Асфальтирование дорог

Размещено на http://www.allbest.ru/

Содержание

автомобильный дорога земляной полотно

1. Характеристика предприятия

2. Автомобильные дороги - важнейшее звено транспортной системы

3. Проектирование дорожного покрытия

4. Строительство, ремонт и эксплуатация автомобильной дороги

5. Асфальтирование дорог

6. Технические требования к земляному полотну

7. Строительство малых искусственных сооружений

8. Цементобетонные заводы

1. Характеристика предприятия

С 1992 «Алтайавтодор» -- государственное предприятие по проектированию, строительству, реконструкции, ремонту и содержанию автомобильных дорог. Начиналось с отдела шоссейных дорог управления НКВД РСФСР по Алтайскому краю (1937-38), преобразован в дорожный отдел крайисполкома (1938-53), краевое дорожно-транспортное управление (1953-54), управление автомобильного транспорта и шоссейных дорог (1954-1960), управление строительства и ремонта, автомобильных дорог (1960-72), краевое производственное управление строительства и эксплуатации автомобильных дорог, краевое производственное объединение строительства и эксплуатации автомобильных дорог (1982-87), краевое проектно-ремонтно-строительное объединение автомобильных дорог (1987-92).

В процессе реорганизации дорожного хозяйства Алтайского края одиннадцать предприятий степной зоны были объединены в одно дорожно-строительное управление -- Государственное унитарное предприятие дорожного хозяйства Алтайского края «Северо-Западное дорожно-строительное управление» (ГУП ДХ АК «Северо-Западное ДСУ»). Объединенное ДСУ создано на базе бывшего ГУП «Завьяловское ДСУ-5», еще десять предприятий стали филиалами: Баевское, Суетское, Кулундинское, Благовещенское, Табунское, Славгородское, Бурлинское, Немецкое, Хабарское и Панкрушихинское.

2. Автомобильные дороги - важнейшее звено транспортной системы

Автомобильные дороги - важнейшее звено общей транспортной системы страны, без которого не может функционировать ни одна отрасль народного хозяйства. Автомобильные дороги представляют собой комплекс инженерных сооружений, предназначенных для обеспечения круглогодичного, непрерывного, удобного и безопасного движения автомобилей с расчетной нагрузкой и установленными скоростями в любое время года и в любых условиях погоды. В состав этого комплекса входят земляное полотно, дорожная одежда, мосты, трубы и другие искусственные сооружения, обустройство дорог и защитные дорожные сооружения, здания и сооружения дорожных и автотранспортных служб.

Параметры и состояние всех элементов, дороги и дорожных сооружений определяют технический уровень и эксплуатационное состояние дороги. Основные транспортно-эксплуатационные показатели автомобильных дорог и дорожных сооружений:

- скорость;

- пропускная способность;

- непрерывность;

- удобство и безопасность движения;

- способность пропускать автомобили и автопоезда с осевой нагрузкой и общей массой, соответствующими категории дороги.

На автомобильных дорогах общего пользования организуется дорожная служба, основной задачей которой является осуществление комплекса работ и мероприятий по ремонту и содержанию дорог и сооружений на них и организации движения, обеспечивающих требования к транспортно-эксплуатационным показателям дорог. Дорожная служба содержит дорогу, ремонтирует, обустраивает ее и организует движение транспортных потоков, т.е. обеспечивает функционирование дороги как транспортного сооружения. Эксплуатируют дороги автотранспортные предприятия и владельцы транспортных средств. Используют (эксплуатируют) многие дорожные сооружения участники движения -- водители, пассажиры и пешеходы. Поэтому в общем виде под эксплуатацией автомобильных дорог понимают целесообразное и эффективное использование дорог автомобильным транспортом для перевозки грузов и пассажиров. Применительно к дорожной отрасли более правильным будет термин «техническая эксплуатация дорог и организация движения», под которым следует понимать систему планово-предупредительных и ремонтно-восстановительных работ, а также организационно-технических мероприятий, обеспечивающих удобное и безопасное движение автомобилей и наиболее эффективное использование дорог для перевозки грузов и пассажиров.

Уровень развития и техническое состояние дорожной сети существенно влияют на экономическое и социальное развитие как страны в целом, так и ее отдельных регионов, поскольку надежные транспортные связи способствуют повышению эффективности использования основных производственных фондов, трудовых и материально-технических ресурсов, повышению производительности труда. Дорожное хозяйство находится на сложном этапе развития, когда от преимущественного строительства новых дорог дорожные организации постепенно и неуклонно переходят к повышению технического уровня и эксплутационного состояния существующих дорог, капитальности дорожных одежд, реконструкции дорог и мостов. На первое место выдвигаются задачи повышению скорости, удобства и безопасности движения, инженерного оборудования и удобства дорог, архитектурного эстетического оформления.

Рост интенсивности движения и особенно доли в ней большегрузных автомобилей, автомобильных поездов и автобусов привел к существенному возрастанию изнашиванию и разрушающего воздействия автомобилей на дорогу, следствием чего является увеличение потребности в ремонтно-восстановительных дорожных работах, их объемов; эта тенденция в ближайшей перспективе будет неизбежно нарастать.

Дорожная сеть - национальное богатство республики, которое нужно беречь, преумножать и эффективно использовать. Повышение эффективности дорожного строительства связанно с поиском новых материалов, прежде всего вяжущих, которые позволяют заменить битумы и снизить расход цемента. Такими вяжущими могут стать полимерные материалы при снижении стоимости их производства. Большой экономический эффект может дать замена природных каменных материалов песками, укрепленными грунтами, побочными продуктами и отходами промышленности, искусственными материалами.

