ГлавнаяВ зависимости от принятой схемы организации работ и условии обеспечения необходимыми материалами режим работы асфальто-бетонных заводов может быть двух видов: а) производство асфальтобетонной смеси из доставляемых на завод готовых минеральных материалов (щебень или гравий необходимых фракций, минеральный порошок); б) производство асфальтобетонной смеси из сырьевых материалов, требующих предварительной переработки в подсобных цехах асфальтобетонного завода. Централизованная переработка материалов и обеспечение ими асфальтобетонных заводов способствуют существенному улучшению технико-экономических показателей работы. При такой организации работы можно резко сократить производственные площади асфальтобетонных заводов, что облегчает выбор площадки для завода в городских условиях. Выпускаемое в России технологическое оборудование для асфальтобетонных заводов позволяет полностью механизировать весь процесс производства асфальтобетонных смесей, включая и переработку исходных минеральных материалов.
При производстве асфальтобетонной смеси из доставляемых на завод готовых минеральных материалов в его состав входят: битумный цех, состоящий из битумохранилища, битумоплавильных котлов, битумопроводов, насосных станций; смесительный цех, состоящий из машин и установок, предназначенных для приготовления асфальтобетонной смеси из готовых материалов; склады минеральных материалов и оборудование для их внутризаводского транспортирования; энерго- и паросиловое хозяйство; лаборатория для технического контроля качества материалов и выпускаемой продукции; ремонтно-механические мастерские; бытовые помещения для обслуживающего персонала, в том числе душевые, раздевалки и т. д.; конторские и складские помещения. При производстве асфальтобетонной смеси из сырьевых материалов, требующих предварительной переработки, в состав завода дополнительно вводят камнедробильный цех для производства фракционированного щебня, помольный цех для производства минерального порошка.
По производительности асфальтобетонные установки можно разделить на четыре основные группы: малой производительности — до 25 т/ч, средней производительности — до 50 т/ч, большой производительности — до 100 т/ч, очень высокой производительности — свыше 100 т/ч. Производительность серийно выпускаемых в настоящее время в России асфальтобетонных машин (полустационарного типа) составляет 25—30 или 100 т/ч. Намечены к выпуску в ближайшие годы асфальтобетонные машины производительностью 200—400 т/ч. Одна из современных тенденций в развитии этой отрасли за рубежом состоит в повышении часовой производительности асфальтобетонных машин. В некоторых странах (США, ФРГ, Италия) созданы автоматизированные асфальтобетонные машины производительностью 400—800 т/ч.
По конструктивной компоновке асфальтобетонные установки делят на партерные и башенные. В смесителях партерного типа расположение агрегатов развивается в горизонтальном направлении. В этом случае несколько проще монтаж и демонтаж всей установки, состоящей из отдельных агрегатов. Легче осуществляется уход за ними и ремонт. В меньшей степени на работу механизмов влияет вибрация, сопутствующая работе смесителей башенного типа. В смесителях башенного типа конструкция агрегатов развивается в вертикальном направлении. В подобных асфальтобетонных машинах просушенный и нагретый в сушильном барабане материал поднимается на установку башенного типа, в которой осуществляется прогрохотка, сортировка, дозирование, перемешивание. На все эти операции материал последовательно поступает под влиянием силы тяжести.
Технологический процесс приготовления асфальтобетонных смесей на заводе включает следующие операции: а) при подготовке битумак использованию — разгрузку битума из транспортных средств (железнодорожные цистерны, автобитумовозы) в битумо-хранилище; одно- или двухступенчатый разогрев битума в битумо-хранилищах, обеспечивающий его транспортирование в битумоплавильные установки; обезвоживание и подогрев битума до рабочей температуры в битумоплавильнях; б) при изготовлении асфальтобетонных смесей — транспортирование со складов к смесителю песка, щебня, минерального порошка; предварительное дозирование песка и щебня и подача их в сушильный барабан; просушивание и нагрев песка и щебня до рабочей температуры; разделение просушенной смеси песка и щебня по фракциям; дозирование минеральных составляющих; подача и дозирование битума; дозирование поверхностно-активной добавки (если по принятой технологии поверхностно-активные вещества вводят непосредственно в смеситель); перемешивание всех компонентов смеси; выгрузка готовой продукции в транспорт или в накопительный бункер.
