Теоретичний матеріал до теми 4

1. Класифікація АБЗ. Основні технічні рішення АБЗ.

Органомінеральні суміші виготовляють шляхом змішування щебеня, піску, мінерального порошку і органічного вяжучого в гарячому стані. Найбільш поширеними є асфальтобетонні суміші, для виготовлення яких застосовується нафтовий бітум. Залежно від температури, при якій суміш укладають і ущільнюють, і в'язкості вживаного бітуму, що впливає на швидкість формування покриття, асфальтобетонні суміші підрозділяють на гарячі і холодні (ДСТУ Б В.2.7-119-2003). Для приготування гарячих сумішей використовують бітум БНД-40/60, БНД-60/90, БНД-90/130 (ГОСТ 11954-66). Для приготування холодних сумішей застосовують рідкі бітуми (ГОСТ 11955- 66). Бітумно-мінеральні суміші відрізняються від асфальтобетонних якістю використовуваних матеріалів (ГОСТ 17060-71).

Температура асфальтобетонних і бітумно-мінеральних сумішей при випуску із змішувача при використовуванні в'язких бітумів (ГОСТ 11954-66) повинна бути не вищою за 160°, при використовуванні рідких бітумів (ГОСТ 11955-66) - не більш 110°.

За розміром використовуваного мінерального матеріалу асфальтобетонні і бітумно-мінеральні суміші підрозділяють на грубозернисті (максимальний ро-змір зерен 40 мм), середньозернисті (25 мм), дрібнозернисті (15 мм), піщані (5 мм). За якістю вживаних щебеня і мінерального порошку асфальтобетонні і бітумно-мінеральні суміші розділяють на дві марки (перша та друга). За кількістю (змістом) мінеральних матеріалів у суміші виділяють типи асфальтобетонних сумішей – тип А, тип Б, тип В, тип Г.

Також на АБЗ виготовляють щебенево-мастичні суміші (ЩМА). Особли-востю є – використання бітумних мастик та більшого вмісту щебеневого матеріалу підвищеної якості.

Останнім часом поширюється застосування емульсійно-мінеральних су-мішів (шламів та «литих» асфальтобетонів). В якості органічного в’яжучого застосовується бітумна емульсія. Також у суміш додають спеціальні домішки – цемент, армуючи волокна, тощо.

Іноді, для потреб дорожнього будівництва органічним в’яжучим оброб-ляють щебінь або шлаковий щебінь («чорний» щебінь) та грунт.

Класифікація асфальтобетонних заводів та вимоги до їх розташування

Асфальтобетонні заводи - спеціалізовані підприємства, які виготовляють асфальтобетонні і бітумно-мінеральні суміші. Крім того, на асфальтобетонних заводах може бути організований випуск обробленого бітумом щебеня (чорний щебінь), бітумних емульсій і інших матеріалів, до складу яких входить бітум.

Асфальтобетонні заводи будують як стаціонарного, так і тимчасового типа. Можуть бути заводи пересувні. Пересувні установки використовують при будівництві автомобільних доріг, якщо в довколишньому районі відсутні стаціонарні і напівстаціонарні асфальтобетонні заводи або за умов виробництва робіт установка повинна працювати на одному місці не більш 1-2 сезони.

Пересувні установки виконують на пневмоколісному шасі, а також залізничні пересувні асфальтобетонні заводипотяги у вигляді окремих блоків, що переміщаються, агрегати яких призначені для виконання певних технологічних операцій установки Змішувачів напівстаціонарного типу призначаються для устаткування асфальтобетонних заводів в містах і на крупних будівельних об'єктах, які рідко перебазуватимуться. Призначення і місцерозташування заводу зумовлюють вибір основного устаткування, рівень автоматизації і механізації, а також капітальне облаштування підприємства.

Основний напрям в конструюванні сучасного асфальтозмішувального устаткування полягає в переході від створення окремих машин до споруди ав-томатизованих комплексів технологічного устаткування для приготування асфальтобетонних сумішей і застосуванню принципу агрегатування (комплекс складають з окремих агрегатів). До таких агрегатів відносяться: агрегати живлення, сушильні барабани, пиловловлюючі і дозування пристрої, машини змішувачів, витратні місткості бітуму і мінерального порошку, накопичувальні бункери, кабіни управління.