3. Проектирование дорожного покрытия

Важнейшей задачей экономического развития России является повышение эффективности инвестиций во всех сферах хозяйственной деятельности и резкое улучшение качества продукции. Высокие требования предъявляются в связи с этим и к проектированию автомобильных дорог, и к автодорожному строительству в целом. Автомобильные дороги - весьма капиталоемкие и в то же время одни из наиболее рентабельных инженерных сооружений. Проектирование автомобильных дорог должно быть направлено на достижение их высоких транспортно-эксплуатационных качеств при минимуме материалоемкости строительства и строительных затрат.

Правильно запроектированная автомобильная дорога обеспечивает безопасность движения как одиночных автомобилей с расчетными скоростями, так и транспортных потоков с высокими уровнями удобства даже в самые напряженные периоды работы дорог, надежность и долговечность земляного полотна, дорожных одежд, искусственных сооружений и т.д. В проектировании автомобильных дорог при оценке вариантов проектных решений предпочтение отдают не только самым экономичным инженерным решениям, но и чаше всего тем, которые обеспечивают наиболее гармоничное вписывание полотна дорог в окружающий ландшафт и оказывают наименее отрицательное воздействие на окружающую среду. Обязательными элементами проектных решений являются мероприятия по охране окружающей среды.

Сегодня при проектировании автомобильных дорог предпочтение отдают современным технологиям и методам производства изысканий, основанным, прежде всего, на использовании высокопроизводительных методов сбора информации о местности: использованию ГИС-технологий при изысканиях автомобильных дорог и сооружений на них, методам наземной и аэрокосмической цифровой фотограмметрии, системам спутниковой навигации «GPS», методам электронной тахеометрии, наземного лазерного сканирования местности и геофизическим методам инженерно-геологических изысканий.

Проектирование дорожного покрытия. Одним из самых важных этапов дорожно-строительных работ является этап проектирования дорожного покрытия. Это важный момент хотя бы потому, что дорога - важный элемент сообщения между городами и регионами. Автомобильная дорога - инженерное сооружение, предназначенное для движения автомобилей. Основными элементами являются: земляное полотно, дорожная одежда, проезжая часть, обочины, искусственные и линейные сооружения и все виды обстановки. Для того чтобы проектирование дорожного покрытия, при строительстве дорог, было выполнено на высоком уровне, требуется выполнение нескольких факторов. Во-первых, выделение средств на текущий ремонт дорог и ремонт дорожного покрытия. Во-вторых, выбрать хорошую компанию для укладки дорог и дорожного строительства.

Дорога работает в очень тяжелых условиях, на нее постоянно воздействуют тяжелые и интенсивные транспортные нагрузки, низкие зимние и высокие летние температуры, разрушающее влияние воды во всех ее физических состояниях, поэтому правильное проектирование и строительство дорог требует глубоких знаний всех условий ее будущей работы и мер по повышению долговечности, а для поддержания нормального функционирования требуется регулярный и своевременный ремонт дорог. В большинстве стран мира дорожно-строительные работы - это серьезный вопрос, обсуждаемый на государственном уровне. Так, проводимая Федеральной Дорожной Администрацией США политика увеличения инвестиций на техническое обслуживание стала результатом успешных разработок Стратегической Программы Исследования Дорог (Strategic Highway Research Program, SHRP). В развивающихся странах, где развитие инфраструктуры происходит особенно быстрыми темпами, необходимость ремонта дорожного покрытия, на первый взгляд, не столь очевидна, но от этого не становится менее важной, поскольку стабильный экономический рост невозможен без дорожного строительства высокого качества. Строительство дорог сегодня и в долгосрочной перспективе должно быть основано на качественном проектировании, разумной экономии финансовых и материальных ресурсов, гарантиях сохранения окружающей среды.

Проектирование дорожного покрытия автодороги и дорожное строительство. У автомобильной шоссейной дороги имеются земляное полотно, основание, одно или несколько покрытий проезжей части (дорожная одежда), обочины, мосты, средства регулирования дорожного движения. Укладка дорог выполняется из строительного грунта и передает нагрузки от проходящих автомобилей в рассредоточенном виде на земляное полотно. Укладка асфальта может осуществляться из асфальтобетона, литого асфальта, щебня, щебня с битумной пропиткой, бетона на портландцементе, гравия или пропитанного грунта.

4. Строительство, ремонт и эксплуатация автомобильной дороги

В практике проектных институтов нередко применяют различные подходы к планированию, управлению изыскательскими, проектными и эксплуатационными работами, связанными с развитием внутрихозяйственных дорог. Поэтому дороги местного значения служат важным звеном в подготовке специалистов. В условиях интенсивного развития агропромышленного комплекса землеустроители должны уметь не только правильно разместить дорожную сеть каждого сельского района, межхозяйственного объединения, конкретного предприятия, но и провести технико-экономический анализ вариантов проекта, определить объекты первоочередного строительства дорожных сооружений. В их обязанности входит также контроль порядка использования земель, отвода территорий под строящиеся автомобильные дороги; они должны хорошо знать все элементы дороги как инженерного сооружения, а также постоянно изучать нормативы и модели, разрабатываемые для проектирования дорожных сооружений. В процессе проведения изысканий, проектирования и строительства дорог бывают случаи, когда специалисты, работающие по заданию одних ведомств, не учитывают интересов других. В результате возникают конфликты между различными организациями, что влечет за собой новые затраты труда и средств на составление проектов реконструкции дорог или на изменение местоположения переездов через них, на расширение полосы отвода, размещение подъездных путей и др. На начальном этапе строительства нужно выполнить целый ряд изысканий. Непосредственно строительства касаются геологические и геодезические изыскания, которые определяют тип и материальную базу будущего строительного сооружения. Конечно качество проведения изысканий должны быть очень высокими, так как это будет сильно влиять на строительные затраты и долговечность конструкций.

Земляное полотно дороги - будущая основа (или фундамент) инженерного сооружения. К земляному полотну предъявляют ряд требований, соблюдение которых на прямую влияет на качество строящейся дороги. Оно должно хорошо выдерживать запроектированные нагрузки, а также противостоять природным разрушающим факторам (выветриванию).

