КЛ01Введение рус

первый период длится достаточно долго и практически соизмерим со сроками службы асфальтобетонных покрытий. Для покрытий с битумами, не устойчивыми против ста-

рения уже через год-два, может наступить период интенсивного старения.

В связи с тем, что битумы, подверженные быстрому старению, наиболее «чув-

ствительны» к нагреву, это должно учитываться в технологическом процессе приго-

товления асфальтобетонной смеси: температура нагрева минеральных материалов и битума, а также продолжительность нагрева битума должны быть, насколько это воз-

можно по условиям производства работ, снижены.

Замедление старения покрытия может быть также достигнуто применением ас-

фальтового бетона повышенной плотности (с минимально допускаемой остаточной пористостью), а также периодически возобновляемой поверхностной обработкой по-

крытия. Уменьшение циркуляции воздуха и воды в асфальтобетонном покрытии резко замедляет процесс окисления битума.

Большое влияние на интенсивность старения оказывает способ производства битумов. Как показали исследования, проведенные в СоюздорНИИ, большой ста-

бильностью отличаются битумы, окисленные в диспергированном состоянии.

5.7. Жидкие битумы

В практике дорожного строительства нашли широкое применение жидкие би-

тумы, имеющие жидкотекучее состояние при нормальной температуре.

В асфальтобетонном производстве жидкие битумы используются в качестве разжижителей вязких марок битума, а также в качестве вяжущего материала в асфаль-

тобетонных смесях, применяемых в холодном и теплом состоянии.

Различаются жидкие битумы класса А – густеющие со средней скоростью;

жидкие битумы класса Б – густеющие медленно. Каждый класс, в свою очередь, де-

лится на шесть марок в зависимости от вязкости битума.

Под влиянием улетучивания легких фракций, полимеризации и других факто-

ров жидкие битумы так же, как и вязкие, с течением времени становятся более вязки-

ми. Вязкость жидких битумов условно характеризуется временем истечения опреде-

ленного количества битума через отверстие заданного диаметра. Это испытание про-

изводится в специальном приборе–вискозиметре при определенной температуре би-

тума.

Кроме этого, для характеристики жидкого битума определяют его фракцион-

ный состав путем разгонки образца битума при заданных температурах (до 360° С).

Для жидких битумов класса А в остатке после разгонки определяют глубину проника-

ния и растяжимость так же, как и для вязких битумов.

Жидкий битум класса А изготовляется путем разжижения вязких битумов лег-

кими разжижителями. Вследствие этого содержание легких фракций, быстрее улету-

чивающихся в этих битумах, больше, чем в битумах класса Б. Это способствует и бо-

лее интенсивному повышению вязкости жидких битумов класса А.

Среднегустеющие битумы также содержат значительно больше легких фрак-

ций, благодаря чему они густеют быстрей, чем отечественные битумы класса А, и

обеспечивают более интенсивное формирование дорожных покрытий.

Требования, предъявляемые к битумам, применяемым в асфальтовом бетоне,

неоднократно менялись на протяжении сравнительно непродолжительного периода строительства асфальтобетонных покрытий. В начальный период строительства дорог с такими покрытиями применялись битумы с глубиной проникания 40–70; в послед-

ние годы строители предпочитают более мягкие битумы, с глубиной проникания 80– 120.

При выборе марки битума необходимо учитывать эксплуатационные свойства асфальтобетонных покрытий в течение всего интервала температур, в котором проте-

кает их работа. Более вязкие битумы снижают пластичность асфальтового бетона, но при отрицательных температурах сообщают ему повышенную хрупкость. Вследствие этого асфальтобетонные покрытия с чрезмерно вязким битумом становятся склонны-

ми к образованию трещин в зимнее время.

Применение слишком мягких битумов (с глубиной проникания 120–150) в из-

вестной мере устраняет этот недостаток асфальтобетонных покрытий, но в то же вре-

мя резко снижает их устойчивость при повышенных температурах. Вследствие этого такие покрытия подвержены образованию других деформаций–наплывов, сдвигов,

волн.

