Свойства асфальтобетонной смеси

Для получение плотного, прочного ас­фальтобетона необходимо затратить опре­деленную работу при укладке, разравни­вании и уплотнении смеси. Асфальтобе­тонные смеси подразделяют на литые, пластичные и жесткие.

Литые смеси обладают значительной подвижностью; при укладке их разравни­вают ручным валком и заглаживают.

Пластичные смеси обладают сравни­тельно невысокой подвижностью частиц и уплотняют их катками. Необходимая плотность достигается при уплотнении в процессе устройства покрытия.

Жесткие смеси обладают повышенным внутренним трением и малой подвиж­ностью. К ним можно отнести горячие и теплые асфальтобетонные смеси с повышенным содержанием щебня (50... 65 %) и холодные смеси.

Необходимая подвижность асфальто­бетонной смеси, приготовляемой кг вяз­ких битумах, достигается в основном за счет повышения температуры, снижа­ющей вязкость битума, а смесей, приме­няемых без подогрева, - за счет использования жидких битумов или битумных эмульсий.

Подвижность и рыхлость асфальтобе­тонной смеси зависит от ее структуры, количества битума и качества минераль­ного порошка. Зернистые смеси с приме­нением дробленых минеральных материа­лов имеют меньшую подвижность, чем смеси с применением гравия и природно­го песка. Смеси с повышенным содержа­нием минерального порошка обладают большей жесткостью. Непросушенный ми­неральный порошок понижает подвиж­ность смеси. Избыток битума понижает рыхлость смеси. Такая смесь слеживает­ся при перевозке, растекается по кузову автомобиля-самосвала и с трудом выгру­жается. Образующиеся плотные комья трудно рыхлить и укладывать в покры­тие.

На подвижность асфальтобетонной смеси оказывают влияние характер и ка­чество перемешивания в смесителях; при этом смеси, приготовленные в ло­пастных мешалках, более уд об о обрабаты­ваемые, чем смеси, приготовленные в ме­шалках со свободным перемешиванием.

Введение в смесь некоторых поверхностно-активных добавок, пластифицирующих битум, увеличивает ее подвижность.

Уплотняемость смесей зависит в ос­новном от тех же факторов, что и под­вижность. Однако имеется и некоторое различие. Так, подвижность и рыхлость смеси понижаются с избытком битума, в то же время увеличение содержания битума на 10... 15 % выше оптимального улучшает уплотняемость смесей. В значительной мере на прочность и устой­чивость асфальтобетона при данном сос­таве и качестве исходных материалов влияет степень уплотнения смеси.

В дорожных покрытиях после уп­лотнения смеси катками и последующего доуплотнения автомобилями плотность ас­фальтобетона соответствует примерно плотности образцов, уплотненных стати ческой нагрузкой 40 МПа в течение 3 мин при рабочей температуре смеси.

Уплотняемость асфальтобетонной сме­си можно определить с помощью прибо­ра И. В. Королева. За пока­затель степени уплотняемости смеси при­нимается число нагружений N, необходи­мых для получения образца смеси с заданной средней плотностью. С помощью этого прибора и разработанной методики установлены критические (минималь­ные) температуры эффективного уплотнения асфальтобетонных смесей при устройстве покрытий в зависимости от мар­ки применяемого битума к грануломет­рического состава минеральной смеси. Снижение минимальной тем­пературы конца уплотнения смесей, по­добранных по коэффициенту сбега 0.90, связано с уменьшением внутреннего тре­ния смеси. Уплотнение жестких смесей горячего типа, содержащих повышенное количество щебня, необходимо начинать при температуре 120... 130° С. Уплот­нение предпочтительно начинать виброкат­ками или на пневматических шинах. Минералогический состав и "пористость мате­риалов определяют шероховатость и фор­му минеральных зерен, что в свою очередь отражается на внутреннем трении и сцеп­лении частиц, а следовательно, и на уплот­няемости смесей.

Структура и размер пор влияют на степень отсоса жидких компонентов биту­ма и способствуют повышению вязкости битумных прослоек и вязкого сопротив­ления смесей при уплотнении. Так, ас­фальтобетонные смеси, приготовленные на металлургических шлаках, отличаются меньшей уплотняемостью, чем смеси на щебне из природных горных пород. Ас­фальтобетонные смеси из пористых известняков более жесткие, чем из плот­ных известняков, вследствие значительной диффузии наиболее подвижного компо­нента (масел) ** битума. Поэтому смеси на щебне из плотных известняков облада­ет лучшей уплотняемостью по сравнению со смесями на щебне из пористых известняков.