Этап строительства дороги требует больших материальных и трудовых вложений. От организации строительства будут зависеть сроки его завершения и сдачи в эксплуатацию. Чтобы строительство протекало "гладко", нужно заранее предусмотреть кучу различных факторов как квалификация рабочих, пути производства и доставки строительных материалов, расположение участков или баз подрядных организаций и др. Дорожная одежда это слои песка щебня и асфальта, которые укладываются на земляное полотно. Иногда применяют армирование сетками (зависит от региона и класса дороги). Верхние слои дорожной одежды должны иметь уклоны для удаления осадков (их стекания в установленные места). Прочность дорожного полотна должна соответствовать категории строящейся дороги, чтобы нормально воспринимать действующие нагрузки. Горная дорога выглядит очень красиво, однако ее строительство сопряжено с большими трудностями. Необходимо определить оптимальный маршрут горной трассы, чтобы избежать лишних затрат. Причем, нужно предусмотреть ряд специальных сооружений, которые будут защищать дорогу от схода лавин и селевых потоков.

5. Асфальтирование дорог

Укладка асфальта - один из наиболее известных и эффективных способов строительства надёжного и практичного дорожного покрытия. При асфальтировке используется асфальтовое дорожное покрытие, которое состоит из тщательно подобранного по гранулометрическому составу песка, каменной (бутовой) муки и литого асфальта. Материалы смешиваются смесительной установкой при температуре 175° С, при которой асфальт находится в расплавленном состоянии, смесь доставляется на место, рабочие на специальной установке производят укладку дорог, асфальтирование дорог осуществляется в горячем состоянии.

Асфальтобетонное покрытие состоит из слоев толщиной 5-7,5 см смеси (приготовленной при температуре около 175° С) взятых в нужной пропорции щебня разных размеров, песка, каменной муки и расплавленного асфальта в качестве вяжущего. Асфальтобетон и гладкий асфальт укладываются на основание бетона, рассчитанное на соответствующие дорожные нагрузки. Асфальтировка выполняется на надежном основании с подстилающим слоем из классифицированного материала. В нижних слоях щебень крупнее, что повышает прочность покрытия и дает экономию, а в верхних -- мельче, благодаря чему обеспечивается водонепроницаемость и износостойкость поверхности. Укладка асфальта обычно производится с помощью спецтехники или же вручную. Если речь идёт о крупном объёме работ, достойном уровне качества и быстрых темпах, то использование спецтехники при укладки асфальта практически необходимо. Укладка ведётся обычно с помощью тяжелого катка-асфальтоукладчика, позволяющего получать покрытие без малейших дефектов или неровностей. В идеале укладка асфальта выполняется в хороших условиях: на предварительно выровненное основание и в хорошую погоду. При укладке асфальта используются асфальтобетонные смеси, отличающихся как размером зерна, так и эксплуатационными характеристиками и ценой.

Цикл работ по укладке асфальта включает предварительные земляные работы, выравнивание основания, покрытие смесью (в один или несколько слоёв), а затем - уборку территорию. При необходимости ремонта покрытия и укладке нового асфальта выполняется демонтаж имеющегося повреждённого покрытия, обработка эмульсией на битумной основе - и прочие шаги, характерные для укладки нового асфальта. Работы по асфальтировке могут вестись в любое время суток: как днём, так и ночью, когда нагрузка на дорогу существенно меньше. Асфальтобетонное покрытие имеет ряд положительных свойств и высоких транспортно-эксплуатационных показателей: медленное изнашивание под действием тяжелых транспортных средств; сравнительно высокая прочность и устойчивость к воздействию климатических факторов и воды; гигиеничность (не пылит и легко очищается от пыли и грязи); простота ремонта и усиления покрытия.

Конструкции дорожных одежд с асфальтобетонными покрытиями непрерывно изменяются в связи с тем, что транспортные нагрузки и интенсивность движения постоянно увеличиваются. Еще 20-30 лет назад двухслойные асфальтобетонные покрытия толщиной 10-12 см на щебеночном основании 18-25 см применяли на дорогах высоких категорий. Теперь такие конструкции пригодны только для дорог низших (IV и V) категорий, а на дорогах II и I категорий конструкции стали более мощными, в основании все чаще применяется тощий (укатываемый) бетон толщиной 20-35 см, а суммарная толщина укладываемого асфальта равна 18-25 см. Сроки службы асфальтобетонных покрытий зависят не только от качества асфальтобетона, но и от конструкции дорожной одежды. Одинаковое по качеству асфальтобетонное покрытие по-разному работает на различных основаниях. Так, в асфальтобетонных покрытиях, уложенных на основания из монолитного цементобетона, появляются трещины из-за теплофизической несовместимости материалов покрытия и основания, т.е. швы и трещины в цементобетонных основаниях повторяются в асфальтобетонных покрытиях.

Щебеночные основания лишены этого недостатка, однако, они подвержены неравномерным усадкам, происходящим из-за взаимного перемещения зерен щебня под влиянием многократных воздействий транспортных нагрузок. Покрытия из асфальтобетонных смесей следует устраивать в сухую погоду. Укладку асфальта (асфальтировку) следует производить при температуре окружающего воздуха.

6. Технические требования к земляному полотну

Земляное полотно служит основанием для наиболее дорогого и важного элемента дороги -- дорожной одежды. Прочность, долговечность и высокие эксплуатационные качества дорожной одежды в значительной степени зависят от прочности и устойчивости земляного полотна. Земляное полотно в целом и его отдельные части находятся под действием сил собственного веса, подвижной нагрузки и различных природно-климатических факторов. Очень важно спроектировать и построить земляное полотно так, чтобы под действием этих сил оно не изменяло своей формы и было устойчиво в целом, как земляной массив. Конструкцию земляного полотна выбирают исходя из категории дороги, качества грунтов, типа дорожной одежды, природно-климатических условий района строительства дороги. На основе опыта строительства и теоретических обоснований разработаны и применяются при проектировании типовые поперечные профили земляного полотна в насыпи высотой и в выемке глубиной до 12 м. Эти поперечные профили отвечают требованиям прочности и устойчивости земляного полотна, гарантирующим прочность и ровность дорожной одежды. В равнинной местности наиболее типичным является земляное полотно в небольшой насыпи, обеспечивающей хороший водный режим его в течение всех периодов года и предохраняющий от заносов снегом.

