Особенности строительства асфальтобетонных покрытий из щебеночно-мастичных смесей 3 страница

Рецептуру смесей рекомендуется подбирать по специальной методике [42, 65].

К расчету содержания компонентов приступают после определения зернового (гранулометрического) состава всех минеральных материалов и построения кривой рассева. Если она вписывается в рекомендуемые пределы для конкретного типа смеси (табл. 15), материалы группируют на фракции в привязке к размерам отверстий сит грохота и числу отсеков горячего бункера на смесительном агрегате, например, 0-5, 5-10 (15) и 10-15(20) мм.

Таблица 15

Тип смеси	Рекомендуемое содержание, % зерен минерального материала, мельче указанного размера, мм
					1,25	0,63	0,315	0,14	0,071
Тип I		95-100	70-90	45-55	40-53	35-50	30-45	25-42	21-35	18-22
Тип II		95-100	70-90	50-65	42-52	32-45	25-40	21-35	16-27	14-18
Тип III	95-100	72-95	50-70	35-55	24-45	16-40	15-35	12-30	11-22	12-16
Тип IV			-	70-100	52-90	39-78	30-65	22-50	17-33	16-24
Тип V		95-100	70-85	50-65	34-45	28-40	22-38	18-34	15-26	12-16
Тип V*			95-100	55-65	40-55	32-17	25-45	20-40	16-30	14-18

Примечания. 1. Тип V* - смесь для приготовления в термосе-миксере.

2. Жирным шрифтом выделены обязательные требования.

Если кривая рассева не вписывается в рекомендуемые пределы, производят корректировку содержания отдельных зерен, изменяя их количество в минеральной смеси.

При расчете количества минерального порошка необходимо вносить поправку на содержание в минеральной смеси пыли от песка и щебня. Поправку следует вносить также на разницу в насыпных плотностях щебня, песка и минерального порошка, умножая рассчитанное содержание каждого компонента на частное от деления его насыпной плотности на насыпную плотность всей минеральной смеси.

Насыпная плотность минеральной смеси рассчитывается по формуле

где γ_мс - насыпная плотность минеральной смеси щебня, песка и минерального порошка, т/м³;

γ_щ, γ_п, γ_мп - соответственно насыпные плотности щебня, песка и минерального порошка, т/м³;

q_щ, q_п, q_мп - содержание соответственно щебня, песка, минерального порошка, рассчитанное по кривой рассева, масс.%.

Далее, руководствуясь численными значениями фазового состава асфальтового вяжущего вещества (Б/МП) и его количества (Б+МП) для соответствующего типа литой смеси (см.табл. 9), вводят дозу битума (полимербитума или другого битумного вяжущего) и определяют показатели свойств.

Основными показателями свойств образцов литой смеси и асфальтобетона, на заданные значения которых подбирают состав, являются для типов:

• I и V - подвижность, глубина вдавливания штампа и водонасыщение;

• II - подвижность, прочность при сжатии при +50 °С и глубина вдавливания штампа;

• III - подвижность и водонасыщение;

• IV - водонасыщение и прочность при сжатии при +50 °С.

Факультативно определяются прочность на растяжение при изгибе и модуль упругости при 0 °С [66], а также коэффициент трещиностойкости, как отношение величин указанных показателей.

При полном соответствии свойств смеси и асфальтобетона требуемым (табл. 16), подбор считается успешно выполненным.

Таблица 16

№ п/п	Показатели свойств	Нормы по типам
I	II	III	IV	V
1.	Пористость минерального остова, об.%, не более
2.	Водонасыщение, об.%, не более	0,5	1,0	1,0		0,5
3.	Подвижность смеси при 200 °С, мм, не менее				-
4.	Глубина вдавливания штампа при +40 °С, мм, не более			-	-
5.	Прочность при сжатии при +50 °С, МПа, не ниже	-	1,0	-	0,7	-
6.	Прочность на растяжение при изгибе при 0 °С, МПа, не менее (факультативно)	6,5	6,0	5,5	-	-
7.	Модуль упругости при 0 °С, МПа, не более (факультативно)				-	-
8.	Коэффициент трещиностойкости, R/E·10^-3, не менее (факультативно)	0,8	0,6	0,8	-	-

Вопросы для самоконтроля по § 2.4. и § 2.5.

1. Какие нормативные документы регулируют требования к литым асфальтобетонным смесям и асфальтобетонам?

2. Какие виды минеральных материалов используются в литых смесях и чем отличаются требования к ним при использовании в литых смесях разных типов?

3. Почему в литом асфальтобетоне III типа допускается применение щебня размером до 35 (40) мм?

4. Какие битумы используют в литых смесях, и какие основные требования к ним предъявляют?