29. Производство асфальтобетонных сме­сей.

Асфальтобетонные смеси (горячие, теплые и холодные) изготавливают на ста­ционарных или передвижных асфальтобе­тонных заводах (АБЗ). Первые строятся там, где имеется постоянная потребность в асфальтобетонных смесях - в городах, у крупных транспортных узлов. Пере­движные (временные) АБЗ создают при строительстве или реконструкции магист­ральных автомобильных дорог.

Удаленность завода от места укладки горячей или теплой смеси определяют продолжительность ее транспортирования, которая не должна превышать 1,5 ч. Це­лесообразный радиус обслуживания стро­ящихся автомобильных дорог с одного АБЗ составляет 60... 80 км. Расстояние транспортирования холодной асфальтобе­тонной смеси не имеет ограничения и оп­ределяется технико-экономическими рас­четами.

Выбор площадки для АБЗ определя­ют из условий наименьшего расстояния транспортирования готовой смеси и ис­ходных материалов, наличия железнодо­рожных и водных путей, энерго-, водоканализационного хозяйства и других местных условий. Наилучшее место для размещения АБЗ выбирают на основе технико-экономических изысканий. Сов­ременный уровень развития техники поз­воляет полностью механизировать и авто­матизировать производство асфальтобе­тонных смесей на АБЗ.

В зависимости от принятой схемы организации работ АБЗ могут быть с производством асфальтобетонной смеси на привозных, готовых к применению фрак­ционированных материалах и минераль­ном порошке, на материалах, приготов­ленных здесь же, на заводе. Опыт дока­зал преимущества централизованной пе­реработки каменных материалов и дос­тавки на АБЗ фракционированного щеб­ня и готового минерального порошка.

В состав АБЗ входят: смесительный цех, состоящий из машин и агрегатов, предназначенных для приготовления асфальтобетонной смеси из подготовлен­ных соответствующим образом материа­лов; битумное хозяйство, включающее битумохранилище, битумоплавильные котлы „ насосные станции, битумопрово­ды; помольная установка, перерабатываю­щая минеральные материалы (известняк, доломит, доменные шлаки) в минераль­ный порошок; склады щебня, песка и минерального порошка; лаборатория, кон­тролирующая качество материалов, техно­логию производства и качество выпуска­емой продукции;.энерго- и паросиловое хозяйства; средства для внутризаводско­го транспортирования материалов и др.

Поступающие на завод минеральные материалы выгружают на специальные площадки, которые должны иметь твер­дое покрытие. Рекомендуется устраивать крытые склады или навесы для хранения 10... 15-дневного запаса щебня мельче 20 мм и песка. Каменный материал для производства минерального порошка пос­ле просушки во вращающемся барабане размалывают в шаровых или трубных мельницах. Хранят минеральный порошок в закрытых помещениях бункерного типа или в силосах. Для механизации склад­ских операций обычно применяют авто­погрузчики, ленточные конвейеры, транс­портные эстакады и другие машины и механизмы.

Битум поступает на АБЗ в бункерных полувагонах или цистернах и сливается в хранилища. При расположении нефтеперерабатывающего завода на расстоянии до 300 км битум можно доставлять на АБЗ автобитумовозами.

Асфальтобетонную смесь приготовля­ют, как правило, одним из следующих способов:

1) в асфальтосмесителях принудительно­го перемешивания периодического дей­ствия с предварительным просушиванием, нагревом и дозированием минеральных материалов. Ввиду наиболее широкого распространения этой технологии она наз­вана традиционной',

2) в асфальтосхмесителях принудительно­го действия, в которых отдозированные холодные влажные минеральные материа­лы перемешивают с горячим битумом, а затем они поступают в сушильный барабан, где их нагревают до заданной тем­пературы. Такая технология названа бес­пыльной;

3) в асфальтосмесителях свободного пе­ремешивания барабанного типа, в которых отдозированные минеральные материалы просушиваются, нагреваются и смешива­ются с битумом. Такая технология названа турбулентной.