В соответствии с требованиями СНиП П.Д.5-72 наибольшую крутизну откосов насыпей, возводимых из местных грунтов, как правило, принимают:

для дорог I--III категорий при высоте насыпи до 2 м -- 1 : 4;

для дорог остальных категорий при высоте насыпей до 1,0 м -- 1 : 3.

Крутизну откосов более высоких насыпей и насыпей, возводимых из привозных грунтов, принимают:

для насыпей из камня слабовыветривающихся пород при высоте до 6 м -- 1 : 1--1 : 1,3, до 12 м -- 1 : 1,3--1 : 1,5; для насыпей из крупных и средней крупности песков, гравия гальки, щебенистых и дресвяных грунтов слабовыветривающихся пород при высоте насыпи до 12 м -- 1 : 1,5;

для насыпей из прочих грунтов, пригодных для их возведения, при высоте насыпи до 6 м -- 1 : 1,5, при высоте насыпи до 12 м: в верхней части высотой до 6 м -- 1 : 1,5, в нижней части 1 : 1,75.

Размеры резервов определяют исходя из количества грунта, необходимого для отсыпки земляного полотна Глубина резервов должна быть не менее 0,3 и не более 1,5 м. В зависимости от местных условий их можно закладывать как с одной, так и с двух сторон дороги. Ширина резервов по возможности выдерживается постоянной на достаточно больших участках, частые изменения их ширины очень портят внешний вид дороги. Резервы, служащие системой водоотвода, тщательно планируют при отделочных работах. При разности отметок бровки земляного полотна и дна резерва более 4 м, а также на поймах рек устраивают бермы, т. е. площадки поверхности земли шириной не менее 2 м, располагаемые между подошвами насыпей и внутренними бровками резервов. Берме придается поперечный уклон 20% в сторону резерва для обеспечения стока воды бермы увеличивают устойчивость высоких насыпей и иногда используются в период строительства для проезда дорожных машин и автомобилей. На косогорах земляному полотну придают поперечный профиль, зависящий от крутизны косогора и расположения оси земляного полотна по отношению к откосу косогора. Во всех случаях для обеспечения устойчивости насыпей предусматривают специальные мероприятия: вспахивание или разделку поверхности косогора ступенями, устройство подпорных и одевающих стенок, банкетов из камня или бетона.

Отвод поверхностных вод обеспечивается устройством кюветов и нагорных канав с верховой стороны. На косогоре наиболее практичным является земляное полотно в виде «полки», так как при этом не требуется специальных устройств для обеспечения устойчивости земляного полотна и упрощается строительство. В выемках земляное полотно располагается ниже поверхности земли. Ввиду более слабого нагревания солнцем и слабого проветривания полотна в выемках задерживается влага, и просыхание грунта после увлажнения происходит медленно. Глубокие выемки иногда прорезают водоносные и неустойчивые слои грунтов, что ослабляет устойчивость откосов. В целях повышения незаносимости дорог снегом следует: выемки глубиной до 1,0 м раскрывать и разделывать под насыпи; выемки глубиной от 1 до 5 м проектировать с пологими откосами от 1 : 4 до 1 : 6.

Крутизна откосов выемки, как правило, назначается 1:1,5. В щебенистых и гравелистых грунтах в зависимости от их гранулометрического состава и плотности откосы устраивают с уклоном от 1:1 до 1:1,5. В выветрившихся скальных породах в зависимости от их свойств, степени выветривания и глубины выемки откосы принимаются от 1:0,2 до 1:1,5. Лёссовые грунты среднеазиатских республик в связи с особенностями их структуры могут стоять в сухих местах вертикальной стенкой, здесь откосы устраивают с уклоном 1:0,1, но с наличием бермы шириной 0,5 м, расположенной между подошвой откоса выемки и внешней бровкой канавы. Для улучшения условий обтекания выемок снеговетровым потоком, лучшего сочетания дороги с окружающей местностью и уменьшения ширины полосы земли, изымаемой для дорожного строительства, целесообразно округлять верхнюю кромку откосов выемок, вписывая кривые радиусом 5--7 м. Движение автомобилей большой грузоподъемности по дорогам, земляное полотно которых возведено непосредственно на поверхности болота, вызывает упругие колебания насыпи, приводящие к расстройству дорожной одежды. Поэтому насыпи на болотах возводят по специальным правилам, обеспечивающим устойчивость насыпи и дорожной одежды.

7. Строительство малых искусственных сооружений

Строительство малых искусственных сооружений на водотоках с процессами наледеобразования производится с максимально возможным сохранением бытовых условий и водно-теплового режима протекания водотоков подрусловых и грунтовых потоков. Временные дороги для нужд строительства, эксплуатируемые только в зимнее время, должны иметь временные искусственные сооружения в местах пересечения постоянных водотоков. При производстве работ в зимнее время на постоянных и периодически действующих водотоках и ключах, а также в обводненных логах должны быть приняты меры против попадания в котлованы наледных вод, так как дополнительное обводнение грунтов основания, как правило, приводит к значительным осадкам сооружений.