При переработке инертных материалов непосредственно на асфальтобетонном заводе в технологический процесс включают дополнительно следующие операции: а) при подготовке щебня — разгрузку камня из транспортных средств на промежуточный склад; транспортирование камня со склада к дробильно-сортировочной установке; дробление и сортировку щебня на фракции; подачу щебня на смесительную установку; транспортирование излишков щебня на склад; б) при изготовлении минерального порошка — разгрузку известнякового отсева или щебня из транспортных средств и организацию складирования этих материалов; дробление известнякового материала, просушку и размол его на мельницах; подачу минерального порошка к смесителю; транспортирование излишков минерального порошка на складе; подачу минерального порошка со склада на смесительные установки. При изготовлении активированного минерального порошка дополнительно вводят операцию по обработке известнякового материала смесью битума и поверхностно-активного вещества в процессе помола материала.
В настоящее время наша промышленность выпускает асфальтобетонные смесители ДС-35 (Д-597) и ДС-35А (Д-597А) производительностью 25—30 т/ч, а также комплекты автоматизированного технологического оборудования для производства асфальтобетонных смесей типа Д-645-2 и Д-645-3 производительностью 100 т/ч.
Смеситель ДС-35 — полустационарная машина башенного типа, состоит из трех основных агрегатов: сушильного, сортировочно-смесительного и пылеулавливающего (рис. 102). Сушильный агрегат состоит из сушильного барабана, ковшового элеватора, подающего песок и щебень в барабан, питателя элеватора и топливной установки. Топливо (мазут, соляровое масло) подается к форсунке из топливного бака насосом под давлением 2—3 кгс/см2 (0,2—0,3 МПа). Для лучшего сгорания топливо предварительно подогревается. Для равномерного питания сушильного барабана минеральным материалом перед барабаном установлен двухсекционный питатель качающегося типа для песка и щебня. С питателя материал попадает на ковшовый элеватор (так называемый «холодный» элеватор), которым и производится загрузка барабана. Из сушильного барабана высушенный и нагретый материал попадает по лотку на второй элеватор («горячий»), который поднимает его на смесительный агрегат.
Контроль температуры нагрева минеральных материалов осуществляется при помощи термопары, установленной в лотке, соединяющем сушильный барабан с «горячим» элеватором.
Смесительный агрегат состоит из двух блоков: верхнего и нижнего. Верхний объединяет цилиндрический грохот, бункер, головки «горячего» элеватора и элеватора для минерального порошка. Нижний блок объединяет мешалку, дозировочные приспособления для минеральных материалов, битума и поверхностно-активного вещества. Блоки расположены один над другим, причем весь смесительный агрегат опирается на стойки, являющиеся одновременно домкратами, используемыми при монтаже машины. Грохот барабанного типа имеет отверстия 6, 18 и 35 мм, а бункер для минеральных материалов состоит из четырех секций: три предназначены для фракций, получаемых в результате прогрохотки щебня и песка, одна секция — для минерального порошка.
Минеральный порошок подается в бункер в холодном состоянии при помощи отдельного элеватора. Из бункера минеральные материалы попадают в дозаторы. Дозирование материалов автоматизировано (весовое — для минеральных материалов и объемное — для битума). Имеется также дозатор для поверхностно-активных веществ, вводимых в смеситель (на минеральный материал). Масса одной порции асфальтобетонной смеси, приготовляемой в смесителе, до 700 кг. Смесь выгружается через отверстие, расположенное в нижней части смесителя.
Пылеулавливающая установка состоит из четырех циклонов, воздуховодов, вентилятора, шнекового транспортера и бункера для сбора улавливаемой пыли. Пылеулавливающей установкой отсасывается загрязненный воздух из сушильного барабана и замкнутого пространства вокруг грохота. Основная часть пылеватых частиц оседается в циклонах, откуда попадает в сборный бункер. Собранный материал может быть использован в качестве минерального порошка. Часть наиболее мелких фракций проходит через вентилятор и улетучивается в воздух. Следует отметить, что эффективность-работы пылеуловителя во многом зависит от степени герметизации мест отсоса засоренного воздуха.
В смесителе ДС-35 автоматизированы основные технологические операции: дозирование материалов, перемешивание асфальтобетонной смеси (автоматически выдерживается установленное время перемешивания — общего и «сухого»), выпуск готовой смеси. Рабочие органы смесителя приводятся в движение пневматической системой. В связи с этим смеситель снабжен компрессорной установкой. Изменение состава асфальтобетонной смеси может быть осуществлено в течение 30—60 с. Конструкция смесителя позволяет при необходимости перейти на ручное управление всеми операциями, включая дозирование материалов. Машинист смесителя работает в закрытой кабине, оборудованной пультом управления.
Выпускаемый в последнее время смеситель ДС-35А является модернизированным вариантом смесителя ДС-35. Основными отличительными особенностями этого смесителя являются: увеличенный сушильный барабан; более эффективная пылеулавливающая установка, включающая наряду с сухой и мокрую очистку газов: более надежная конструкция топливной установки. Производительность рассматриваемых смесителей одинаковая (25—30 т/ч).
