Теоретичний матеріал до теми 4
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.
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.