Технология приготовления асфальтобетонных смесей
Последовательность приготовления смеси
Приготовление асфальтобетонной смеси состоит из следующих операций: подготовки минеральных материалов, подготовки битума, дозирования составляющих, перемешивания минеральных материалов с битумом и выгрузки готовой смеси в кузова автосамосвалов или накопительные бункеры.
Подготовка минеральных материалов включает подачу их к сушильным агрегатам, а при необходимости сортировку по фракциям или обогащение добавками другого материала и активацию. Сюда относится сушка материала и нагрев до требуемой температуры. Щебень, гравий и песок должны быть полностью просушены и иметь до поступления в мешалку температуру на 5 — 10 о С больше, чем битум. Температура их падает на 5 — 7 о С при перемещении горячим элеватором от сушильного барабана к дозаторам. Поэтому температура минеральных материалов должна составлять 180 — 200 о С для горячего асфальтобетона. Минеральный порошок, как правило, подается без подогрева.
Производительность асфальтобетонных заводов в значительной мере зависит от работы сушильных агрегатов. Сушильный агрегат включает сушильный барабан с топкой и форсунками, а также расходную емкость топлива. Сушка и нагрев материала осуществляются непрерывно горячими газами от сжигания топлива, идущими навстречу направлению движения щебня и песка. Скорость сушки материала, а следовательно и производительность сушильного барабана, зависят от влажности песка и щебня.
До поступления в сушильный агрегат щебень и песок дозируют агрегатами питания, окончательное их дозирование осуществляют по массе отдельных фракций перед подачей в мешалку. Точность дозирования для щебня, песка и минерального порошка должна быть не менее ±3%, а для битума ±1,5%. В асфальтосмесительных установках непрерывного действия составляющие материалы дозируются объемными дозаторами непрерывного действия. После сушки и нагрева все материалы подают в смесительный агрегат, который имеет грохот, многофракционный дозатор для щебня, песка, минерального порошка и вяжущего, а также смеситель и другие механизмы и бункеры.
Материалы взвешиваются на суммирующем весовом устройстве и загружаются в двухвальную лопастную мешалку, в которую из дозирующего устройства подают битум. Битум подают распылением под давлением до 2 МПа. В этом случае происходит равномерное распределение и обволакивание поверхности минеральных частиц пленкой битума, к тому же такая подача сокращает продолжительность перемешивания.
Архитектура : Современные технологии производства строительных ...
... и металлические отходы) для получения изделий различного назначения. При изготовлении строительных материалов используют также побочные продукты (песок, глину, щебень и др.), полученные при добыче ... для производства строительных материалов было массовым, дешевым и пригодным для изготовления широкого диапазона изделий. Таким требованиям отвечают многие виды нерудного минерального сырья, занимающего ...
Продолжительность перемешивания смеси массой около 700 кг составляет для крупнозернистой 20…30 с, средне и мелкозернистой — 45…60 с и песчаной — 60…75 с. Время перемешивания сокращается на 15…20% при применении поверхностно-активных веществ или активированных минеральных порошков. При небольшом содержании битума или повышенном содержании минерального порошка продолжительность перемешивания увеличивается. Смесь должна быть хорошо перемешанной и однородной по массе. На качество готовой смеси оказывает влияние и порядок смешивания составляющих. По традиционной технологии одновременно смешиваются все компоненты.
Температура готовой асфальтобетонной смеси, используемой в горячем состоянии, должна быть в пределах 140…170°С, а при применении ПАВ — 120…140°С. Масса одного замеса — 600… 700 кг. Для загрузки большегрузного автосамосвала требуется до 15 мин. Поэтому в цели сокращения простоя автомобиля под погрузкой около смесителей устраивают накопительные бункеры, в которые смесь поступает прямо из смесителей, а оттуда выгружается в кузов автосамосвала. Для загрузки машины требуется 2… 3 мин.
Доставка асфальтобетонной смеси на трассу производится автомобилями-самосвалами, кузова которых перед загрузкой смеси должны быть тщательно очищены и смазаны тонким слоем нефти, масла или мыльного раствора. В весенне-осенний период кузова автомобилей укрываются специальными щитами или матами во избежание остывания смеси. На каждый отправляемый автомобиль с асфальтобетонной смесью выдается сопроводительный паспорт, в котором указываются масса, температура смеси и время отправки с завода.