Следует отметить, что стандартные испытания битумов не могут с достаточной полнотой характеризовать их качество для практического применения. Качество ас-

фальтового бетона зависит не только от пластичности, вязкости и теплоустойчивости битума. Большое значение имеют и адгезионные свойства битума, т. е. его способ-

ность к прочному сцеплению с поверхностью минеральных частиц. Сцепление оказы-

вает большое влияние на качество и долговечность асфальтобетонных покрытий. По-

этому, выбирая битум для асфальтового бетона, важно знать и его адгезионные свой-

ства по отношению к данным минеральным материалам.

5.8. Способы получения нефтяных битумов

Свойства битумов зависят в основном от свойств нефти и способа ее переработ-

ки. Лучшим видом сырья для получения дорожных битумов являются смолистые неф-

ти (нефти с так называемым асфальтовым основанием), содержащие большое количе-

ство асфальто-смолистых веществ (30–50% и более). Такие нефти отличаются боль-

шей вязкостью и более высоким удельным весом (тяжелые нефти).

По способу получения различают два основных вида дорожных битумов:

а) окисленные–получаемые в результате окисления остаточных продуктов пе-

реработки нефти;

б) остаточные–получаемые как остаточный продукт при переработке нефти.

В странах СНГ наиболее распространено производство окисленных битумов.

Свойства остаточных битумов в большей мере зависят от свойств нефти. Полу-

чение доброкачественных остаточных битумов возможно только из наиболее пригод-

ных для этой цели нефтей (богатых асфальто-смолистыми веществами). Свойства ос-

таточного битума зависят также и от глубины отбора из нефти различных продуктов.

Более глубокий отбор нефтепродуктов (отделение из остаточного продукта тяжелых масел) приводит к получению более вязких битумов. При менее глубоком отборе, ха-

рактеризующимся тем, что в остаточном продукте остается больше масел, получается менее вязкий битум. Следует иметь в виду, что далеко не все остаточные продукты удовлетворяют соответствующим требованиям, предъявляемым к битумам. Остаточ-

ные битумы, приготовленные из нефтей, богатых асфальто-смолистыми веществами,

отличаются более высокими дорожно-строительными свойствами. Свойства окислен-

ных битумов также в большой степени зависят от особенностей исходного сырья.

Для получения таких битумов тяжелый нефтяной остаток (или остаточный би-

тум) окисляют путем продувки через него воздуха в окислительных кубах, имеющих достаточно большой объем (100 г. и более).

Окисляемый продукт во время продувки воздуха обычно имеет температуру

250–500° С. Чем выше температура, тем быстрее протекает процесс окисления, и на-

оборот. При температуре ниже 220° С окисление происходит очень вяло.

Температура окисления оказывает существенное влияние на свойства получае-

мого битума. Установлено, что битум, полученный при более низкой температуре окисляемого продукта (240– 260° С), отличается более высокой эластичностью и луч-

шим соотношением между глубиной проникания и температурой размягчения в срав-

нении с битумом, полученным при более высоких температурах окисления.

Свойства битумов во многом зависят и от вязкости исходного сырья, т. е. от глубины отбора фракций из нефтяного остатка.

Современные способы переработки нефти позволяют производить глубокий от-

бор фракций масел из нефти. Нефтяной остаток, получаемый при этом, имеет доста-

точно высокую вязкость. На многих нефтеперерабатывающих заводах для производ-

ства битумов используются нефтяные гудроны с температурой размягчения по методу

«кольцо и шар» в пределах 37–41° С. Проведенные лабораторные опыты показывают,

что при окислении менее вязкого сырья некоторые свойства битума улучшаются:

улучшается соотношение между глубиной проникания и температурой размягчения,

повышается эластичность, а также пластичность битума при низких температурах

(увеличиваются показатели глубины проникания и растяжимости при 0°).

В последние годы разработаны новые более эффективные способы получения окисленного битума. В частности, на некоторых предприятиях кровельной промыш-

ленности применяется способ получения окисленных битумов, предложенный к.т.н.

И.В. Провинтеевым, дающий возможность интенсифицировать процесс окисления за счет лучшего контакта окисляемого Продукта с кислородом воздуха. Битумы строи-

тельных марок, полученные по этому способу, обнаруживают более высокую эла-

стичность в сравнении с битумами, полученными из однородного сырья в кубовых окислительных установках.

Лекция 6. Машины и оборудования битумного хозяйства. Пра-

вила эксплуатации и ухода.