5. Какие добавки в битумы применяют и для чего?

6. С чем связано повышение требований к теплоустойчивости битумов по показателю «КиШ» и температуре вспышки?

7. Какие особенности методики подбора рецептуры литых смесей?

8. Какие основные показатели свойств литой смеси и асфальтобетона используют при подборе рецептуры?

9. Почему требования по глубине вдавливания штампа самые высокие для асфальтобетона II типа, а по подвижности для I и V типов?

10. Какие требования по водонасыщению предъявляют к иным асфальтобетонам разных типов?

§ 2.6. Приготовление смесей

Литые смеси I типа производят в асфальтосмесительной установке, имеющей следующее дополнительное оборудование:

• агрегат для подогрева минерального порошка до температуры 120...140 °С, что позволяет понизить температуру сушки и нагрева песка и щебня, уменьшить термическую нагрузку на сушильный барабан и повысить производительность асфальтосмесительной установки;

• агрегат для приготовления теплоустойчивого вяжущего на основе битума и добавок природных битуминозных пород или полимеров;

• сортировочное устройство (грохот) с размерами отверстий сит 3, 5, 10 и 15 мм;

• обогреваемый теплоизолированный накопительный варочный котел с мешалкой принудительного действия (рис. 31), с помощью которого поддерживается необходимая однородность и температура смеси до отгрузки потребителю.

Литые смеси других типов можно производить в обычных установках периодического действия.

Перед выходом на режим приготовления необходимо:

• проверить исправность термопары в лотке сушильного барабана и убедиться в правильности ее показаний; проверить сетки грохота, уплотнение на затворе мешалки;

Рис. 31. Накопительный варочный котел

• проверить дозаторы и весы;

• освободить сушильный барабан, ковши горячего элеватора, отсеки горячего бункера, весовой бункер и мешалку от остатков минеральных материалов, использовавшихся для выпуска смесей, имеющих более низкую температуру;

• подобрать рецептуру и передать ее оператору;

• установить требуемый режим нагрева и начать загружу каменного материала в сушильный барабан с точностью ± 5%, его сушку и нагрев.

Если централизованная поставка битума требуемой марки не предусмотрена, битум приготовляют по предварительно разработанному регламенту в специальной установке.

При централизованной поставке битум после выпаривания и нагрева до рабочей температуры перекачивают в расходную емкость и далее в дозатор смесительной установки. Битум нагревают до рабочей температуры: 160...180 °С при выпуске литой смеси I типа; 150...170 °С - литой смеси II типа; 140... 160 °С - литой смеси III, IV и V типов.

Минеральный порошок предпочтительно использован, горячий. Это возможно при его поставке в горячем состоянии от производителя, а также при наличии на АБЗ цеха по его производству или агрегата для подогрева.

С учетом реальной температуры порошка устанавливают температурный режим нагрева каменных материалов в сушильном барабане (табл. 17).

Таблица 17

Тип литой смеси	Температура нагрева каменных материалов при использовании порошка с температурой воздуха в пределах, °С
ниже +5	от +5 до +10	выше +10
I	-	330...350	320…340
II	-	-	280…300
III	-	-	270...290
IV	не выше 230	190..210	180...200
V	не выше 320	300... 320	290...310

Примечание. При вводе в мешалку горячего минерального порошка с температурой 120…140 °С температуру нагрева каменных материалов снижают на 12-14%.

Нагретые каменные материалы сортируют при приготовлении смеси:

• I типа на фракции 0-3; 3-5; 5-10 и 10-15 мм;

• II и V типов на - 0-5 и 5-15 (20) мм;

• III типа на - 0-5, 5-20 и 20-35(40) мм;

• IV типа на - 0-5 мм.

Каждую фракцию направляют в соответствующий отсек горячего бункера, дозируют и взвешивают отдельно, согласно заданной рецептуре. При выпуске литых смесей II, III, IV и V типов на обычной установке дозирование фракций каменных материалов должно производиться с точностью ±3%, минерального порошка ± 1,5% и битума ± 1%.

Компоненты перемешивают обязательно в две стадии: вначале минеральные насухо, а затем с битумом. Продолжительность перемешивания на каждой стадии устанавливают в зависимости от качества и пропорции материалов, а также технических характеристик мешалки.

Для типичных условий (стандартные материалы, отечественные мешалки) продолжительность перемешивания указана в табл. 18.

Таблица 18

Тип литой смеси	Время перемешивания, с
сухое	с битумом	общее
I
II
III
IV
V

Примечания. 1 При изготовлении литой смеси 1 типа в специализированных смесительных установках, оснащенных устройством для ввода битума под давлением 20 атм. и в распыленном виде, общее время перемешивания смеси сокращают до 75 с.