Асфальтобетонная смесь укладывается в покрытие асфальтоукладчиками при сухой и теплой погоде. По действующей инструкции горячие асфальтобетонные смеси должны укладываться весной при температуре воздуха не ниже -f5°C, а осенью — не ниже
+ 10°С, причем поверхность нижележащего слоя основания или покрытия должна быть чистой и сухой. В противном случае не будет обеспечено требуемое сцепление между слоями.
Для обеспечения надлежащего сцепления между конструктивными слоями поверхность нижележащего обрабатывают битумами или битумными эмульсиями и суспензиями. Расход вяжущего составляет 0,4…0,6 л/м^. По подготовленному таким образом участку дороги должно быть прекращено движение.
Сразу же после раскладки асфальтобетонную смесь уплотняют легкими катками, а затем тяжелыми. В результате уплотнения смеси повышается ее плотность, ее слой приобретает водостойкость, а при остывании и прочность. Недоуплотненные асфальтобетонные покрытия могут стать причиной преждевременного разрушения. Таким образом, от степени уплотнения зависят долговечность и важнейшие свойства асфальтобетонных покрытий. Повышенной уплотняемостью обладают смеси с активированными минеральными порошками или ПАВ, поэтому наибольшая уплотняющая нагрузка для таких смесей значительно ниже, чем для асфальтобетонов с неактивированными минеральными порошками. Весьма хорошие результаты уплотнения дают пневморезиновые и вибрационные катки. Необходимо, чтобы во время строительства покры-‘ тие было полностью уплотнено. О степени уплотнения судят по соотношению плотности асфальтобетона, уплотненного катками и прессом под давлением 40 МПа. Это отношение, названное коэффициентом уплотнения, должно быть 0,98…0,99.
Уплотнение грунтов
... для уплотнения слабых грунтов применение т. н. грунтовых свай и т. н. гранулометрических добавок. При поверхностном уплотнении грунтов применяют катки дорожные, трамбовочные машины, вибраторы, виброплиты и т. п. Глубинное уплотнение грунтов ... силы и продолжительности ее воздействия на уплотняемый грунт. Так, например, вибротрамбовки двойного и тройного действия обеспечивают уплотнение грунта до ...
При производстве асфальтобетонных смесей на всех этапах обеспечивается систематический контроль качества. На первых этапах тщательно проверяется качество исходных материалов и устанавливается соответствие их показателей требованиям действующих ГОСТов. Работниками заводской лаборатории ведется контроль за точностью дозирования и за сохранением качества материалов.
Описание оборудования для приготовления асфальтобетонных смесей
Асфальтобетонные смеси готовят на специальных заводах (АБЗ), которые могут быть стационарными и временными. Обычно стационарные асфальтобетонные заводы устраивают для обеспечения нужд городского дорожного строительства, а для строительства загородных дорог общего пользования сооружают временные заводы, действующие 1…5 лет. Асфальтобетонные заводы, как правило, размещают вблизи железнодорожных путей или около строящейся дороги, чтобы сократить объем погрузочно-разгрузочных и транспортных работ. С одного АБЗ обслуживают строящиеся дороги в радиусе 60…70 км.
В последние годы как в СССР, так и за рубежом созданы высокопроизводительные передвижные и легкоперебазируемые АБЗ с радиусом действия 5… 10 км. Установки представляют собой комплекты агрегатов, которые принимают из транспортных средств материалы, дозируют их, производят сушку и нагрев, готовят и выдают смесь в транспортные средства. Все агрегаты смонтированы на прицепах на пневмоходу и переводятся из транспортного положения в рабочее благодаря наличию грузоподъемных средств. Как правило, склады и битумохранилище перебазируются при значительном удалении передвижного АБЗ.
Асфальтобетонные заводы оснащены оборудованием, которое позволяет механизировать и автоматизировать все технологические процессы приготовления асфальтобетонных смесей. В дорожном строительстве применяются АБЗ с оборудованием производительностью 25…200 т/ч. В ближайшие годы намечается выпуск асфальтосмесительных машин ДС-129-5 производительностью до 400 т/ч.
Основными агрегатами на АБЗ являются асфальтосмесители, которые подразделяются на три группы: смесители периодического действия со свободным перемешиванием типа Д-138 и Г-1м; смесители периодического действия с принудительным перемешиванием; смесители непрерывного действия.
Смесители первой группы широко использовались 10…15 лет назад. Они просты по конструкции и обслуживанию. В настоящее время их используют в основном для приготовления крупнозернистых смесей. Производительность их невысокая — 10…15 т/ч, масса одного замеса — З…3,5 т.
