Аппараты и оборудование, необходимые для внедрения фиброволокна в состав композиционных асфальтобетонных смесей

Размещено на http://www.allbest.ru/

АППАРАТЫ И ОБОРУДОВАНИЕ, НЕОБХОДИМЫЕ ДЛЯ ВНЕДРЕНИЯ ФИБРОВОЛОКНА В СОСТАВ КОМПОЗИЦИОННЫХ АСФАЛЬТОБЕТОННЫХ СМЕСЕЙ

Задирака А.А. ¹, Андронов С.Ю. ²

¹ Аспирант кафедры «Транспортное строительство», Саратовский государственный технический университет имени Гагарина Ю.А.

²Кандидат технических наук, доцент кафедры «Транспортное строительство», Саратовский государственный технический университет имени Гагарина Ю.А.

Способом повышения устойчивости асфальтобетона к внешним нагрузкам является введение в его состав волокон и нитей. Введение в смесь небольших по размеру (дискретных) элементов позволяет добиться их равномерного распределения (дисперсии) в смеси, и получить «композитный» материал с более высокими физико-механическими показателями в готовом конструктивном элементе. Были подобраны опытные составы композиционных дисперсно-армированных асфальтобетонных смесей и определено влияние на их свойства способа введения в смесь фибры с различной длиной нарезки.

Ключевые слова: композиционный материал, технология производства композиционных дисперсно-армированных асфальтобетонных смесей, базальтовая фибра, лабораторное исследование, волокна.

асфальтобетон волокно композитный нагрузка

The way to increase the resistance of asphalt concrete to external loads is the introduction of fibers and threads into its composition. The introduction of a mixture of small (discrete) elements into the mixture makes it possible to achieve their uniform distribution (dispersion) in the mixture, and to obtain a «composite» material with higher physicomechanical parameters in the finished structural element. Experimental compositions of composite dispersed-reinforced asphalt-concrete mixtures were selected and the effect on their properties of the method of introducing fibers into the mixture with different cutting lengths was determined.

Keywords:Technology of composite material, dispersed fiber reinforcement, basalt fiber, gravel-mastic asphalt, rutting, asphalt with dispersed bitumen.

Одним из способов повышения «стойкости» асфальтобетона к внешним нагрузкам является применение в его составе волокон и нитей. Введение в смесь длинных (протяжённых) элементов - нитей, волокон или проволоки, при удовлетворении и постоянстве качественных показателей, а также удобства её использования, в настоящее время является неразрешимой проблемой. Введение в смесь небольших по размеру (дискретных) элементов позволяет добиться их равномерного распределения (дисперсии) в смеси, и получить «композитный» материал с более высокими физико-механическими показателями в готовом конструктивном элементе [1].

Асфальтобетоны с фиброй имеют более высокие физико-механические показатели, по сравнению с традиционными смесями. Улучшаются физико-механические показатели: прочность при различных температурах (особенно при 50°С), сдвигоустойчивость по сцеплению при сдвиге, водостойкость при длительном водонасыщении, устойчивость к колееобразованию и др.

В настоящее время в России действуют методические рекомендации по технологии армирования асфальтобетонных покрытий добавками базальтовых волокон (фиброй) [2]. Однако широкого применения базальтовая фибра не получила. Основной проблемой использования фибры из различных волокон в асфальтобетонных смесях, по результатам проведённых исследований, а также зарубежным литературным источникам [3, 4] , является отработка технологии ведения фибры в состав смеси. В России широкого опыта изготовления на асфальтобетонных заводах смесей с фиброй на сегодняшний момент нет. Это связано с трудностями обеспечения однородного распределения волокон в составе асфальтобетонной смеси.

Для устранения трудностей и обеспечения равномерного распределения волокон в составе асфальтобетонной смеси без образования комков (сгустков) предложена установка для введения фиброволокна в состав композиционных асфальтобетонных смесей, которая позволяет подготовить волокнистые материалы (базальтовая, полиакрилонитрильная и др. виды фиброволокна) перед введением их в состав асфальтобетонных смесей для армирования.

В настоящее время известен ряд технических решений, направленных на устранение дефекта неравномерного распределения фиброволокна в разных направлениях по поверхности и объему строительно-дорожной смеси. Известно устройство для подготовки фиброволокна перед подачей его в строительную смесь, описанное в авторском свидетельстве SU №1763202 [5], которое содержит смеситель с загрузочными и выгрузочными отверстиями, приспособление для подачи фиброволокна. Рабочий орган - распушиватель выполнен в виде вала с жесткими радиально расположенными элементами - щётками. Недостатками всех существующих устройств и установок для подачи фиброволокна в асфальтобетонные смеси, является несовершенство практически чисто механических устройств и, как следствие, отсутствие гарантированного равномерного распределения фиброволокон по объему асфальтобетонной смеси.