Особого внимания требует организация и размещение складов для поступающих на завод минеральных материалов. Склады готовых минеральных материалов необходимо располагать возможно ближе к асфальтобетонным машинам, а материалов, требующих предварительной обработки, — к соответствующим цехам. Склады привозных материалов следует располагать на прирельсовых площадках вдоль железнодорожных путей. Длина участка пути, являющаяся одним из измерений территории склада, назначается в зависимости от потребного количества материала и интенсивности его поступления. Фронт разгрузки должен допускать одновременную установку наибольшего количества железнодорожных вагонов.
Железнодорожные подъездные пути, предназначенные для приемки каменных материалов и песка, целесообразно располагать на эстакадах или насыпях. Это облегчает разгрузку вагонов и дает возможность быстрей очищать железнодорожные пути от прибывших материалов.
Щебень и песок содержат обычно на открытых площадках, которые должны быть заранее подготовлены и хорошо спланированы. Для уменьшения потерь материалов желательно площадки предварительно покрыть цементо- или асфальтобетоном.
Площадь для хранения материалов устанавливается в зависимости от способа транспортирования материала. Например, при доставке на завод песка автомобилями высота штабеля может быть доведена до 8—10 м за счет въезда автомобилей по передвижному дощатому настилу, укладываемому непосредственно на песок. Если щебень складируется в штабеля при помощи транспортеров, то высота штабелей также может быть доведена до 8—10 м. Вопрос о величине запасов, а следовательно, и о площадях для их хранения должен решаться применительно к каждому конкретному случаю.
Минеральный порошок, как правило, хранят в закрытых складах. Для предохранения от слеживания минерального порошка желательно отсыпку штабеля производить при помощи транспортеров или шнеков. Не следует допускать заезд автомобилей на штабель, так как это способствует уплотнению и слеживанию минерального порошка.
Битумохранилище следует устраивать у железнодорожных путей, а при наличии водного пути — у речной пристани. Если территория завода располагается на косогоре со значительной разностью отметок, битумохранилище целесообразно разместить в верхней части площадки, а битумоплавильную установку заглубить, с тем чтобы обеспечить возможность подачи битума самотеком. Все оборудование завода, а также склады материалов должны быть расположены так, чтобы была обеспечена наименьшая дальность внутризаводского транспортирования и не было встречных перевозок. Выбор способа внутризаводского транспортирования зависит от мощности и условий расположения завода, а также от наличного оборудования.
Как указывалось ранее, асфальтобетонные смеси получают путем смешения минеральных материалов (щебня, песка, минерального порошка) и вяжущего (битума в горячем состоянии).
Для получения асфальтобетонных смесей с необходимыми физико-механическими свойствами на асфальтобетонных заводах осуществляют систематический контроль как за качеством исходных материалов, так и за правильной технологией приготовления асфальтобетонных смесей. Для асфальтобетонных смесей следует применять щебень, получаемый дроблением массивных горных пород, валунного камня, крупного гравия в соответствии с требованиями ГОСТ 8267—75 и 8268—74. Щебень для асфальтобетона, применяемого в верхнем слое покрытия, не должен содержать зерен слабых и выветрелых пород более 10%, в нижнем слое— 15%.
Содержание зерен пластинчатой (лещадной) и игловатой формы (% по массе) в щебне для верхнего слоя асфальтобетонных покрытий не должно превышать:
Количество пылевидных, илистых и глинистых частиц, определяемых отмучиванием, не должно превышать: в щебне из осадочных карбонатных пород — 2%, в щебне из прочих горных пород — 1%, при этом содержание глины в виде комков не должно превышать 0,25%. Щебень не должен содержать посторонних загрязняющих примесей. Не допускается применять для асфальтобетонных смесей щебень из глинистых (мергелистых) известняков, глинистых песчаников и глинистых сланцев.
Для приготовления асфальтобетонных смесей применяют пески: природные нефракционированные и фракционированные, отвечающие требованиям ГОСТ 8736—77.
В щебенистых асфальтобетонных смесях, предназначенных Для устройства покрытий с шероховатой поверхностью, используют дробленый песок из изверженных или метаморфических (некарбонатных) горных пород или из гравия прочностью не ниже прочности породы или гравия, из которых получен щебень. Количество пылевидных, глинистых и илистых частиц, определяемых отмучиванием, не должно превышать 3% в природном и 5% в дробленом (неактивированном) песке, в том числе глины не должно быть более 0,5%.
Минеральный порошок для асфальтобетонных смесей получают тонким измельчением (размолом) карбонатных горных пород — известняков, доломитов, доломитизированных известняков, известняков-ракушечников, битуминозных известняков и доломитов и других карбонатных горных пород, а также основных металлургических шлаков.
