Расчётно-графическая работа
на тему:
«Технологическая схема и описание производства асфальтобетона и битума»
ОДЕССА – 2010
1.Технологическая схема и описание производства асфальтобетона
Дороги с твердым покрытием имеют асфальтобетонную или цементобетонную поверхность, которая сочетает грузонесущие свойства с соответствующим показателям сопротивления скольжению и износу, непроницаемости и долговечности.
Асфальтобетоном называют материал, который получают после уплотнения асфальтобетонной смеси, приготовленной в смесителях в нагретом состоянии щебня или гравия, песка, минерального порошка и битума в рационально подобранных соотношениях. Если вместо битума применяют дёготь или полимер, то соответственно материал называют дёгтебетон или полимербетон.
Асфальтобетонные смеси являются основным видом битумоминеральных смесей. Существует большое количество смесей, которые различаются по крупности и количеству щебня, содержанию природного или дроблёного песка, количеству минерального порошка, вязкости битума. В результате получают смеси с различной структурой, которая и обеспечивает сопротивление покрытий эксплуатационным воздействиям. Смеси с большим содержанием щебня имеют скелет из каменных частиц, который воспринимает основную механическую нагрузку. Смеси, состоящие из минерального порошка, песка и битума, представляют собой асфальтовый раствор, их механические свойства определяются главным образом вязкостью битума. Чем меньше в смеси скелетообразующих частиц, тем выше должна быть вязкость битума.
95% автомобильных дорог строятся с асфальтобетонным покрытием, так как имеет ряд преимуществ над другими покрытиями. Главное отличие асфальтобетона от бетонов на минеральных вяжущих заключается в его термопластичности, т.е. размягчении и снижении прочности до 0,8–1,0 МПа в жаркие летние дни, когда температура покрытия поднимается до +50°С, и повышении твёрдости и прочности до 10,0–15,0 МПа при отрицательной температуре в зимнее время года.
Гранулометрический состав асфальтобетонной смеси определяет содержание пор в минеральной части асфальтобетона, которое в свою очередь определяет количество битума в смеси и взаимосвязано с остаточной пористостью. Оптимальная остаточная пористость взаимосвязана с вязкостью связующего вещества и комплексом эксплуатационных факторов – транспортных, атмосферных, климатических. Например, при маловязком разжиженном битуме необходима высокая пористость асфальтобетона, обеспечивающая быстрое испарение лёгких фракций из битума и как следствие повышение сопротивления эксплуатационным факторам.
Комплекс эксплуатационных факторов влияет также на выбор марки битума. В холодном климате надо применять битум с меньшей вязкостью, чем жарком. Тяжелое движение транспортных средств диктует применение высоковязкого битума.
Асфальтобетон используется для устройства нижних и верхних слоев дорожных покрытий магистральных улиц, конструктивных слоев дорожной одежды, развязок, мостов, спусков эстакад общегородского назначения, ямочного ремонта, площадок под стоянку легковых и грузовых автомобилей, внутридворовых площадок и дорог, тротуаров и дорожек.
Структурообразование горячей асфальтобетонной смеси завершается сразу после укладки и остывания. Для формирования структур асфальтобетона из холодных смесей его необходимо выдерживать определенное время перед открытием движения автотранспорта. К основным свойствам асфальтобетона относят прочность, водостойкость, износостойкость, сдвигоустойчивость. Следует отметить, что названные свойства асфальтобетона в значительной мере зависят от температуры. Так, если при температуре 20°С горячий асфальтобетон имеет предел прочности при сжатии не менее 2,2 МПа, что вполне достаточно для восприятия напряжений, возникающих в эксплуатируемом покрытии, то с повышением температуры до 50 °С прочность снижается до 1,0 МПа. Естественно, при снижении температуры сопротивление сжатию возрастает, а при отрицательных температурах 15–25°С его прочность становится соизмеримой с прочностью цементного бетона. При нормальных температурах асфальтобетон хорошо сопротивляется ударным и истирающим воздействиям, например, его годовой износ не превышает 1,5 мм. Асфальтобетон обладает хорошей водостойкостью, а его коэффициент размягчения обычно не менее 0,9. Однако по сравнению с цементным бетоном асфальтобетон обладает меньшей сдвигоустойчивостью, особенно (при повышенных температурах вследствие высокой пластичности). Этот недостаток асфальтобетона приводит к появлению волн и наплывов в покрытии чаще на участке торможения. При отрицательных температурах вследствие весьма низкой пластичности асфальтобетон проявляет хрупкость, что приводит к появлению трещин и выколов в покрытии. Крупнозернистые асфальтобетоны используют в нижних слоях многослойных дорожных покрытий, средне- и мелкозернистые – для верхнего слоя покрытий. При интенсивном движении предпочтение отдают мелкозернистым асфальтобетонам. Песчаные асфальтобетоны используют для покрытий тротуаров, полов промышленных зданий, плоских кровель и гидроизоляции.
Асфальтобетонные смеси (горячие и холодные) изготавливают на стационарных или передвижных асфальтобетонных заводах (АБЗ). Стационарные строятся там, где имеется постоянная потребность в асфальтобетонных смесях – в городах, у крупных транспортных узлов. Передвижные АБЗ создают при строительстве или реконструкции магистральных автомобильных дорог.
Удалённость завода от места укладки горячей или тёплой смеси определяют продолжительностью её транспортирования, которая не должна превышать 1,5 часа. 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 расчётами.
Выбор площадки для АБЗ определяется из условий наименьшего расстояния транспортирования готовой смеси и исходных материалов, наличия железнодорожных и водных путей и других условий. Наилучшее место для размещения АБЗ выбирают на основе технико-экономических изысканий. Современный уровень развития техники позволяет полностью механизировать производство асфальтобетонных смесей на АБЗ.
Поступающие на завод минеральные материалы выгружают на специальные площадки, которые должны иметь твёрдое 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.
Асфальтобетонную смесь приготавливают, 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 асфальтосмесителях 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 называется турбулентной.
В нашей стране асфальтобетонные смеси изготавливают в основном по традиционной технологии в смесителях периодического действия.
Холодный влажный песок и щебень подаются со склада в бункера агрегата питания 10 с помощью погрузчиков. Из бункеров агрегата питания холодный и влажный песок и щебень непрерывно подаются с помощью питателей в определённых пропорциях на сборный ленточный конвейер, расположенный в нижней части агрегата питания. Со сборного конвейера материал поступает на наклонный ленточный конвейер, который загружает холодные и влажные песок и щебень в барабан сушильного агрегата 9. В 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 осаждённая 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 подаёт их в сортировочное устройство смесительного агрегата 8. Сортировочное устройство разделяет материалы на фракции по размерам зёрен и подаёт их в бункеры для горячего материала. Из этих бункеров песок и щебень различных фракций поступают в дозаторы, а оттуда в смеситель 6.
Минеральный порошок поступает из агрегата минерального порошка 7, в состав которого входит оборудование для хранения и транспортирования этого материала. С помощью дозатора, установленного на агрегат минерального порошка, обеспечивается заданное содержание порошка в смеси. Из дозатора порошок подаётся в смеситель шнеком.
Битум, разогретый в хранилище до жидкотекучего состояния, с помощью нагревательно-перекачивающего агрегата подаётся 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.