В установках періодичної дії процес попереднього («холодного») дозу-вання, просушування і нагрів піску і щебеня, розсортовування по фракціях ви-робляються безперервно, а дозування, змішування і вивантаження із змішувача здійснюються певними порціями. Перевага таких змішувачів полягає у тому, що без складних настроювань дозуючих пристроїв можна одержувати суміші необхідного складу, а також в можливості регулювання часу перемішування сумішей.

У установках безперервної дії всі технологічні операції виконуються без-перервно. Періодично виконується лише допоміжна операція - вивантаження суміші з .накопичувального бункера в транспорт. Недоліком установок змішувачів безперервної дії є те, що їх важко перебудовувати на випуск сумішей іншого складу По продуктивності асфальтобетонне устаткування можна розділити на чотири основні групи: малої продуктивності - до 25 т/годину, середньої продук-тивності - до 50 т/годину, високої продуктивності - до 100 т/годину, дуже висо-кої продуктивності - понад 100 т/годину. Продуктивність установок змішувачів визначають виходячи з необхідної продуктивності асфальтобетонних заводів.

Асфальтобетонні установки стаціонарного типу використовують на пос-тійно діючих асфальтобетонних заводах. Як правило, стаціонарні установки вбудовують в будівлі капітального типу. По конструктивній компоновці асфальтобетонні установки ділять на партерні і баштові, тобто з горизонтальною або вертикальною схемою руху матеріалів. Партерне розташування установки змішувача передбачає рух матеріалів від агрегату до агрегату по горизонталі при багатократному підйомі. В цьому випадку збільшується кількість вертикально-транспортуючих підйомних механізмів і відповідно зростають витрати електроенергії.

Крім того, відбувається інтенсивніша втрата тепла нагрітим мінераль-ним матеріалом. Асфальтобетонні установки партерного типу легко оснащувати ходовим устаткуванням для переміщення з одного об'єкту на іншій. При горизонтальній схемі полегшуються ремонтні роботи. У разі баштової компоновки мінеральні матеріали потрібно підняти тільки один раз, після чого, використовуючи власну масу, вони послідовно проходять через всі агрегати змішувача, зверху вниз без витрат енергії на їх переміщення. При вертикальній схемі потрібна менша площа для розміщення змішувача.

2. Призначення асфальтозмішуючих установок їх класифікація та принцип дії. Баштове та партерне розташування обладнання.

На АБЗ використовують наступне технологічне обладнання (основне): живлячі агрегати, сушільні барабани, змішувальні установки, бітумосховища, бітумоплавильні агрегати, силоси, накопичувальні та витратні бункери, бункер зберігання готової продукції, дозатори (для сипких матеріалів, для в’яжучого, для мінерального порошку, для ПАР).

Живлячі агрегати (живильники) класифікують за конструктивною озна-кою, кількості секцій, розташуванню і компоновці. За конструктивним принци-пом вони можуть бути з дозаторами кареточного, стрічкового і вібраційного типів. Агрегат живлення може бути складеним з окремих бункерів або змонтова-ний на одній рамі, одно- і дворядним. Бункери розташовані на металевій рамі, встановлюваній на фундаментні опори або пневмоколісне ходове устаткування. Під кожним бункером розміщені дозатори, які безперервним рівномірним потоком подають мінеральний матеріал на стрічку транспортера. Щоб не допустити вільноутворення в бункерах, на стінці кожного бункера встановлений сводооб-рушувач.

Для попереднього дозування холодних кам'яних матеріалів використовуються дозатори циклічної дії (кареточні) і безперервної дії (дискові, вібраційні і стрічкові). Простими дозаторами є дискові живильники.

Найбільш поширені сушильні барабани на АБЗ циліндричної форми. Рів-номірний нагрів мінерального матеріалу досягається за рахунок обертання су-шильного барабана і наявності усередині барабана спеціальних лопастей, які багато разів піднімають матеріал і скидають його в потоки гарячих газів. Причому, конструкція лопастей, особливо з боку подачі тепла, повинна бути такою, щоб мінеральний матеріал своєю масою не перегороджував шлях полум'я форсунки.

У конструкціях сучасних сушильних барабанів прагнуть збільшити їх ді-аметр. Однією з причин цього є відмова від створення топок, що забезпечують повне згорання палива. Тому частина палива згорає безпосередньо в сушильно-му барабані. Для забезпечення його повного згорання необхідно знижувати швидкість руху струменя розпилювача.