B барабане песок и щебень высушивают и нагревают до рабочей тем­пературы. Нагрев материала осуществляет­ся вследствие сжигания жидкого или газообразного топлива в топках сушиль­ных агрегатов. Газы и пыль, образующие­ся при сжигании топлива и просуши­вании материала, поступают в пылеулав­ливающее устройство, состоящее из бло­ка циклонов 2, в котором пыль осажда­ется. Не осажденная тонкая пыль улав­ливается мокрым пылеуловителем 1 и удаляется в виде шлама.

Нагретые до рабочей температуры пе­сок и щебень поступают из сушильного барабана на элеватор, который подает их в сортировочное устройство смеситель­ного агрегата 8. Сортировочное устройст­во разделяет материалы на фракции по размерам зерен и подает их в бункеры для горячего материала. Из этих бункеров песок и щебень различных фракций поступают в дозаторы, а оттуда в смеси­тель 5.

Минеральный порошок поступает из аг­регата минерального порошка 7, в состав которого входит оборудование для хра­нения и транспортирования этого мате­риала. С помощью дозатора, установлен­ного на агрегате минерального порошка, обеспечивается заданное содержание по­рошка в смеси. Из дозатора порошок подается в смеситель шнеком.

Битум, разогретый в хранилище до жидкотекучего состояния, с помощью нагревательно-перекачивающего агрегата подается в нагреватель 4 битума, в котором обезвоживается и нагревается до рабочей температуры. Битум из нагре­вателя битумопроводом поступает к сме­сительному агрегату, дозируется и вво­дится в смеситель.

Все компоненты, поданные в смеси­тель, перемешиваются. Затем готовая продукция выгружается в автомобили-самосвалы или направляется с помощью подъемников в бункеры для готовой сме­си 5.

Управление асфальтосмесительными установками осуществляется го кабины 3.

К асфальтосмесительным установкам такого типа относят ДС-158 производи­тельностью 50 т/ч, ДС-84-2 производи­тельностью 200 т/ч и др,

Асфальтосмесители, работающие по такой технологической схеме, служат на­дежно и дают высокое качество продук­ции.

Асфальтосмесительные установки тра­диционной технологии с приготовлением смеси в смесителях непрерывного дей­ствия изготавливают главным образом в нашей стране. Установки Д-645-3 и ДС-118-4 с производительностью 100 т/ч при непрерывной работе обеспечивают по­лучение продукции заданного качества.

К недостаткам смесителей традицион­ной технологии относят их большую металлоемкость, энергоемкость и пылимость. Для уменьшения образования пыли при производстве асфальтобетонной смеси используют асфальтосмесители, работаю­щие по беспыльной технологии. Влажный щебень н песок из бункеров агрегата питания 7, отдозировакные доза­торами порционного действия 2, подают­ся ленточным конвейером 3 в приемный бункер 4 смесителя 8. Минеральный по­рошок из силосной банки 5 подается на дозатор 6. В смеситель 8 выгружают­ся все холодные минеральные материа­лы и под давлением впрыскивается отдозированный горячий битум, поступающий по линии 7 из нагревательного агрегата. Смесь перемешивается, выгружается в бункер 9 и подается ленточным конвей­ером 10 в сушильный барабан 11. Смесь минеральных материалов с равномерно распределенными капельками битума наг­ревается. Вода испаряется, битум обво­лакивает минеральные зерна. Экран 12 предохраняет смесь от перегрева. Гото­вая смесь попадает в бункер 13 и ковшом 14 скипового подъемника подается в бун­кер-накопитель 15.

Эта технология может быть двух-стадийной. На первой стадии на стацио­нарном АБЗ готовят холодную смесь, в которой вязкий битум находится в виде капелек. Такая смесь может длительное время храниться на складе. На второй стадии готовят асфальтобетонную смесь путем нагрева холодной смеси в передвиж­ной установке на месте производства работ. Асфальтосмесительная установка фир­мы "Машинери" (Финляндия) имеет микропроцессорную систему управления в па­мяти компьютера может храниться до 200 рецептов смесей. Переналадка на но­вый рецепт занимает 1.... 2 с. С помощью дисплея производится динамический кон­троль процессов дозирования, взвеши­вания и смешивания. На печатающем устройстве (принтере) фиксируются сос­тавы и отклонения от нормы по каждо­му замесу. Масса одного замеса состав­ляет 1,5 т, производительность установки 120 т/ч. Получаемая смесь имеет весьма высокую однородность, однако вслед­ствие того, что влажность материалов может колебаться, не исключена передо­зировка тех или иных компонентов, не исключено также понижение водостойкос­ти асфальтобетона. Асфальтобетоносмесители, работающие по беспыльной техно­логии, менее металлоемки, в работе более экономичны и экологичны, чем традиционные.