2. При использовании горячего минерального порошка с температурой 120...14 °С время сухого перемешивания снижают на 10-15%.

Литые смеси выгружают в транспортное средство прямо из мешалки или через промежуточный бункер-стрелку.

Хранить их в обычном накопительном бункере нельзя, так как они быстро остывают и теряют подвижность, а смеси I и V типов еще и расслаиваются.

Производство литых асфальтобетонных смесей требует строгого соблюдения заданного технологического режима, иначе неизбежны серьезные осложнения:

• переполнение горячих бункеров песчаной или щебеночной фракцией;

• недогрев или перегрев каменных материалов;

• получение малоподвижной или слишком жидкой смеси;

• выпуск слишком горячей смеси, ее воспламенение и пожар на асфальтосмесительной установке;

• выпуск холодной вязкой смеси, которая не поддается перемешиванию в термосе-миксере при транспортировке и выгрузке из него, а иногда приводит к остановке привода мешалки, скручиванию вала, поломке кронштейнов и лопастей;

• выпуск расслаивающейся смеси, что также может привести к поломке мешалки термоса-миксера при транспортировке смеси и низкому качеству работ.

При погрузке в транспортные средства литые смеси в зависимости от температуры воздуха должны иметь следующую температуру (табл. 19).

Таблица 19

Тип литой смеси	Температура смеси в пределах, °С, при температуре воздуха, °С
ниже +5	от +5 до +10	выше +10
I	-	220…240	220…240
II	-	210…230	200…220
III	-	210…230	190…210
IV	не выше 210	175…185	170…180
V	не выше 220	190…210	200…220

§ 2.7. Перевозка смесей

В зависимости от типа приготавливаемой смеси перевозку производят в термосах-миксерах (кохерах) или автомобилях- самосвалах.

Литые смеси вязкотекучей консистенции (типы I и V) перевозят в термосах-миксерах (рис. 32) [44, 45], а литые смеси вязкопластичной консистенции (типы II, III и IV) - в автомобилях-самосвалах [49].

Рис. 32. Термос-миксер для транспортирования литых асфальтобетонных смесей I и V типов

Необходимость использования термосов-миксеров для перевозки вязкосыпучих смесей обусловлена тем, что без принудительного перемешивания и компенсации тепловых потерь при транспортировании они расслаиваются и утрачивают подвижность.

При выборе термоса-миксера предпочтение отдают оборудованию, имеющему:

• полуцилиндрическое сечение емкости мешалки;

• дублированный привод мешалки (основной от автономного двигателя и вспомогательный от коробки отбора мощности автомобиля);

• мешалку реверсивного действия с изменяющимся числом оборотов в диапазоне от 4 до 10 об/мин;

• подъемное устройство, позволяющее наклонять и фиксировать, емкость под углом не менее 20°;

• устройство для непрерывной, порционной и направленной выдачи смеси;

• эффективную теплоизоляцию;

• автоматическую систему обогрева для компенсации тепловых потерь в процессе транспортирования.

Благодаря корытообразному сечению:

• оборудование можно загружать готовой смесью даже из низко расположенной мешалки АБЗ;

• обеспечивается легкое маневрирование машины и хороший обзор при разгрузке;

• рациональное соотношение длины и диаметра емкости создает большую площадь контакта с нагретой поверхностью и позволяет производить быстрый и равномерный нагрев литой смеси, не подвергая перегреву, дольше сохранять тепло, экономично расходовать топливо на нагрев.

Гидромеханические приводы (основной и вспомогательный):

• позволяют выбирать оптимальный режим работы оборудования к зависимости от конкретных дорожных условий. Например, на дорогах, где нет пробок, целесообразно использовать энергетический агрегат автомобиля, а на дорогах с затрудненным режимом движения - автономный энергетический агрегат. При этом достигается существенная экономия топлива и меньше загрязняется окружающая среда выхлопными газами;

• позволяют при выходе из строя одного энергетического агрегата вращать мешалку от другого;

• обеспечивают управление оборудованием всего двумя рычагами;

• создают плавный, без перегрузок, режим работы мешалки, исключают механические поломки (скручивание вала, поломку зубьев шестеренок редуктора, звездочек и обрыв цепи).

Реверс мешалки:

• помогает выйти из аварийной ситуации при остановке вала в результате заклинивании лопастей крупными частицами, случайно попавшими в смесь, расслоения или чрезмерной вязкости смеси, т.е. путем запуска вращения вала в обратную сторону;

• позволяет изменять направление движения смеси, что обеспечивает высокую фракционную и температурную однородность смеси.

