4 ПРАВИЛА ПРОИЗВОДСТВА РАБОТ
4.1 Размещение и организация асфальтобетонных заводов
Асфальтобетонные смеси готовят на асфальтобетонных заводах (АБЗ) в асфальтосмесительных установках принудительного действия.
В зависимости от схемы размещения АБЗ подразделяют на прирельсовые (припирсовые), расположенные около железнодорожных станций, пристаней или портов, и притрассовые, находящиеся вблизи объектов строительства (дорог). Прирельсовые обычно совмещают с базой снабжения материалами, притрассовые снабжаются материалами с прирельсовых (припирсовых) баз.
По способности к передислокации АБЗ делятся на передвижные (мобильные), полустационарные и стационарные. Передвижные АБЗ работают на одном месте не более 1 сезона, полустационарные - 1-2 сезона, стационарные - более 2-х сезонов. При строительстве внегородских автодорог экономически наиболее целесообразно использовать притрассовые передвижные АБЗ при двух-трех передислокациях в течение строительного сезона.
Место расположения АБЗ устанавливают после технико-экономического обоснования по условиям доставки асфальтобетонной смеси к месту укладки с требуемой температурой. Наиболее рациональным является вариант выбора высокопроизводительного передвижного АБЗ, располагаемого вблизи начала устройства покрытия при двух-трех передислокациях в течение сезона.
Технология работ по приемке материалов, складированию и внутризаводской транспортировке должна исключать смешение или загрязнение материалов.
На прирельсовых базах щебня и песка разгружают, как правило, в подрельсовые приемные устройства, складируют эти материалы на подготовленных площадках со специальными ограждениями, препятствующими смешению различных фракций.
Минеральный порошок разгружают из железнодорожных вагонов или цементовозов пневмотранспортом на склады силосного типа прирельсовой базы или в расходные емкости АБЗ.
Типовые склады минеральных материалов вместимостью 50, 25 и 12,5 тыс. куб. м имеют подрельсовые бункера на один или два вагона, радиально-штабелирующий конвейер или эстакаду. Типовые склады минерального порошка представляют собой силосы, вмещающие 1000, 2000 и 4000 т.
Битум из бункерных полувагонов или цистерн выгружают так, чтобы исключить его обводнение и загрязнение. Типовые хранилища битума прирельсового типа могут иметь емкость, кратную 500 т (1×500, 2×500, 3×500 и т.д.).
Для хранения битума на прирельсовых АБЗ используют хранилища закрытого типа, оборудованные устройствами для нагрева битума до текучего состояния и перекачивания его в битумные котлы.
На притрассовых АБЗ хранилища битума не устраивают. Горячий и обезвоженный битум доставляют туда с прирельсовых баз снабжения автобитумовозами и выгружают в рабочие котлы.
Зарубежные модели АБЗ в зависимости от условий контракта могут оснащаться частичным или полным комплектом устройств, включая оборудование для складирования и внутризаводской транспортировки материалов, а также устройства для введения добавок.
Теплоснабжение АБЗ осуществляется от внешних источников и только при невозможности этого сооружают собственные котельные установки, работающие на мазуте или природном газе.
Электроснабжение АБЗ следует проводить с использованием блочной (модульной) схемы компоновки электрооборудования.
На территории АБЗ должны размещаться (целесообразно в блочной компоновке) здания или помещения конторы, лаборатории, склада и весовой. Для притрассовых АБЗ могут быть использованы типовые модули контейнерного типа для строительно-монтажных организаций.
Стационарные заводы могут оснащаться типовым набором служебно-бытовых зданий.
Территория АБЗ (особенно в пределах городской черты) должна иметь твердое покрытие.
В состав АБЗ необходимо включать комплекс очистных сооружений. Новые АБЗ организуются в соответствии с Генеральным планом, их размещение и компоновка определяются на основании технико-экономического сравнения вариантов.
4.2 Технологическое оборудование АБЗ
Современный АБЗ представляет собой автоматизированное, энергоемкое и экологически небезопасное предприятие.
АБЗ оснащаются компьютерными системами управления, системами подогрева материалов, газо- и пылеочистки, дробильно-сортировочными устройствами, комплексными системами дозировки компонентов смеси, специальным оборудованием для ввода разного рода добавок и переработки старого асфальта.
4.2.1 Типы асфальтобетонных заводов
По принципу работы асфальтосмесительные установки АБЗ делятся на установки периодического и непрерывного действия.
4.2.1.1 Установки периодического действия различной производительности, работающие по традиционной схеме, являются наиболее распространенными в дорожной отрасли (до 90 %) и выполняют следующие операции:
- предварительная сушка и нагрев минеральных материалов в сушильном барабане;
- дозирование горячих компонентов и холодного минерального порошка в смеситель;
- «сухое» перемешивание - дозирование горячего битума;
- окончательное «мокрое» перемешивание;
- выгрузка готовой смеси в автосамосвалы или в накопительный бункер.
Основной недостаток установок - существенное загрязнение окружающей среды.