В последние годы нашли применение турбулентные барабанные асфальтосмесительные установки непрерывного действия свободного перемешивания. Фракции щебня и песка, отдозированные дозаторами непрерывного действия, из агрегата питания 1 подают­ся транспортерной лентой в барабан­ный смеситель. Минеральный порошок из силосной банки 3 дозатором непре­рывного действия подается на общий транспортер 2 и совместно со щебнем и песком поступает в барабанный смеси­тель. Битум подается битумопроводом 4. В барабанном смесителе происходит высушивание и нагрев минеральной смеси, вбрызгивание вяжущего. Выгрузка гото­вой смеси осуществляется скиповым подъемником 6 в раздаточный термос-бункер 7, а затем е автомобиль-самосвал. Производительность установок такого ти­па от 60 до 600 г/ч.

Барабанный смеситель по виду и объему подобен сушильному барабану асфальтосмесительной установки периодического действия. Смеситель — это вращающая­ся печь, работающая по прямотоку. Фор­сунка 5 установлена в том торце бараба­на, в который поступает холодная ми­неральная смесь. Такая схема защищает вяжущее от перегрева. Внутри барабан­ного асфальтосмесителя выделяют четыре рабочие зоны:

А - зона просушивания и нагрева минеральных смесей открытым пламенем.

Б -зона смешения минеральных ма­териалов с вяжущим. Вяжущее разбрыз­гивается из сопел, расположенных по длине этого участка.

в — зона обволакивания минераль­ных частиц вяжущим.

Г - зона окончательного смешения минеральных частиц с вяжущим, удале­ния пара и выгрузки смеси в ковш ски­пового подъемника 6.

Изготовление асфальтобетонных и других смесей в этих смесителях по срав­нению с традиционными имеет ряд экономических и экологических преимуществ. Стоимость установки из-за ее меньшей металлоемкости и простоты значительно ниже обычных. Установка потребляет электроэнергии на 40 % меньше, чем тра­диционные установки равной производи­тельности.

Установки данного типа требуют при обслуживании высокой технологичес­кой дисциплины и интенсивного контро­ля выпускаемой продукции. Это объя­сняется следующим: дозирование в уста­новке непрерывное; при дозировании не­обходимо учитывать влажность минераль­ных материалов; небольшое отклонение от оптимального режима приводит к вы­пуску брака.

Двухступенчатая технология, включающая приготовление асфальтового вяжущего в специальном смесителе, позволяет полу­чать асфальтобетоны более высокого ка­чества, чем по традиционной технологии. В смесителях для асфальтовяжущего дос­тигается полная дезагрегация порошка, образование "свежих" поверхностей, наи­более активно взаимодействующих с би­тумом. В этих смесителях можно приго­тавливать модифицированное связующее, вводить добавки, придающие эластичные свойства связующему, микроармировать его и др.

Эта технология позволяет избиратель­но обрабатывать различными вяжущими мелко- и грубодисперсные минеральные-материалы. Так, для повышения долго­вечности асфальтобетона щебень и песок из кислых горных пород обрабатывают в асфальтосмесителе поверхностно-актив­ными веществами катионного, типа или смолами твердых топлив, а на них выг­ружают асфальтовяжущее с ПАВ анион­ного типа и смешивают. Можно также щебень и песок обрабатывать одним вяжущим (например, каменноугольным дег­тем), а минеральный порошок другим (например, битумом). Это позволит рас­ширить ресурсы органических вяжущих и решить ряд экономических и эколо­гических задач. Оптимальное количество битума по этой технологии уменьшает­ся на 10... 15 % массы битума.

Двухступенчатая технология может быть реализована в асфальтосмесигелях турбулентного действия. Это, несомненно, повысит качество продукции за счет по­вышения ее однородности. Реализация дан­ного предложения не вызывает техничес­ких трудностей.

30. Укладка и уплотнение асфальтобетон­ной смеси в дорожной конструкции.

Перед укладкой асфальтобетонной смеси основание должно быть тщательно под­готовлено. Подготовка включает: провер­ку качества основания и устранение де­фектов; очистку поверхности от пыли и грязи; обработку основания вяжущим в целях обеспечения надлежащего сцеп­ления с покрытием. Наибольший размер неровностей основания при проверке 3-метровой рейкой не должен превышать 6... 8 мм. Хорошее сцепление покрытия с основанием, а также между слоями покрытия обеспечивается за счет обра­ботки основания или нижнего слоя пок­рытия битумом или битумными эмуль­сиями.