В настоящее время для приготовления асфальтобетонных смесей используют смесители периодического действия с принудительным перемешиванием: Д-508-2А производительностью 25 т/ч, ДС-117-2Е —25 т/ч, Д-617-2—50 т/ч, Д-645-2—100 т/ч, дС-84-2—200 т/ч.
К смесителям непрерывного действия относится Д-645-3 с мешалкой Д-647 производительностью 100 т/ч. Б состав асфальтобетонного завода входят: склады каменных материалов с оборудованием для их дополнительной переработки; склад минерального порошка; цех по приготовлению минерального порошка; битумное хозяйство, включающее битумохранилище, битумные расходные котлы, битумопроводы и битумные насосы; оборудование и механизмы перемещения и подачи каменных материалов; оборудование для сушки и нагрева до требуемой температуры минеральных материалов; оборудование для дозирования и перемешивания всех компонентов. Кроме того, в состав АБЗ входят: оборудование для энерго-, водо-, воздухо- и пароснабжения, а также лаборатория контроля качества используемых материалов и готовой смеси, склад мелких деталей и инструмента, служебные и бытовые помещения.
Щебень, гравий, песок и другие каменные материалы хранят в штабелях высотой 8…10 м на открытых площадках. При этом следят за тем, чтобы эти материалы не смешивались.
Каменные материалы желательно хранить под навесами во избежание излишнего их увлажнения.
К сушильным установкам каменные материалы в зависимости от принятой технологии приготовления асфальтобетонной смеси подаются ленточными транспортерами, механическими погрузчиками и т. д.
Минеральный порошок па заводы поступает в готовом виде, а также может готовиться на АБЗ. Просушенный известняк или доломит размалывают в шаровых или трубных мельницах до требуемой тонкости. В процессе помола можно вводить активирующие добавки и получать активированные минеральные порошки хранят минеральный порошок в закрытых помещениях или силосах, исключающих попадание влаги. В дозаторы и смесители минеральный порошок подают ленточными или шнековыми транспортерами, а также пневматическим транспортом.
Битумохранилище обычно располагают у железнодорожных подъездных путей, а при наличии водного пути — у пристани. Битумоплавильные котлы стараются разместить ближе к битумохранилищу, но в этом случае они могут оказаться далеко от смесителей, что приводит к необходимости установки отдельных расходных котлов у смесительных агрегатов. Разогрев битума может осуществляться: паровыми змеевиками, жаровыми трубами и электронагревательными элементами. Электронагрев наиболее гигиеничен и прогрессивен, так как дает возможность автоматически регулировать и поддерживать заданную температуру. Подача битума к смесителям осуществляется битумными насосами по обогреваемым трубопроводам.
Проектирования состава асфальтобетона
Расчет состава минеральной части осуществляют по кривым плотных смесей, в результате которого получают минеральный состав с минимальным количеством пустот. Как показали исследования проф. В.В. Охотина и Н.Н. Иванова, между плотностью и гранулометрическим составом смеси имеется определенная зависимость. Оптимальными будут составы минеральных смесей, содержащие зерна различного размера, диаметры которых уменьшаются в 2 раза:
где d 1 — наибольший диаметр зерна минеральной смеси, устанавливаемый в зависимости от типа асфальтобетона;
d m — наименьший диаметр зерна, соответствующий пылеватой фракции минерального порошка (обычно, 0,004—0,005 мм).