В якості сортувального обладнання найбільш поширеними є грохоти ба-рабанного типу. Завантаження піску і щебеня в циліндровий (барабанний) гро-хот виконують через завантажувальний лоток. Циліндровий грохот є циліндром (іноді випускають грохоти у вигляді усіченого конуса) з листової сталі з отворами, діаметр яких відповідає необхідним розмірам окремих фракцій.

Діаметр циліндрового грохоту може бути від 0,7 до 1,5 м. Гуркіт розділя-ють на декілька секцій, що розрізняються розміром отворів. Довжину секцій гуркоту влаштовують такій, щоб матеріал даної фракції встигав відділитися за час проходження через неї, причому спочатку відсіваються дрібні фракції, а потім крупніші. Циліндровий гуркіт встановлюють під кутом 4-7° до горизонту, конічний - горизонтально. Найбільш поширений барабанний гуркіт, що складається з трьох секцій. Обидва, частини секцій виготовляють із сталевих перфорованих листів з круглими отворами сит, діаметрами 6, 18 і 40 мм. На ситах одержують дві фракції щебеня - 5-15 і 15-40 мм і одну фракцію піску 0-5 мм.

Конструкція «гарячих» бункерів має багато секційну компоновку. Міст-кість відсіків «гарячих» бункерів приймають з розрахунку менш півгодинного запасу матеріалів. У витратних «гарячих» бункерах накопичується значна кількість нагрітих матеріалів, тому необхідно зберегти температуру матеріалів і забезпечити контроль температури. «Гарячі» бункери, як правило, мають теплоізоляцію, яка до-зволяє зберегти температуру матеріалу протягом довгого часу. Для контролю температури матеріалів в «гарячих» бункерах використовують термодатчики-термопари, вбудовані в нижній частині бункерів. Контроль температури дуже важливий в початковий період роботи при пуску змішувача. При низькій температурі наявного матеріалу в «гарячих» бункерах останні виводяться шляхом пропуску через дозатори і змішувач. Конструкцію бітумосховища, бітумоплавильного агрегату, бітумного насосу та бітумопроводів розглядали при вивченні баз зберігання бітумних мате-ріалів.

Мінеральний порошок зберігається у складах закритого типу. Найбільш поширеною є зберігання мунерального порошку у силосах. Силос це – цилінд-ричної форми ємність, яка має звуження у нижній частині. Відбір мінерального порошку та його транспортування виконується за допомогою стисненого повітря (компрессор). З метою запобігання злежаності порошку та утвороння куполу у силосі розташован вал із лопастями, який періодично перемішує порошок. Також, через деякий час виконується перекачування мінерального порошку із силоса в силос.

Для приготування асфальтобетонних сумішей застосовують асфальтоз-мішувачі двох типів: вільного і примусового перемішування. Змішувачі вільного перемішування є циліндровим барабаном, що обертається навколо горизонтальної осі. Усередині барабана є лопаті. Змішування компонентів відбувається при обертанні барабана під впливом переміщення частинок матеріалів. Матеріал за допомогою лопастей захоплюється і підіймається до тих пір, поки значення сили тяжіння не перевищить сили зчеплення. У цей момент відбувається падіння ма-теріалів.

Змішувачі вільного перемішування не забезпечують необхідної якості змішування, тому їх застосовують головним чином для приготування бітумно-мінеральних сумішей, використовуваних для пристрою підстави дорожнього одягу. У змішувачах примусової дії перемішування здійснюється за допомогою валів, що обертаються, на які кріпляться лопаті. Змішувачі, як правило, двовальні. Ефект змішування в значній мірі залежить від конструкції лопастей і їх установки на валу: кута нахилу лопаток до площини обертання, центрального кута, утворюваного сусідніми лопастями в описуваному колі, і кроку (відстані) між лопатями при їх розміщенні на валу.

За принципом дії змішувачи поділяються на періодичної дії та безперервної дії. Особливістю таких змішувачів є те, що при перемішуванні асфальтобетонна суміш переміщається безперервним потоком від завантажувального пристрою до розвантажувального. У змішувачах безперервної дії лопаті на лопатевих валах встановлені так, що при перемішуванні суміш переміщається у бік ро-звантажувального отвору з певною швидкістю.