Для получения ровного асфальтобе­тонного дорожного покрытия и обеспе­чения высокопроизводительной работы по его устройству организуется непре­рывное и равномерное поступление ас­фальтобетонной смеси с температурой не ниже указанной в табл. При тем­пературе воздуха 10° С скорость охлаж­дения асфальтобетонной смеси, уложен­ной при температуре 160°С, зависит от толщины укладываемого слоя.

Покрытие строит механизированное звено в составе: самоходный асфальто­укладчик (один или два), один легкий и два тяжелых катка на каждый уклад­чик. Асфальтоукладчик (например, марки Д-150Б) состоит из приемного бункера, шнека, распределяющего смесь по шири­не укладываемой полосы, трамбующего бруса выглаживающей плиты _t ходовой час­ти, двигателя. Самоходные асфальтоуклад­чики одновременно с укладкой предва­рительно уплотняют смесь. Поверхность слоя после прохода укладчика перед уп­лотнением должна быть ровной, одно­родной, без разрывов и раковин. Асфаль­тобетонную смесь уплотняют гладковальцовыми катками массой 6... 8 10..,13 и 11... 13 т, катками на пневматичес­ких шинах массой 16 т и вибрационными катками массой 6... 8 т.

Гладковальцовым катком массой 6..,8т покрытие уплотняют непосред­ственно после укладки смеси, затем катком на пневматических шинах массой 16 т (6... 10 проходов) и заканчивают уплотнение гладковальцовым катком мас­сой 11... 18 т (4... 8 проходов).

Количество проходов катка (энерго­емкость уплотнения), необходимое для уплотнения асфальтобетонной смеси, вза­имосвязано с составом следующим об­разом: удваивается при замене в смеси природного песка на дробленый; возрас­тает на 50 % при переходе от малощебе­нистых (20... 35 % щебня) к много-щебенистым (50... 65%) смесям; возрастает на 30... 40 % при применении высокопористых асфальтобетонных сме­сей с пониженным количеством битума.

Контроль качества асфальтобетона. При приготовлении асфальтобетонной сме­си контролируют: качество исходных ма­териалов, точность дозирования минераль­ных материалов и битума, продолжитель­ность перемешивания минеральных мате­риалов с битумом, температуру смеси на выходе, соответствие смеси заданному составу.

Для контрольных испытаний по ГОСТ 9128 - 84 отбирают три пробы от каж­дой партии (партией считают количество смеси одного состава, выпускаемой на одной установке в течение смены, но не более 400 т) непосредственно из кузо­вов автомобилей. Определяют следующие показатели: температуру готовой смеси; зерновой состав и содержание битума; пористость минерального остова и ос­таточную пористость; водонасыщение; предел прочности при сжатии при тем­пературах 50, 20 и 0°С; набухание; коэф­фициент водостойкости.

В процессе строительства асфальтобе­тонных покрытий систематически контро­лируют температуру и однородность сме­си, укладываемой з покрытие, проект­ную толщину и профиль покрытия, ка­чество уплотнения.

Наиболее важная часть контроля — проверка степени уплотнения покрытия. Для этой цели берут пробы из покрытия вырубкой или высверливанием и опреде­ляют среднюю плотность и водонасыще­ние образцов. Из части взятой пробы из­готавливают образцы так же, как и при испытании асфальтобетонных смесей. По отклонению средней плотности образцов с ненарушенной структурой от средней плотности образцов, стандартно уплотнен­ных, и их водонасыщению судят о ка­честве уплотнения дорожных покрытий.

Вырубки или керны отбирают в сло­ях из горячих и теплых асфальтобетонов через 1... 3 сут после их уплотнения, а из холодного через 15... 30 сут на рас­стоянии не менее 1 м от края покрытия.

Отбор проб производится из расче­та не менее трех на 7000 м² покрытия.

Инструментальная проверка качества асфальтобетона в покрытии заключается в определении коэффициента сцепления шины автомобиля с увлажненной поверх­ностью покрытия лабораторной установ­кой ПРК-2 по длине тормозного пути или по значению замедления автомоби­ля "Волга" модели М-21 или М-24, а так­же прибором маятникового типа МП-3.

Дата добавления: 2014-01-07