителях непрерывного действия просушивание и пере­ мешивание материалов, а также их загрузка и выпуск готовой смеси происходят непрерывно.

Всмесителях смешанного действия просушивание и нагрев материалов происходят непрерывно, а перемешивание — пор­

ционно. Загрузка минеральных материалов идет непрерывно, а

битумом различают смесители со свободным и принудительным

перемешиванием. В первом случае материалы перемешиваются в барабанных мешалках. При вращении таких мешалок мине­ ральный материал свободно пересыпаясь внутри барабана,

объединяется с битумом.

В смесителях с принудительным перемешиванием объедине­ ние минерального материала с битумом происходит в лопаст­

ных мешалках при интенсивном перелопачивании. Качество

принудительного перемешивания значительно выше свободного. 3. По способу просушивания и нагрева минеральных мате­

риалов различают смесители с поточным нагревом и противо­ лодочным.

В смесителях с противоточным нагревом поток горячих га­ зов в сушильном барабане движется навстречу потоку мине­ ральных материалов.

4. По способу дозирования материалов различают смесите­ ли с дозированием до и после сушки.

178