Таблица 1
|
Раз- дел |
Материал |
Долевое содержание в смеси |
Содержание зерен, %, крупнее данного размера, мм |
|||||||||||
|
20 |
15 |
10 |
5 |
2,5 |
1,25 |
0,63 |
0,315 |
0,14 |
0,071 |
0,071 |
||||
|
Щебень гранитный фракции: |
||||||||||||||
|
20—10 мм |
— |
7 |
47 |
94 |
100 |
100 |
100 |
100 |
100 |
100 |
100 |
100 |
||
|
10—5 мм |
— |
— |
4 |
14 |
97 |
100 |
100 |
100 |
100 |
100 |
100 |
100 |
||
|
1 |
Отсев известняковый |
— |
— |
— |
— |
— |
— |
— |
3 |
6 |
11 |
22 |
100 |
|
|
Песок речной Порошок известняковый |
— — |
— — |
— — |
— — |
13 — |
37 11 |
68 38 |
84 70 |
83 79 |
92 91 |
96 97 |
100 100 |
||
|
2 |
Рекомендуемые пределы полных остатков для мелкозернис |
0-5 |
0-15 |
0-30 |
35-50 |
48-62 |
62-72 |
71-80 |
78-86 |
84-91 |
88-94 |
100 |
||
|
того асфальтобетона типа Б |
||||||||||||||
|
Щебень гранитный фракции: 20—10 мм |
0,16 |
1,12 |
7,52 |
15,04 |
16 |
16 |
16 |
16 |
16 |
16 |
16 |
16 |
||
|
10—5 мм |
0,26 |
— |
1,04 |
3,64 |
25,22 |
26 |
26 |
26 |
26 |
26 |
26 |
26 |
||
|
3 |
Отсев известняковый |
0,14 |
— |
— |
— |
— |
— |
— |
0,42 |
0,84 |
0,54 |
3,08 |
14 |
|
|
Песок речной |
0,22 |
— |
— |
— |
2,86 |
8,14 |
14,96 |
18,48 |
18,26 |
20,24 |
21,12 |
22 |
||
|
Порошок известняковый |
0,22 |
— |
— |
2,42 |
8,36 |
15,14 |
17,38 |
20,02 |
21,34 |
22 |
||||
|
4 |
Сумма полных остатков на ситах |
1,0 |
1,12 |
8,56 |
18,68 |
44,08 |
52,56 |
65,32 |
76,3 |
78,48 |
83,8 |
87,54 |
100 |
|
Основными составляющими асфальтобетона являются щебень и минеральный порошок. Содержание щебня в смеси (зерен крупнее 5 мм) для асфальтобетона типа Б должно быть в пределах 35—50%, а содержание минерального порошка (частиц мельче 0,071 мм)—в пределах 6—12%.
Долевое содержание щебня фракции 20—10 мм нужно назначить так, чтобы получить полный остаток на сите 20 мм, равный 7,5%:
Принимают долевое содержание щебня фракции 20 — 10 мм равным 0,13. В разделе 3 записывают полные остатки щебня на каждом сите при долевом его содержании, равном 0,13.
Затем определяют долевое содержание щебня фракции 10 — 5 мм. Его содержание должно быть таким, чтобы полный остаток на сите 5 мм двух фракций щебня был в пределах 35 — 50%. Так как полный остаток щебня фракции 20 — 10 мм на сите 5 мм — 17%, то щебня фракции 10 — 5 мм должно быть в пределах 18 — 33%.
Так как плотности материалов различаются на 20 кг/м 3 и более, необходимо вносить поправки в соотношение минеральных составляющих, увеличивая количество более тяжелых и уменьшая количество более легких на коэффициент P=1 /2 , где 1 — плотность минерального материала, отличающаяся на 20 кг/м3 и более от преобладающего в смеси материала; 2 — плотность материала, количество которого преобладает в смеси.
Результаты уточнения содержания минеральных материалов с учетом их плотности приведены в табл. 6.14. В рассматриваемом примере преобладающими материалами являются фракции щебня. Поэтому р 2 принимают равным 2620 кг/м3 , a pi — соответственно для отсева 2820 кг/м3 , для песка 2700 кг/м3 , для минерального порошка 2900 кг/м3 и определяют соответствующие коэффициенты:
Определенные ранее долевые отношения каждого материала следует умножить на поправочный коэффициент, тогда сумма полученных долевых содержаний превысит 1. Принимая полученную сумму за 100%, определяют процентное содержание каждого материала