В период строительства для борьбы с наледями на переходах можно использовать временные противоналедные устройства - снежные валы, переносные деревянные заборы из инвентарных щитов, временные мерзлотные пояса - и постоянные мерзлотные пояса. Организацию, время и способы выполнения работ по устройству фундаментов следует назначать с учетом климатических, геологических и мерзлотных условий, а в районах с наличием многолетнемерзлых грунтов - с учетом принятого метода строительства в соответствии с требованиями ВСН-61-61 и СНиП II-Б.6-66. Постоянные противоналедные устройства сооружаются, как правило, летом. Работы по изготовлению элементов конструкции и сооружению над фундаментной части малых мостов и труб производятся в соответствии с требованиями СНиП III-Д.2-62 и ВСН 81-62.

Асфальтобетонные заводы и их классификация.

Асфальтобетонный завод (АБЗ) -- комплекс технологического, энергетического и вспомогательного оборудования, предназначенного для выполнения операций по приготовлению асфальтобетонных смесей (горячих, холодных и литых). Кроме того, на АБЗ выпускают щебень, обработанный битумом (черный щебень), и перерабатывают старый асфальтобетон. Классификация асфальтосмесительных установок приведена на рис. 1. По принципу работы технологического оборудования АБЗ и установки подразделяют на цикличные и непрерывные. На АБЗ цикличного действия используют установки периодического действия, и порционные дозаторы для дозирования компонентов смеси. На заводах непрерывного действия операции дозирования, перемешивания и выдачи готовой смеси совмещены по времени.

По мощности асфальтосмесительных установок АБЗ разделяют на следующие типы: малой -- до 40 т/ч; средней -- 50-100 т/ч; большой производительности -- 150--350 т/ч и сверхмощные -- 400 т/ч и более. По компоновке технологического оборудования АБЗ и установки делят на башенные и партерные. Наибольшее распространение получили установки с башенным расположением агрегатов. По степени инвентарности различают установки трех типов: стационарные, сборно-разборные и мобильные. Важная задача при проектировании АБЗ -- определить для него место на строящейся дороге. От правильного решения этой задачи зависит не только стоимость смеси, но и успех работы завода, сроки строительства дороги. Месторасположение завода зависит от потребности смеси, сроков строительства, рельефа местности, расположения баз и источников снабжения материалами для приготовления смеси, железнодорожных станций, возможности получения электроэнергии и воды, производственных или жилых объектов и т. д.

Рис. 1. Классификация асфальтосмесительных установок

Решающим для размещения АБЗ является учет технологических особенностей асфальтобетонных горячих смесей -- остывание в пути и соответственно время доставки от завода до объекта строительства. Месторасположение АБЗ и его производительность должны обеспечить наиболее низкую стоимость асфальтобетонной смеси на месте ее укладки, непрерывность потока и запроектированный темп строительства. Приготовление асфальтобетонных смесей (рис. 2) складывается из следующих технологических операций: сушки и подогрева каменных материалов; сортировки их фракциями, дозирования минеральных и вяжущих материалов, перемешивания компонентов смеси, и выдачи готовой смеси.

Рис. 2. Технологическая схема приготовления горячей асфальтобетонной смеси: 1 -- бункера агрегата питания; 2 -- питатели; 3 -- ленточный конвейер; 4 -- наклонный конвейер; 5 -- сушильный барабан; 6 -- пылеулавливающая установка (циклоны); 7 -- дозатор битума; 8 -- элеватор; 9 -- грохот; 10 -- бункера минеральных материалов; 11 -- бункер минерального порошка; 12--массовый дозатор минеральных материалов; 13 -- мешалка; 14 -- скип; 15 -- скиповый путь; 16 -- накопительный бункер асфальтобетонной смеси; 17 -- автосамосвал

Для улучшения качества в асфальтобетонные смеси вводят поверхностно-активные вещества и активаторы. В качестве ПАВ используют катионо-активные и анионоактивные вещества. К катионоактивным веществам относятся соли высших первичных, вторичных и третичных алифатических аминов, четырехзамещенные аммониевые основания; к анионоактив-ным -- высшие карболовые кислоты, соли (мыла) тяжелых и щелочноземельных металлов высших карбоновых кислот. Применение ПАВ позволяет уменьшить температуру нагрева минеральных материалов и смесей; увеличить степень обволакивания битумом поверхности минеральных частиц; сократить время перемешивания; улучшить удобоукладываемость и уплотняемость смесей. ПАВ на АБЗ вводят в битум или прямо в смеситель при перемешивании асфальтобетонной смеси. Наибольший эффект получается при введении ПАВ в битумоплавильную установку. Свойства и качества, вводимых в асфальтобетонную смесь ПАВ должны отвечать требованиям ГОСТ и другим соответствующим техническим условиям на ПАВ и активаторы.

Асфальтобетонную смесь на АБЗ приготовляют в установках цикличного и непрерывного действия с гравитационным или принудительным смешением материалов. При возможности выбора в первую очередь применяют асфальтосмесительные установки цикличного действия, затем -- непрерывного с принудительным перемешиванием и в последнюю очередь -- асфальтосмесительные установки непрерывного действия с гравитационным перемешиванием. При приготовлении асфальтобетонной смеси в мешалке периодического действия обеспечиваются лучшие условия возможности регулирования времени перемешивания и получения смеси требуемого качества. Сушка и нагрев каменных материалов должны обеспечить не только заданную температуру, но и полное удаление влаги. При применении ПАВ для приготовления горячих смесей допускается влажность минеральных материалов не более 1%; холодных -- не более 3%.

Тепловой расчет барабана предусматривает также определение температуры горячих газов по длине барабана, часового расхода топлива, теплового КПД, объема дымовых газов и определение основных параметров барабана. Тепловой баланс сушильного барабана учитывает полезные затраты теплоты в трех зонах барабана, потери теплоты топкой, стенками барабана, с дымовыми газами, от неполноты сгорания топлива, а также Другие неучтенные потери. В табл. 1 приведены технические характеристики сушильных барабанов. Автоматизация сушильного агрегата заключается в контроле и поддержании заданной температуры материала на выходе, а также в контроле за наличием пламени в форсунке. В качестве датчиков температуры применяют термопары, устанавливаемые в разгрузочном (осыпном) лотке сушильного барабана, или бесконтактные тепловые индикаторы-термисторы. Регулируют температуру с помощью электронного прибора, который при отклонении температуры материала от заданной воздействует на реверсивный магнитный пускатель вспомогательного двигателя, управляющего подачей топлива в форсунку.