4.2.1.2 Установки периодического действия включают следующие основные узлы и агрегаты:
- агрегат питания, состоящий, как правило, из 4-5 бункеров для холодных минеральных материалов, дозаторов предварительного дозирования и ленточных транспортеров;
- сборный транспортер;
- загрузочный транспортер;
- сушильный барабан;
- смесительный агрегат, содержащий конвейер горячих минеральных материалов (горячий элеватор), систему грохотов над бункерами отдельных фракций горячего щебня и песка, дозатор этих материалов, дозатор битума, дозатор холодного минерального порошка и мешалку;
- накопительный бункер-термос;
- отдельная расходная емкость минерального порошка с линией его подачи к смесителю;
- установка нагрева битума с линией подачи к смесителю;
- дополнительная установка для подготовки и подачи добавок и ПАВ;
- центральный пульт управления установкой.
4.2.2 Установки непрерывного действия барабанного типа отличаются тем, что операции нагрева материалов и смешения совмещаются в одном агрегате-барабане. Перед загрузочным конвейером устанавливается весовое устройство с тахометрическим датчиком для влажных холодных материалов. Установка оборудуется системами дозировки и ввода минерального порошка и битума непосредственно в барабан-смеситель.
Смесители непрерывного действия барабанного типа могут быть с принудительным или свободным перемешиванием.
Первые работают по схеме: предварительное дозирование холодных минеральных компонентов, перемешивание с нагретым битумом, доведение до технологической температуры и перемешивание в барабане-смесителе. Основное их преимущество - беспыльная технология, основной недостаток - низкая производительность.
Смесители свободного перемешивания работают по схеме: дозирование влажных холодных минеральных материалов, просушивание, нагрев и перемешивание в барабане-смесителе с горячим битумом.
Преимущество этой технологии - высокая (до 600 т в час) производительность, низкая энергоемкость; главный недостаток - потребность в узких фракциях щебня. Установки непрерывного действия используются в настоящее время в незначительных масштабах.
Основная номенклатура современных смесительных установок периодического действия включает:
- отечественные установки мобильного типа Д-185 производительностью 40-45 т/ч;
- установки стационарного типа Д-168 производительностью 130-150 т/ч, обеспечивающие очистку до 99 % отходящих газов;
- установки стационарные и мобильные марок «Bernardi» и «Marini»;
- установки фирм «WIBAU» и «Teltomat - 100» или «Teltomat - 240» производительностью от 50 до 160 т/ч с традиционной системой пылеудаления;
- установки фирм «Машинери», «Эрмон» и др.
Кроме того, в эксплуатации находятся старые отечественные установки марок Д-117, Д-158, Д-508, Д-645 и др.
4.3 Приготовление асфальтобетонных смесей
4.3.1 Подготовка завода к работе
Асфальтобетонный завод (АБЗ) должен работать в соответствии с технологическим регламентом, разработанным применительно к данному заводу.
Технологический регламент включает сведения об установке: тип, марка, производительность, тип топлива, количество компонентов и фракций минеральных материалов, схема работы АБЗ, схемы размещения складов материалов на территории завода, способы их транспортировки (подачи) к установке, типы составов смесей и рецепты, которые могут меняться в зависимости от изменения исходных материалов, способы контроля на различных стадиях приготовления асфальтобетонных смесей.
Генеральный план завода включает схемы размещения установки, складов исходных материалов, внутризаводских коммуникаций, конторы, подсобных и бытовых помещений, заводской лаборатории и весовой.
Подготовка завода включает проверку соблюдения технологического регламента, регулярные проверки целостности сит горячих грохотов, уплотнения затворов дозирующих устройств, периодические метрологические проверки и аттестацию дозирующих устройств, весов, отработку заданных рабочих рецептов асфальтобетонных смесей и при необходимости их корректировку.
4.3.2 Технология приготовления асфальтобетонных смесей
Технологический цикл работы АБЗ включает следующие операции: подготовку завода к работе, подвозку, разгрузку, складирование минеральных компонентов смеси и битума, внутризаводскую транспортировку материалов к смесительной установке, подготовку материалов к смешению (сушка, обезвоживание, нагрев до технологических температур), дозирование компонентов смеси, приготовление смеси, выгрузку готовой смеси в автосамосвалы, накопительный бункер или на склад (холодные смеси), отправку потребителям.
4.3.2.1 Доставка, разгрузка, складирование и хранение битума и минеральных материалов. Битумное хозяйство
Битум на АБЗ доставляют по железной дороге в специальных вагонах-бункерах или цистернах или автотранспортом в автогудронаторах. Разгрузку битума производят в закрытое битумохранилище для обезвоживания и нагрева или сразу в рабочие емкости (котлы). Битум должен храниться при температуре, обеспечивающей перекачку насосом. Целесообразно нагревать битум масляным теплоносителем во избежание его закоксовывания в емкостях при более «жестких» способах нагрева. Битум в расходных емкостях (котлах) доводят до рабочих температур, при этом продолжительность нахождения битума при рабочих температурах в котле не должна превышать одну смену. В противном случае температура должна быть понижена до +80 °С, и битум выработан через 1 сутки.