Общие сведения

В инженерном строительстве используется несколько типов органического вя-

жущего:

-нефтяные битумы

-каменноугольные дегти

-комплексные органические вяжущие

-эмульсии.

Нефтяные битумы – это продукт получаемый путем перегонки нефти. Известны

три способа получения битумов: термоокисление гудрона, совмещение двух различ-

ных марок битума, глубокий отбор фракций из мазута.

Каменноугольные дегти – продукт получаемый при коксохимическом произ-

водстве, путем смешения средне температурного пека и антроценовой фракции ка-

менноугольной смолы.

Комплексные органические вяжущие – продукт получаемый при модификации нефтяных битумов и каменноугольных дегтей улучшающими добавками.

Эмульсии – вяжущий материал, состоящий из двух несмешивающихся между собой жидкостей, в основном это – битум и вода. Для устойчивого дисперсионного состояния в эмульсиях используются поверхностно-активные вещества – эмульгато-

ры.

Но основными типами органического вяжущего являются битумы и дегти. Их получают готовыми к применению. В зависимости от назначения они подразделяются на различные марки.

Необходимо отметить, что при нормальной температуре органические вяжущие являются вязкой или даже твердой средой, что затрудняет его погрузочно-

разгрузочные операции и транспортирование. Поэтому перед и в течении любой опе-

рации с органическими вяжущими их прогревают до температуры текучести. Прогрев осуществляется с помощью пара, огневого прогрева или электронагревателей.

Общая технологическая схема приготовления материала для нежест-

ких дорожных одежд с применением органического вяжущего

Чаще всего, органическое вяжущее доставляется заказчику в железнодорожных цистернах, где сливаются в приямки (специально оборудованные емкости для хране-

ния вяжущих с целью дальнейшего использования), предварительно прогрев цистер-

ны до температуры 70-80оС.

Для приготовления бетонов органическое вяжущее сначала попадает в битумо-

плавильни, где они обезвоживаются, достигают необходимой вязкости и пенетрации,

а нагреваются до требуемой температуры, в зависимости от типа бетона.

После этого они по трубопроводам они поступают в смеситель, где смешивают-

ся с предварительно обезвоженной и прогретой минеральной составляющей бетонной смеси.

Затем готовую смесь сгружают или в кузов автомобилей или в накопительный бункер, для кратковременного хранения (до 12 ч).

Битумоплавильные агрегаты Битумоплавильные агрегаты предназначены для плавления, обезвоживания и

нагревания битума до рабочей температуры. Ниже приведены рабочие температуры битумов различных марок

Для интенсификации процесса обезвоживания вводят специальные добавки, на-

пример низкотемпературный кремнийорганический полимер (СКТН-1).

Битумоплавильные агрегаты могут быть стационарными и передвижными, пе-

риодического и непрерывного действия.

Котлы битумоплавилен выполнены из листовой стали и снабжены термоизоля-

цией покрытой сверху кожухом из листового железа. Внутри котла установлены жа-

ровые трубы. Топка котла установлена на салазках. В качестве источника тепла ис-

пользуется жидкое, твердое или газообразное топливо. Битумная система обеспечива-

ет циркуляцию вяжущего во время прогрева в каждом из установленных котлов и ме-

жду соседними котлами, загрузку и выдачу готового битума из любого котла.

Разогрев битума в котлах с жаровыми трубами имеет ряд недостатков, главный из которых – это соприкасание битума с жаровыми трубами, нагретыми до высокой температуры, что приводит к ухудшению пластических свойств битума.

Рис. 2.1. Технологическая схема приготовления битума по бескотловому методу: 1-

битумохранилище; 2- насосная установка; 3- напорный бак; 4- электронагревательный элемент; 5- лотки с электронагревательными элементами (3шт); 6- расходная ёмкость; 7- сетка; 8- трехходовой кран.

Поэтому в последнее время стали применять бескотловые установки. Где в ка-

честве нагревательных элементов используются электронагревательные тены, что по-

зволяет автоматизировать технологический процесс, температура воздействия снижа-

ется с 600оС до 200-220оС, время воздействия температуры не превышает 30 мин.