Бесступенчатое изменение скорости вращения мешалки:

• позволяет ускорять или замедлять вращение лопастей;

• обеспечивает эффективное смешивание минеральных наполнителей с органическими вяжущими, вторичным асфальтобетоном, резиновым порошком, полимерами и т.д.

Регулируемые угол наклона емкости и размеры выгрузочного отверстия разрешают производить как ускоренную, так и порционную выдачу смеси, а устройство для распределения смеси - изменять направление потока смеси.

Технические характеристики термосов-миксеров приведены в прил. 10.

При подготовке термоса-миксера к использованию особое внимание уделяют исправной работе подогревателей, привода мешалки и гидроподъемника, поскольку их поломка может вызвать охлаждение и расслоение, а также затруднить выгрузку смеси.

Затем, водитель зажигает горелки и нагревает внутренние стенки термоса до температуры 140...160 °С, чтобы размягчить остатки смеси от предыдущей возки и, тем самым, предотвратить поломку лопастей мешалки при ее запуске в работу. Далее, водитель открывает верхний люк термоса-миксера, включает мешалку и устанавливает автомобиль под люк заводской мешалки, стараясь при этом точно совместить оба люка.

Погрузку литой асфальтобетонной смеси лучше вести непосредственно из мешалки, так как смесь при этом падает с небольшой высоты и меньше расслаивается. В случае, когда наасфальтосмесительной установке мешалка расположена слишком высоко, на ее выпускное отверстие следует установить направляющую юбку. Если же под мешалкой размещены рельсы скипового подъемника и места для установки автомобиля не предусмотрено, то выдачу смеси производят в ковш скипового подъемника, а затем, используя промежуточный бункер-стрелку, направляют в термос-миксер. В холодную погоду ковш скипового подъемника и горловину промежуточного бункера желательно обогревать, чтобы исключить прилипание смеси к их поверхности.

Погрузка литой смеси в термос-миксер должна производиться под контролем сигнальщика. При этом водителю следует находиться в машине с включенным двигателем и четко выполнять команды сигнальщика. Если погрузку выполнить небрежно, то при сливе литой смеси из мешалки она попадет на корпус термоса-миксера и прилипнет к нему. Очистка поверхностей корпуса - процесс опасный и трудоемкий.

Температуру литой асфальтобетонной смеси контролируют по показаниям термометра, вмонтированного в корпус мешалки термоса-миксера. Шкалу термометра устанавливают в удобном для наблюдения месте.

После наполнения емкости литой смесью крышки загрузочного отверстия закрывают и машину отправляют на объект.

В пути смесь «доваривается» и уже через 20-30 мин приобретает более высокую теплоустойчивость, т.е. глубина вдавливания штампа в образец смеси при испытании при +40°С уменьшается в среднем на 20-40%.

На объекте выгрузку производят через выпускное отверстие, расположенное сзади машины. Для ускорения этой операции емкость приподнимают на угол 15-20° при работающей мешалке.

Смеси II, III и IV типов, как правило, устойчивы к расслоению. Поэтому перевозить их можно в кузове автомобиля-самосвала.

При погрузке замесов их расположение в кузове значения не имеет. Смесь постепенно оседает, равномерно заполняет объем и приобретает форму кузова.

Автомобили используют большой грузоподъемности (более 10 т).

Чтобы исключить прилипание смеси к дну и стенкам кузова их смазывают водно-известковой эмульсией, мыльным раствором или посыпают минеральным порошком.

Независимо от температуры воздуха продолжительность транспортирования ограничивают одним часом, а смесь укрывают пологом.

Вопросы для самоконтроля по § 2.6. и § 2.7.

1. Какие асфальтосмесительные установки пригодны для выпуска литых смесей и каким оборудованием необходимо доукомплектовать асфальтосмесительную установку для производства литых смесей I типа?

2. До какой температуры нагревают каменные материалы для приготовления литых смесей различных типов, и как изменяется температура нагрева каменных материалов в зависимости от температуры минерального порошка и воздуха?

3. На какие фракции сортируют нагретые каменные материалы при приготовлении смесей различных типов?

4. Почему время перемешивания литых смесей различных типов неодинаковое?

5. Как изменяются требования к температуре выпускаемых смесей различных типов в зависимости от температуры воздуха?

6. Какие транспортные средства используют для перевозки литых смесей вязкотекучей консистенции (типы I и V) и какая требуется подготовка?

7. Каким термосам-миксерам и в каких случаях отдают предпочтение?

8. Какие транспортные средства используют для перевозки литых смесей вязкотекучей консистенции (типы II, III, IV) и как смеси приготовляют?

9. Как зависит время перевозки смеси от выбора транспортного средства, и с опасностью потери каких свойств смеси это связано?

§ 2.8. Строительство покрытий.

Дата добавления: 2015-05-06