Система автоматического контроля за наличием пламени в форсунке основана на применении фотоэлектрических датчиков. При угасании пламени сигнал от фотоэлемента усиливается и подается на вспомогательный двигатель, воздействующий на кран подачи топлива к форсунке. В современных асфальтосмесительных установках для дистанционного розжига топок применяют электрогазовый запал, работающий от электрического разрядника. Для нагрева и обезвоживания битума применяют битумоплавильное оборудование непрерывного и периодического действия. В установках непрерывного действия с газовым или электрическим подогревом обезвоживание происходит в тонком слое. Установки периодического действия состоят из нескольких битумоплавильных котлов. В них вязкий битум готовят по двухступенчатому циклу: в одних котлах битум нагревают до 110-- 120 °С и при необходимости выпаривают воду, потом перекачивают в другие расходные котлы и нагревают до рабочей температуры.

При необходимости введения ПАВ или разжижителя битум готовят по трехступенчатому циклу: после разогрева и выпаривания воды битум перекачивают в свободные котлы, где объединяют с ПАВ или разжижителями, а затем перекачивают в расходные котлы и нагревают до рабочей температуры. Компоненты асфальтобетонной смеси дозируются по массе; исключение допускается для битума и добавок ПАВ, дозирование которых ведется по объему. Для предварительного дозирования минеральных материалов (до поступления в сушильный барабан) используют агрегаты питания. Точность предварительного дозирования материалов ± 5%. При работе с очень влажными материалами вводят поправку на их влажность. Точность дозирования компонентов асфальтобетонной смеси и исправность работы дозаторов ежесменно контролирует представитель заводской лаборатории. Органами ведомственного контроля проверка работы и дозировочных устройств осуществляется каждые 3 месяца.

Особое внимание уделяется режимам перемешивания асфальтобетонной смеси в смесителях цикличного и непрерывного действия. Режим перемешивания минеральных материалов с битумом играет основную роль в процессе приготовления смеси. Тщательно перемешанная смесь характеризуется равномерным распределением всех ее компонентов и полным обволакиванием поверхности частиц битумом. Продолжительность перемешивания зависит от типа смесительной установки и вида приготовляемой смеси. Она колеблется от 20 до 180 с. В табл. 5.2 приведены рекомендации по продолжительности перемешивания смесей в мешалках принудительного действия.

С увеличением времени перемешивания в 2 раза, по данным Союз-ДорНИИ, показатели механической прочности асфальтобетона возрастают на 25-30%. Такой путь повышения качества смеси не лучший, так как обеспечение высокой производительности требует значительного увеличения мешалки. Более рациональным направлением является увеличение в 1,5 раза окружных скоростей лопаток. Повысить качество смеси и производительность технологического процесса перемешивания можно интенсификацией процесса перемешивания, применением ПАВ, активаторов, совершенствованием способа введения вяжущих, а также активацией минеральных материалов. Интенсификация процесса перемешивания обеспечивает сокращение расхода вяжущих материалов и минерального порошка на 10--15%. Способ введения битума также оказывает существенное влияние на перемешивание и качество смеси. Большой эффект достигается при увеличении давления при впрыскивании битума. Перемешивание материалов происходит в битумном тумане. Минеральные материалы равномерно и быстро обволакиваются при сокращении общего цикла времени их перемешивания. В целях совершенствования технологии приготовления асфальтобетонной смеси целесообразно широко применять активаторы -- цемент, известь, сланцевую смолу и др. Введение этих материалов способствует созданию активной свежеобразованной поверхности, имеющей в начальный период большую энергию, что обусловливает высокую адгезию с вяжущими материалами.

Качество щебня оценивают по форме щебенок, зерновому составу, по содержанию пылевидных и глинистых частиц. Для контроля отбирают пробы из каждой фракции не реже одного раза в 5 дней и при поступлении новых партий щебня. По пробам определяют физико-механические свойства щебня или гравия: предел прочности на сжатие в водонасыщенном состоянии, потери при истирании в полочном барабане, степень морозостойкости. При контроле качества песка определяют зерновой состав, модуль крупности, который должен быть не менее 2-2,5; содержание пыли и глины (количество глинистых и пылеватых частиц не должно превышать 3%). Для контроля отбирают пробы не реже одного раза в 3 дня и при поступлении новых партий песка.

Качество минерального порошка в каждой новой партии оценивают по показателям свойств, нормированных ГОСТом. При текущем контроле (один раз в 3--5 дней) определяют зерновой состав, влажность минерального порошка, гидрофобность и однородность активированного порошка. При текущем контроле качества битума определяют глубину проникания иглы при 25. °С вязкого битума или вязкость жидкого битума (стандартным вискозиметром). Для этого отбирают пробы из каждого рабочего котла, а из битумоплавильных установок непрерывного действия -- один раз в смену. При приготовлении разжиженного битума на АБЗ проверяют правильность дозирования и последовательность загрузки в котел исходных материалов в соответствии с подобранным в лаборатории составом.

Контроль дозирования минеральных материалов и битума включает:

проверку работы дозирующих приспособлений (не реже одного раза в месяц) и точности взвешивания минеральных материалов, битума, ПАВ и активаторов (два раза в месяц);

определение содержания битума в асфальтобетонной смеси методом ускоренного экстрагирования (один раз в 3--4 смены, а также при изменении внешнего вида смеси);

проверку зернового состава минеральной части асфальтобетонной смеси после экстрагирования битума.