За счёт конструктивного усовершенствования установка для введения фиброволокна в состав композиционных асфальтобетонных смесей обеспечивает гарантированное равномерное распределение фиброволокна в объёме смеси. Установка работает по принципу «чесального устройства», когда коротко нарезанные волокна из плотно соединенных друг с другом слоев волокон становятся разделенными, легко перемещаемыми воздушными потоками, равномерно поступающими в смеситель и хорошо оседающими в объеме строительной смеси. Рабочий орган установки, «расщепитель» волокна в сравнении с известными аналогами конструктивно выполнен в виде расположенных на валах, звездочек зубчатой передачи, причем в разных вариантах по выбору: в интенсивном режиме расщепления в виде рядов звездочек или в обычном режиме в виде колес зубчатой передачи.

Устройство для введения фиброволокна в состав композиционных дисперсно-армированных асфальтобетонных смесей устанавливается вблизи смесителя асфальтобетонного завода. Труба - воздуховод для отведения готовой фибровоздушной смеси 6 с шиберной заслонкой выводится в смесительную установку асфальтобетонного завода. Через трубу подачи фиброволокна 5 с шиберной заслонкой подаётся фибра. После выхода из трубы подачи фибра захватываетя зубцами звёздочек 3. При вращении звёздочек через трубу воздуховод 4 подаётся воздух, способствующий эффективности вспушения фиброволокна. При механическом воздействии зубцов вращающихся звёздочек 3 и воздушного потока происходит равномерное вспушение фибры без образования комков. Звёздочки 3 установлены на валах 2. Вращение звёздочек 3 осуществляется с различной скоростью за счёт электродвигателя 1 с редуктором 7 (в зависимости от требуемого состояния фибры для выпуска асфальтобетонных смесей). За счёт воздушного потока и воздействия зубцов звёздочек вспушенная фибра через трубу - воздуховод 6 выносится из устройства и поступает непосредственно в смеситель асфальтобетонного завода.

Для получения вспушенной фибры чесальные устройства возможно объединять путём соединения трубы - воздуховода 4 с трубой подачи фиброволокна 5. В этом случае вспушенная фибра из одного устройства будет поступать в другое (следующее) устройство, в котором также будет происходить распушение до заданной структуры и дальнейшее поступление под действием воздушного потока (вдувание) в смеситель асфальтобетонного завода.

В случае применения смесителей асфальтобетонного завода циклического действия дозированная навеска фибры вводится в трубу подачи фиброволокна 5. В случае применения асфальтобетонного завода непрерывного (поточного) действия фибра также через трубу подачи фиброволокна 5 подаётся непрерывным потоком с заданным расходом. Для подачи и дозирования фибры в устройство применяется существующее серийно выпускаемое оборудование асфальтобетонных заводов в виде бункеров, дозаторов, компрессоров, трубопроводов.

Установка для введения фиброволокна в состав композиционных дисперсно-армированных асфальтобетонных смесей реализована в виде опытного образца и прошла апробацию в Поволжском учебно-исследовательском центре «ВОЛГОДОРТРАНС» СГТУ. В результате выполненных исследований установлена высокая степень однородности распределения фиброволокна в составе композиционных дисперсно-армированных асфальтобетонных смесей, что позволяет получить увеличение показателей физико-механических свойств композиционных дисперсно-армированных асфальтобетонов на 30-60% в сравнении с традиционными асфальтобетонами. В настоящее время подана заявка о выдаче патента Российской Федерации на полезную модель.

Список литературы

1. Технологическое обеспечение качества строительства асфальтобетонных покрытий. Методические рекомендации /СибАДИ . Омск, 2004.

2.Методические рекомендации по технологии армирования асфальтобетонных покрытий добавками базальтовых волокон (фиброй) при строительстве и ремонте автомобильных дорог (Утверждено распоряжением Росавтодора № ОС-12-р от 11.01.2002 г.);

3. M. Aren Cleven., «Investigation of the properties of carbon fiber modified asphalt mixtures»./ Michigan technological university, 2000.

4. Rebecca Lynn Fitzgerald., «Novel Applications of Carbon Fiber for Hot Mix. Asphalt Reinforcement and Carbon-Carbon»./ Michigan technological university, 2000.

5. SU №1763202 Способ приготовления фибробетонной смеси и устройство для его осуществления. 25.08.1989. Латвийский научно-исследовательский и экспериментально технологический институт строительства. Комаров Сергей Васильевич, Середин Игорь Васильевич. МПК: b28c 5/40

Размещено на Allbest.ru