Накопичувальні бункери відрізняються тривалістю зберігання готових сумішей, методом їх установки, кількістю секцій, здібністю до швидкої перебудови. За тривалістю зберігання матеріалів накопичувальні бункери ділять на бункери короткочасного зберігання (до 12 годин) і бункера з системою обігріву, в яких суміш можна зберігати протягом декількох днів. Конструктивно вони відрізняються системою ізоляції і теплоізоляції, спеціальними пристроями для герметизації, об'єму і іноді введенням інертних газів для запобігання старінню бітуму.

Для дозування використовують різні дозуючі пристрої, які вибирають залежно від вигляду і властивостей матеріалів, характеру технологічного процесу перемішування, вимог до точності дозування. Дозуючі пристрої можуть бути ваговими або об'ємними. Практика показала, що найбільшу точність дозування одержують при використовуванні вагових дозаторів. Об'ємні дозатори застосовують при виготовленні спрощених бітумно-мінеральних сумішей, а при виготовленні асфальтобетонних сумішей їх використовують тільки в поєднанні з ваговими контрольними вагами. Вживані для виготовлення асфальтобетонних сумішей вагові дозатори володіють точністю дозування до ±2%.

Для дозування бітуму і рідких поверхнево-активних речовин використо-вують дозатори об'ємної дії. Вони бувають типу поплавця, горизонтальні з регульованим вільно плаваючим поршнем, вертикальні з регульованими трубками для відведення надлишків вяжучого, а також насоси-дозатори з нерегульованою і регульованою продуктивністю.

3. Технологічні процеси приготування асфальтобетонної суміші.

Приготування асфальтобетонних сумішей полягає в змішуванні ретельно висушених і нагрітих до певної робочої температури піску і щебеня з мінеральним порошком і бітумом. На АБЗ чітко розглядаються чотири лінії руху матеріалів:

мінеральних заповнювачів (щебінь, гравій, шлак, відсів, пісок, тощо);

мінерального порошку (активованого чи неактивованого);

органічного в’яжучого (бітум, мастика, емульсія, бітумно-полімерне в’яжуче);

хімічні та полімерні добавки (ПАР для модифікації чи компаундирування).

Перша лінія. Пісок і щебінь з складу поступають в бункери агрегату жив-лення. Він забезпечує попереднє безперервне об'ємне дозування в наперед заданих співвідношеннях піску і щебеня для того, щоб могли рівномірно працювати сушильний барабан і вузли сортувально-дозувань асфальтозмішувача. Сушка і нагрів мінеральних матеріалів (окрім мінерального порошку) здійснюються в сушильних барабанах.

Нагріті і просушені пісок і щебінь за допомогою вертикальних елеваторів поступають в сортувальний пристрій. Сортувальні агрегати призначені для розділення суміші піску і щебеня на фракції певних розмірів відповідно до необхідної рецептури суміші. Відсортований матеріал поступає в спеціальні бункери, в яких зберігають таку кількість матеріалів, щоб була забезпечена безперебійна робота дозуючих пристроїв і відповідно установки змішувача.

Після сортування мінеральний матеріал поступає на вертикальні елеватори. Вертикальні елеватори називають «гарячими», оскільки вони переміщають нагріті матеріали.

З допомогою вертикальних елеваторів розсортований за фракціями ще- бінь і пісок поступає у витратний бункер. Цей бункер часто називають «гаря-чим» бункером, оскільки в ньому накопичуються нагріті і просушені матеріали.

Друга лінія. Линія руху мінерального порошку. У зв’язку із особливими фізико-механічними властивостями мінеральний порошок зберігають у ємнос-тях закритого типу та транспортують по трубах за допомогою пневмотранспорту. В якості ємностей для зберігання мінерального порошку використовують силоси.

Третя лінія. Лінія руху органічного в’яжучого. Органічне в’яжуче зберігається у бітумосховищі в підігрітому стані. Транспортується по території заводу за допомогою бітумних насосів по бітумопроводах. З бітумосховища віддозоване органічне в’яжуче поступає у бітумоплавильний агрегат, де підігрівається до робочої температури (а при необхідності зневоднюється, окислюється та модифікується). Підігріте до робочої температури органічне в’яжуче транспортується до асфальтозмішувальної установки, в яку потрапляє через дозатор. Не використана кількість органічного в’яжучого повертається у бітумосховище.

Четверта лінія. Лінія руху хімічних домішок та поверхнево-активних ре-човин (ПАР). В залежності від виду домішки чи ПАР розглядають два шляхи уведення їх у суміш: у органічне вяжуче в бітумно-плавильному агрегаті; у асфальтозмішувач. У звязку з тим, що кількість домішок чи ПАР не значне, відносно загальної кількості матеріалу, необхідно дуже ретельно дозувати їх перед уведенням в суміш.