Контроль температурного режима приготовления битума и асфальтобетонных смесей производится систематически через каждые 2-3 ч. Температуру битума следует контролировать с помощью термопар, а при отсутствии их -- термометром в пробе битума, отобранной черпаком вместимостью 2--4 л. В битумоплавильных установках непрерывного действия температуру битума проверяют по термометру, установленному в отсеке готового битума. Температуру асфальтобетонных смесей контролируют с помощью термометра непосредственно после выпуска смеси из смесителя в кузове каждого автомобиля-самосвала.

В процессе приготовления асфальтобетонной смеси 2--3 раза в смену контролируют соблюдение установленного времени перемешивания минерального материала с битумом (если смесители не имеют управления). Качество готовой асфальтобетонной смеси проверяют путем отбора одной-двух проб в смену для каждого вида смеси, из которых формуют образцы. Для каждого образца определяют плотность, водонасыщение, набухание, предел прочности при сжатии сухого образца. Если показатели физико-механических свойств асфальтобетонной смеси систематически отличаются от показателей, полученных при подборе, проверяют свойства всех материалов, состав смеси и технологический процесс ее приготовления. Кроме того, однородность, цвет, равномерность распределения битума, удобоукладываемость при выгрузке, укладке и уплотнении асфальтобетонных смесей оценивают визуально по внешним признакам.

8. Цементобетонные заводы

Цементобетонным заводом называется смонтированный комплекс технологического и вспомогательного оборудования, обеспечивающее выполнение ряда операций по приготовлению смеси, а именно: приём компонентов смеси, их складирование, подача к дозировочным устройствам, дозирование, подача в смесители, смешивание и выдача готовой смеси. Небольшие по производительности ЦБЗ иногда называют бетонным узлом. Бетоносмесительной установкой называют комплекс оборудования ЦБЗ осуществляющий собственно операции дозирования, смешения и выдачи готовой смеси.

Комплекс взаимно связанных между собой установок, включающих подготовку исходного сырья, его складирование, транспортирование бетонной смеси, называют бетонным хозяйством. По сроку действия на одном месте и по характеру оборудования ЦБЗ бывают стационарные, полустационарные и передвижные. По характеру эксплуатации бетонные заводы можно различать на три типа: центральные заводы товарного бетона; приобъектные (построечные); бетонные заводы, используемые для приготовления смеси на предприятиях железобетонных изделий.

Центральные заводы выдают готовую смесь в виде товарного бетона в транспортные средства потребителя. Важнейшим требованием, предъявляемым к этим заводам является наличие нескольких смесителей, настроенных на изготовление различных видов товарного бетона или возможность быстрой настройки дозаторов на выпуск на одном смесителе разных смесей. Приобъектные заводы обычно выдают смесь стабильного состава и свойств для конкретного потребителя (строящаяся дорога, мост и пр.). Бетонные заводы, расположенные на предприятиях ЖБИ являются составной частью технологической линии по приготовлению изделий и требования к этим заводам определяются номенклатурой изделий, выпускаемых заводом ЖБИ. По степени готовности выпускаемого полуфабриката ЦБЗ могут подразделяться на выпускающие готовую для использования цементобетонную смесь или отдозированную сухую смесь, перемешиваемую затем в пути автобетоносмесителями или на месте укладки передвижными смесителями. В лучшем случае, если завод обслуживает несколько объектов, удаленных на различные расстояния, то целесообразно наладить на заводе выпуск и того и другого полуфабриката. По производительности дорожные ЦБЗ (несколько условно) можно разделить на крупные (до 700 м³/см и более) и малые заводы (70-100 м³/см).

Технологический процесс на ЦБЗ, как правило, включает следующие основные операции: выгрузка из транспортных средств и хранение материалов; подготовка исходных материалов (каменных и ПАД); транспортировка их к смесителю; дозирование и перемешивание компонентов смеси; выдача продукции потребителю. В соответствии с технологическим процессом на ЦБЗ имеются следующие цехи: складской, транспортный, смесительный и энергетический. Кроме того на территории ЦБЗ могут размещаться контора, склад ГСМ, РММ, медпункт, бытовые помещения и пр.

На предыдущих лекциях мы уже разобрали работу рада цехов производственных предприятий, сегодня мы уделим основное внимание смесительному цеху ЦБЗ. Этот процесс на ЦБЗ является основным, обеспечивающим выход готовой продукции. Он слагается из следующих операций: сортировка каменных материалов на фракции; дозирование каменных материалов и цемента; перемешивание каменных материалов с цементом, водой и химическими или иными добавками. Все эти операции выполняются в смесительном цехе. Смесительные установки по ряду параметров классифицируются следующим образом. По временным особенностям приготовления смесители бывают циклического и непрерывного действия. По способу перемешивания смеси: свободного перемешивания; принудительного; вибрационного. В зависимости от компоновки оборудования установки делятся на башенного и партерного типа (по аналогии с АБЗ). В плане бетоносмесители могут компоноваться по линейной и гнездовой схеме. При гнездовой установке несколько смесителей располагают вокруг общей оси и один комплект расходных бункеров и дозаторов может обслуживать несколько смесителей. При линейной схеме число бункеров и дозаторов увеличивается до числа смесителей.

Прогрессивным решением при любой компоновке является использование готовых конструкций и блоков, позволяющих легко монтировать и демонтировать ЦБЗ. Примером блочного цементобетонного завода-автомата служит завод БМБЗ-60 производительностью 60 м³/ч (завод монтируется в течение четырех дней).