Битумопроводы и битумные насосы

Для перекачивания битума на асфальтобетонных заводах и битумных заводах и битумных базах используют объемные шестеренчатые с внешним и внутренним заце-

плением и ротационно-плунжерные насосы. Для повышения эффективности работы насосов рабочую камеру обогревают с помощью пара или электричества. Нагрева-

тельными элементами при электрическом обогреве служат спирали из нихромовой проволоки, изолированные фарфоровыми бусами.

Рис. 2. Битумопровод: І- обогреваемый электростержневым нагревателем; ІІобогре-

ваемый наружным єлектронагревателем; 1- обогреваемый трубопровод 75мм; 2- за-

щитная труба электронагревателя 17мм; 3- керамические втулки; 4- стержень из арма-

турной стали диаметром 8мм; 5- рубероид, полоса шириной 10см; 6- термоизолирую-

щий материал 5мм; 7- термоизолирующий материал 3мм; 8- труба диаметром 83мм; 9-

термоизолирующий материал 5мм; 10нихром ленточный 10 1мм; 11термоизоли-

рующий материал 5мм.

Битум перекачивается по металлическим трубам. Для сокращения потерь тепла поверхность труб поверхность труб изолируют термоизолирующим материалом. Но наиболее эффективной изоляцией трубопроводов является устройство «рубашки», по которой циркулирует теплоноситель. Наиболее целесообразным является масляный

(жидкостный) обогрев битумных коммуникаций: температура теплоносителя до

300оС, позволяет автоматизировать технологический процесс.

Рис. 3. Битумопровод с внешним парообогревом: 1- битумопровод; 2- паропровод; 3-

соединительные фланцы.

Существует два конструкционные решения битумных коммуникаций с электрообогревом: с внутренним электростержневым нагревателем и наружным электрообогревом.

Рис. 4 Битумопровод с внутренним парообогревом: 1- соединительные фланцы; 2- па-

ропровод; 3- битумопровод.

Правила эксплуатации и ухода

С точки зрения безопасности - в связи с необходимостью постоянного прогрева вяжущего есть много очагов контактирования с предметами, имеющими высокую температуру. При использовании электронагрева – контакт с электросетями. Также следует отметить большое количество очагов контакта с консерогенными веществами.

Все выше перечисленное предусматривает применение спецодежды, респираторов и т.д.

С точки зрения выполнения технологического процесса – обеспечение и кон-

троль рабочей температуры на всем протяжении приготовления бетонов.

Лекция 7. Установки и технология производства асфальтобе-

тонных смесей

ПЛАН ЛЕКЦИИ:

1.Предисловие

2.Назначение и классификация асфальтосмесительных установок

3.Основные технологические схемы приготовления асфальтобетонных смесей

4.Асфальтосмесительная установка Д-645-2 Г.

7.1. Предисловие

Асфальтобетонной смесью (ГОСТ 9128-84) называют материал, получаемый в результате смешивания в асфальтосмесительных установках в нагретом состоянии щебня (гравия) природного или дробленого песка, минерального порошка и нефтя-

ного битума, взятых в рациональных соотношениях.

Асфальтобетонные смеси широко используют для устройства покрытий и ос-

нований автомобильных дорог, городских улиц и площадей.

Асфальтобетонную смесь в зависимости от вязкости битума и температуры при укладке в дорожное покрытие подразделяют на горячую, теплую и холодную.

Горячую смесь приготавливают на вязких битумах и укладывают при ее темпе-

ратуре не ниже 120 С. Формирование структуры асфальтобетона в основном за-

канчивается в период уплотнения самоходными дорожными катками.

Теплую смесь приготавливают как на вязких, так и на жидких битумах и укла-

дывают при температурах не ниже 70 С. Структура асфальтобетона в зависимости от марки и вида битума и погодных условий формируется в течение от нескольких часов до нескольких недель.

Холодную смесь приготавливают на жидких битумах и укладывают при темпе-

ратуре окружающего воздуха не ниже 5 С. Структура асфальтобетона формирует-

ся медленно (20-40 суток) в зависимости от скорости загустевания битума, погод-

ных условий и интенсивности движения автомобилей. Отличительная особенность асфальтобетонных холодных смесей – их способность длительное время оставать-

ся рыхлыми, что позволяет заготавливать на срок до 8 месяцев.