Таблица 2 Корректировка гран. состава
|
Материал |
Истинная плотность, кг/м3 |
Поправочный коэффициент |
Содержание материала |
|||
|
Доли объема |
Доли массы |
% по массе |
||||
|
Щебень гранитный фракции, мм: 20—10 10-5 Отсев известняковый Речной песок Порошок известняковый |
2620 2620 2820 2700 2900 |
1,00 1,00 1,07 1,03 1,11 |
0,16 0,26 0,14 0,22 0,22 |
0,16 0,26 0,15 0,23 0,24 |
15,38 25 14,42 22,12 23,08 |
|
|
Итого |
— |
— |
1 |
1,04 |
100 |
|
асфальтобетонная смесь минеральный
Таблица 3. Определение частичных остатков
|
Материал |
Остатки на ситах, % по массе |
Размер сит, мм |
||||||||||
|
15 |
10 |
5 |
2,5 |
1,25 |
0,63 |
0,315 |
0,14 |
0,071 |
<0,071 |
|||
|
Гранит мар- |
Частные |
8,56 |
10,12 |
22,54 |
0,78 |
— |
— |
— |
— |
— |
— |
|
|
ки 1200 |
Полные |
8,56 |
18,68 |
41,22 |
42 |
42 |
42 |
42 |
42 |
42 |
42 |
|
|
Известняк мар- |
Частные |
— |
— |
2,68 |
5,46 |
6,82 |
3,94 |
0,2 |
2,68 |
2,42 |
11,8 |
|
|
ки 600 |
Полные |
— |
— |
2,68 |
8,14 |
14,96 |
18,9 |
19,1 |
21,78 |
24,2 |
36 |
|
|
Речной кварце- |
Частные |
— |
— |
— |
2,42 |
5,94 |
7,04 |
1,98 |
2,64 |
1,32 |
0,66 |
|
|
вый песок |
Полные |
— |
— |
— |
2,42 |
8,36 |
15,4 |
17,38 |
20,02 |
21,34 |
22 |
|
Таблица 4 Определение битумоемкости
|
Размеры фракций, мм |
Частные остатки, |
Битумоемкость, |
Удельная битумо |
|||||
|
части от целого |
% |
емкость фракций, % |
||||||
|
Гра |
Извест |
Речной |
Гранит |
Изве |
Квар |
|||
|
нит |
няк |
песок |
марки |
стняк |
цевый |
|||
|
1200 |
марки |
песок |
||||||
|
600 |
||||||||
|
20—15 |
0,083 |
— |
— |
4,6 |
2,9 |
— |
0,3818 |
|
|
15—10 |
0,101 |
— |
— |
4,7 |
3,0 |
— |
0,4747 |
|
|
10—5 |
0,22 |
0,0268 |
— |
5,2 |
3,2 |
— |
1,144+0,08576=1,22976 |
|
|
5—2,5 |
0,008 |
0,0546 |
0,0242 |
5,6 |
4,6 |
3,3 |
0,0448+0,25116+0,07968=0,37564 |
|
|
2,5—12,5 |
— |
0,0682 |
0,0594 |
5,7 |
5,3 |
3,8 |
0,36146+0,208772=0,570232 |
|
|
1,25—0,63 |
— |
0,0394 |
0,0704 |
5,9 |
6,0 |
4,6 |
0,2364+0,32384=0,56028 |
|
|
0,63—0,315 |
— |
0,002 |
0,0198 |
6,4 |
7,0 |
4,8 |
0,014+0,09504=0,10904 |
|
|
0,135—0,14 |
— |
0,0268 |
0,0269 |
7,4 |
7,3 |
6,1 |
0,19564+0,16104=0,35668 |
|
|
0,14—0,071 |
— |
0,0242 |
0,0132 |
8,4 |
9,4 |
7,0 |
0,22748+0,0,924=0,31988 |
|
|
0,071 |
— |
0,118 |
0,0066 |
18,0 |
16,0 |
14,0 |
1,888+0,0924=1,9804 |
|
6,3584
Расчет складского хозяйства:
Q=120000 т/год.
Д=10 дней
m=262 дня
сгр.=2,2 т/ м 3
спесок, изв.=1,5 т/ м 3
сбитум=1 т/м3
Щебень (20-10) = 15,38/106,36*100=14,46 т/м 3
Щебень (10-5) = 25/106,36*100=23,51 т/ м 3
Отсев = 14,42/106,36*100=13,56 т/ м 3
Песок = 22,12/106,36*100=20,8 т/ м 3
Мин.Порошок = 23,08/106,36*100=21,7 т/ м 3
Битум = 6,36/106,36*100=5,98 т/ м 3
V 20-10 = 14,46*120000:100=17352 т
V 10-5 = 23,51*120000:100=28212 т
V отсев =13,56*120000:100=16272 т
V песок =20,8*120000:100=24960 т
V мин.пор =21,7*120000:100=26040 т
V битум =5,98*120000:100=7176 т
V=Vгод*Д/m*с;
V 20-10 =17352*10/262*2,2=301,04 м3
V 10-5 =282120*10/262*2,2=489,45 м3
V отсев =162720*10/262*2,2=414,05 м3
V песок =249600*10/262*1,5=635,11 м3
V мин.пор .=260400*10/262*1,5=662,6 м3
V битум = 71760*10/262*1=273,89 м3
L=V/8
L 20-10 =301,04/8=37,93 м
L 10-5 =489,45/8=61,18 м
L отсев =414,05/8=51,76 м
L песок =635,11/8=79,39 м
L мин.пор. = 662,6/8=82,83 м
L битум =273,89/8=34,24 м