Після дозування мінерального заповнювача (щебеню, гравію, шлаку, відсіву, піску, тощо), мінерального порошку, органічного вяжучого (а при необхідності і домішок чи ПАР) виконується процес змішування у асфальтозмішувальних установках.

Час вивантаження суміші із змішувача залежить головним чином від його конструктивних особливостей і затвора. За наслідками розрахунку циклу дозування і перемішування розробляють циклограми за часом, в яких всі операції показані в лінійному зображенні.

Відпустка асфальтобетонної суміші споживачу. Виготовлена асфальтобетонна суміш вивантажується безпосередньо в автотранспорт або накопичується в спеціальних накопичувальних бункерах (бункерах готової суміші). Накопичувальні бункери забезпечують підвищення продуктивності підприємства і транспорту.

На початку роботи заводу, а також у разі бракованих замісів або при тер-міновому виготовленні суміші іншого складу необхідно завантажити заміс, минувши бункер. Для цього, в підскіпові шляхи вбудовують спеціальний пристрій для проміжного вивантаження, ковша в кузов автомобіля.

Час зберігання асфальтобетонної суміші в накопичувальному бункері за-лежить від, співвідношення між продуктивністю асфальтобетонного заводу і об'ємом бункери, а також від організації робіт на об'єкті.

Суміші висипаються самопливом через отвір (нижній затвор) в нижній конічній частині накопичувального бункера. Нижній затвор перекривають ши-берними або секторними пристроями. Для поліпшення вивантаження і зниження коефіцієнта тертя суміші об стінки бункера зварні шви на внутрішній поверхні бункера шліфують.

4. Контроль якості на АБЗ

Відділ технічного контролю (ВТК) здійснює контроль: за якістю отрима-них матеріалів; за дотриманням всіх технологічних режимів на кожній операції виробничого процесу відповідно до ДСТУ, ДБН і ТУ; за відповідністю якості продукції, що випускається, вимогам технічної документації, а також виробляє маркіровку прийнятої, аналіз і оформлення забракованої продукції. Слід відзна-чити, що якість кінцевої продукції залежить від дотримання технологічних ви-мог на усьому протязі виробничого процесу.

Першим етапом роботи ВТК є правильна організація приймання матеріа-лів. Перед технічним прийманням перевіряють наявність всіх технічних доку-ментів (паспортів на органічне в’яжуче і мінеральний порошок, актів випробу-вань заповнювачів і т. п.), що надійшли разом з матеріалами.

Вхідний контроль складається із перевірки сировини, тобто – крупного заповнювача (щебеня, гарвію, шлаку, тощо), дрібного заповнювача (піску), ор-ганічного в’яжучого (дьогтю, бітуму, емульсії, мастики), хімічних добавок та ПАР (пластифікатори, армуючи добавки тощо). Результати лабораторних ви-пробувань звіряють з паспортами на ці матеріали. У разі відповідності – виконується виробничий процес, якщо ні – то сировина або повертається до постачаль-ника (рекламація) або виконується корегування технологічного процесу вироб-ництва.

Операційний контроль залежить від використаного обладнання та складається:

- бітумосховище – температурний режим, дозування матеріалів;

- бітумоплавильний агрегат – температурний режим, кількість вологи, термін перемішування, дозування хімічних добавок та ПАР;

- бітумний насос та бітумопроводи – температура нагріву;

- силоси – об’єм мінерального порошку, продуктивність, термін зберігання матеріалу;

- сушильний барабан – температурний режим, кут підняття су-шильного барабану, швидкість обертання барабану, термін зна-ходження матералу в барабані;

- змішувальна установка – температурний режим, термін перемі-шування;

дозатори – точність дозування відповідних матеріалів;

- стрічковий конвеєр, ковшовий або гвинтовий елеватор, пневмот-ранспорт – продуктивність.

Готову продукцію перевіряють на колір, однорідність, температуру. Із партії суміші відбірають необхідну кількість для лабораторних випробувань: міцність на стиск, водопоглинання та морозостійкість (іноді на розтгяння/вигин та бокове зрушення). Результати випробувань заносять у паспорт. На кожну партію готової продукції складається паспорт, де вказуються результати лабораторних випробувань.