Для повышения качества асфальтобетона рекомендуется применять преимущественно активированные минеральные порошки, получаемые размолом карбонатных горных пород, совместно с активирующим материалом. В качестве вяжущих материалов при приготовлении асфальтобетонных смесей применяют нефтяные дорожные вязкие битумы марок БНД-40/60, БНД-60/90, БНД-90/130, БНД-130/200, БНД-200/300 (ГОСТ 11954—66), нефтяные дорожные жидкие битумы, густеющие со средней скоростью, марок СГ-15/25, СГ-25/40, СГ-40/70, СГ-70/130, СГ-130/200 и медленногустеющпе марок МГ-25/40, МГ-40/70, МГ-70/130, МГ-130/200. В необходимых случаях, особенно при строительстве покрытий осенью и весной, рекомендуется применять добавки поверхностноактивных веществ (ПАВ) и активаторов в соответствии с ВСН 59—68.
Применение поверхностно-активных веществ при приготовлении асфальтобетонных смесей способствует:
- улучшению сцепления битума с сухой и влажной поверхностью минеральной части асфальтобетонных смесей, если сцепление смеси щебня, песка и минерального порошка (в соотношениях, принятых для данного состава асфальтобетона) ниже оценки «хорошо»;
- повышению производительности смесителей и улучшению показателей технологического процесса приготовления асфальтобетонной смеси (уменьшение температуры нагрева минеральных материалов и смеси, увеличение степени обволакивания битумом поверхности минеральных частиц, сокращение длительности перемешивания);
- улучшению транспортабельности, удобоукладываемости и уплотняемости смеси;
- адсорбционной активации поверхности минеральных материалов (порошка, песка, щебня);
- ускорению формирования асфальтобетонного покрытия, устраиваемого с битумами малой вязкости, и замедлению старения битумов высокой вязкости.
Режим приготовления должен обеспечивать однородность асфальтобетонной смеси, которая достигается применением одних и тех же исходных материалов, точным дозированием их, соблюдением заданной температуры и режима перемешивания минеральных материалов с битумом. Песок и щебень нагревают до такой температуры, чтобы смесь этих материалов с холодным минеральным порошком (поступающим из бункера в смеситель, минуя сушильный барабан) обеспечивала получение асфальтобетонной смеси с температурой в заданных пределах. Соблюдение заданного температурного режима достигается регулированием работы форсунки, а также регулированием потока материалов, проходящих через сушильный барабан.
После сортировки горячих минеральных материалов на соответствующие фракции (обычно 0—5, 5—15, 15—25 или 15—35 мм) их дозируют. Точность дозирования компонентов должна быть для битума ±1,5% от его массы, для песка, щебня и минерального порошка ±3% от массы соответствующего материала. Несоблюдение точности дозирования компонентов при приготовлении смесей не позволяет получить поверхность покрытия однородной шероховатости и требуемой плотности.
Продолжительность перемешивания горячей или теплой песчаной асфальтобетонной смеси (включая и «сухое» перемешивание) составляет 60—75 с, мелко- и среднезернистой — 45—60 с, крупнозернистой — 20—30 с. Продолжительность «сухого» перемешивания (без битума) составляет 1/3—1/4 от общего времени перемешивания. Применение активированных минеральных порошков или добавок ПАВ позволяет сократить продолжительность перемешивания асфальтобетонных смесей на 15—20%.
Повышению качества асфальтобетона способствует и определенная последовательность смешения минеральных компонентов с битумом. При смешении всей минеральной смеси с битумом в силу высокой адсорбционной способности минерального порошка (обусловленной развитой удельной поверхностью) его зерна в наибольшей степени обрабатываются битумом, что создает хорошие условия обработки битумом более крупных зерен — песка и щебня. В связи с этим представляется рациональной такая последовательность смешения. Вначале в смеситель загружают песок и щебень, одновременно подают туда всю порцию битума. В данном случае обработка минеральных зерен материалов осуществляется в условиях некоторого избытка битума, что способствует более полному покрытию битумом поверхности зерен. Затем в смеситель вводится требуемое количество минерального порошка и продолжается перемешивание до получения однородной смеси.
Температура готовой асфальтобетонной смеси, укладываемой в горячем состоянии, при выпуске из смесителя должна быть в пределах 140—170° С. Температура смеси, содержащей поверхностноактивные вещества, должна быть в пределах 120—140° С. Транспортируют готовую асфальтобетонную смесь к месту укладки автомобилями-самосвалами. Перед нагрузкой смеси дно и стенки кузова автомобиля-самосвала должны быть очищены и смазаны тонким слоем нефти, масла или мыльного раствора. На каждый отправляемый автомобиль с асфальтобетонной смесью выдается соответствующий паспорт.