Рис. 3. Схема технологического процесса приготовления смеси на установках непрерывного действия: 1 - склады каменных материалов; 2 - расходные бункеры; 3 - маятниковые ленточные дозаторы; 4 - собирающий конвейер; 5 - наклонный транспортер (галерея); 6 - емкость и дозатор воды; 7 - емкость и дозатор цемента; 8 - мешалка непрерывного действия

Рис. 4. Схема технологического процесса приготовления цементобетонной смеси в установке циклического действия: 1 - склады каменных материалов; 2 - конвейер (подземная и наклонная галереи); 3 - поворотная разделительная воронка; 4 - подача цемента; 5 - бункер для материалов; 6 - дозаторы; 7 - подача и дозирование воды; 8 - приемное и распределительное устройство; 9 - подача и дозирование химических добавок; 10 - мешалка циклического действия; 11 - бункер-накопитель

Основной технологической операцией при приготовлении цементобетонной смеси является перемешивание компонентов. Эффективность перемешивания зависит от вида бетонной смеси, её подвижности, последовательности подачи компонентов при перемешивании, продолжительности перемешивания, типа смесителя. Для перемешивания применяют три способа перемешивания: свободное, принудительное и вибрационное. Гравитационные бетоносмесители представляют собой барабан, вращающийся относительно горизонтальной или наклонной оси с закрепленными на его поверхности лопастями. У этих смесителей процесс смесеобразования происходит в результате столкновения потоков компонентов, свободно падающих с лопастей под действием силы тяжести. Гравитационные смесители относительно просты по конструкции, надежны в эксплуатации и долговечны. Рациональной областью их применения является приготовление подвижной крупнозернистой смеси, используемой в монолитных конструкциях. Основной недостаток гравитационных смесителей заключается в малой эффективности при приготовлении наиболее экономичных по расходу цемента малоподвижных жестких смесей, которые налипают на лопасти и плохо выгружаются. Кроме того, у гравитационных смесителей имеются и ограничения возможности увеличения производительности путем интенсификации процессов перемешивания.

Бетоносмесители принудительного действия получили за последнее время наибольшее распространение. В отличии от гравитационных смесителей у этих механизмов потоки смешиваемой массы создаются движущимися внутри смесителей лопастями. Принудительные смесители являются более универсальными и пригодны для приготовления любых смесей. Ещё далеко не исчерпаны резервы повышения производительности этих смесителей за счет улучшения технических параметров.

К преимуществам бетоносмесителей принудительного действия можно отнести: высокую производительность (вдвое больше, чем у гравитационных); возможность приготовления любой смеси с высокой однородностью консистенции; полную выгрузку смеси после замеса; меньший перепад высот между уровнем загрузки и разгрузки; безопасность обслуживания (т.к. вращающиеся части находятся внутри барабана). Недостатками этих смесителей являются: относительная сложность конструкции; более интенсивный износ рабочих органов; большая удельная мощность (примерно 0,01 кВт/л емкости смесителя, что в 3 раза больше, чем у гравитационных барабанов). При виброперемешивании смеси она подвергается комплексному воздействию перемешивающих органов и вибрации. смесь под влиянием тиксотропных изменений переходит в разжиженное состояние, поэтому виброперемешивание даже очень жестких смесей обеспечивает их однородность. Вибрация осуществляется собственно барабаном или вибрирующими лопастями или вибраторами, помещенными в обычный смеситель. Виброперемешивание значительно повышает прочность цементобетона (при сжатии на 20-25 %, при изгибе - на 10-20 %). Происходит это за счет более равномерного перемешивания смеси и процесса механоактивации заполнителей и цемента.

При перемешивании возможны несколько вариантов последовательности введения компонентов смеси, но наилучший эффект достигается при следующей последовательности: вначале перемешивают щебень с частью воды, после предварительного их перемешивания подают цемент и затем оставшуюся часть воды и песка. Различные химические добавки вводят с водой. Продолжительность перемешивания можно сократить, если вначале перемешать всухую щебень, песок и цемент, а затем добавить воду. Однако все преимущества этого способа теряются из-за того, что в этом случае значительно увеличиваются затраты энергии на перемешивание сухой смеси и сильно изнашивается рабочее оборудование (особенно у смесителей принудительного действия).

Качество бетонной смеси очень сильно зависит от продолжительности перемешивания и увеличивается с увеличением времени. Минимальное время перемешивания зависит в основном от емкости бетономешалки (при заданной подвижности смеси) и ориентировочно составляет (в летних условиях: до 250 л - 60 с; 425-500 л - 90 с; до 1200 л - 120 с; до 2400 л - 150 с). Современные бетоносмесители выпускаются следующих типоразмеров (по емкости готового замеса, л): 65 (СБ-116А, СБ-101, СБ-43); 165 (СБ-30, СБ-80); 330 (СБ-16); 375 (СБ-35); 500 (СБ-91, СБ-108); 800 (СБ-10В, СБ-62); 1200 (СБ-93); 2000 (СБ-103). Типовые бетоносмесительные установки для приготовления смесей имеют производительность: передвижные - 5 (СБ-61) и 16 (СБ-70-1) м³/ч; стационарные - 30 (СБ-37, СБ-75), 60 (СБ-78), 120 (СБ-109) и 240 (СБ-118) м³/ч. При циклическом способе производства бетонной смеси 30-50 % времени цикла затрачивается на вспомогательные операции, загрузку компонентов в смеситель и выгрузку готовой смеси. В смесителях непрерывного действия эти операции совмещены во времени и в основном благодаря этому повышается их производительность. Кроме того, при подаче материалов в смеситель непрерывного действия они расположены одним слоем (слоеный пирог), следовательно затраты энергии и времени на их перемешивание вдвое меньше, чем в циклических смесителях.

Однако, как уже упоминалось (по аналогии с АБЗ) непрерывные технологические процессы приготовления бетонной смеси особенно эффективны при укладке больших объемов бетонной смеси одного вида и марки. Часто менять рецептуру смеси весьма трудно, т.к. приходится перестраивать работу не только смесителя, но и всех дозаторов. Бетоносмесительные установки непрерывного действия выпускаются преимущественно партнерного типа с линейным расположением расходных бункеров.

Размещено на Allbest.ru