Смешение битума разных марок, поставляемых с разных заводов или нефтебаз, запрещается. Если это произошло, необходимо нагреть смесь до рабочей температуры, тщательно перемешать (путем циркуляции), после чего определить свойства и марку полученного битума. На современном АБЗ должна быть установка для хранения битума и введения в него различных добавок, в т.ч. адгезионных, добавок полимеров (резины, каучуков), различных присадок. Добавки вводятся в битум в количестве от 0,3 до 5 % по массе.
В составе таких установок должны быть емкость (или склад) для хранения добавок, емкости (цистерны) для растворителей и битума, рабочая емкость для приготовления вяжущего. Приготовление вяжущего ведется за счет перемешивания с помощью лопастной мешалки в рабочей емкости или за счет циркуляции в замкнутом цикле системы.
Щебень и песок предпочтительно хранить на закрытых складах или крытых площадках с твердым покрытием, лучше в отдельных отсеках. При хранении на открытых площадках в штабеле широкой фракции щебня от 5 до 40 мм (особенно при высоте штабеля более 3 м) возможно расслоение смеси, когда крупный щебень скатывается и собирается на периферии штабеля, а при заборе погрузчиком происходит переполнение отдельных бункеров агрегата питания.
Для уменьшения расслоения штабели следует укладывать высотой не более 3 м несколькими конусами. При заборе материала фронтальным погрузчиком необходимо соблюдать правила работы погрузчика. Аналогичные правила относятся и к складированию старого асфальтобетона (САБ).
4.3.2.2 Тарирование питателей и весовых устройств смесительной установки
Работы по тарированию оборудования проводятся до начала серийного выпуска смесей и заключаются в регулировке и согласовании работы заслонок питателя и скорости ленточного конвейера в зависимости от заданного рецепта смеси во избежание переполнения отдельных горячих бункеров. Детали операции тарирования приводятся подробно в документации фирмы-изготовителя на асфальтосмесительную установку.
4.3.3 Предварительное дозирование холодного щебня и песка (работа агрегатов питания)
На предварительное дозирование материалы подают фронтальным погрузчиком или ленточными транспортерами.
Принципы работы агрегата питания (АП) в установках периодического и непрерывного действия одинаковы. На современных установках АП состоят из 3-5 бункеров, питателя, сборного конвейера и загрузочного транспортера. Для удаления негабаритного щебня и посторонних включений над бункером щебня или перед сборным транспортером устанавливают решетки или грохоты. В современных установках ленточные питатели устанавливают под бункерами, которые регулируют подачу материалов в заданных соотношениях двумя способами: положением заслонки или скоростью ленты транспортера, подающего материалы на сборный транспортер. Для предотвращения налипания мокрого материала на ленту сборного транспортера сначала следует подавать щебень, затем песок.
В установках непрерывного действия перед загрузочным конвейером устанавливают взвешивающее устройство влажных материалов.
4.3.4 Просушивание и нагрев минеральных компонентов смеси в установках периодического действия
Предварительно дозированные холодные и влажные материалы загрузочным конвейером подаются в сушильный барабан. Конструкции сушильных барабанов принципиально одинаковы и отличаются только деталями. Просушивание и нагрев материалов происходит в них пламенем газовой струи или мазута. Температура нагрева и влажность материалов на выходе нормируется ГОСТ 9128-97*. Перегрев материалов не допускается, т.к. при смешивании с битумом это приводит к ускоренному старению последнего. Следует учитывать, что повышение влажности поступающих в барабан материалов на 1 % ведет к перерасходу горючего примерно на 10 %, и наоборот.
При отработке рабочих рецептов смеси следует помнить, что при выходе из сушильного барабана материалы частично меняют зерновой состав за счет частичного дробления щебня и выдувания пылевидных фракций - от 0,5 до 1,5 % по сравнению с лабораторными подборами.
После нагрева щебень и песок через ковшовый элеватор подаются через систему виброгрохотов на разделение по фракциям в горячих бункерах смесительной установки.
На установках зарубежного производства сита в виброгрохотах могут быть различных форм и размеров, что затрудняет работу с рецептами, рассчитанными на круглые отверстия отечественных сит. В таблице 2 приведены данные по переходу от квадратных сит к круглым.
Таблица 2
Соотношения размеров сит с квадратными и круглыми отверстиями
Размер сита, мм
|
Размер сита, мм
|
Квадратное
|
Круглое
|
31,5
|
40,0
|
28,0
|
35,0
|
24,0
|
30,0
|
20,0
|
25,0
|
16,0
|
20,0
|
12,0
|
15,0
|
8,0
|
10,0
|
4,0
|
5,0
|
Для поддержания стабильности состава выпускаемой смеси важны правильная регулировка и проверка состояния грохотов. В противном случае наблюдается «вынос» материала более крупных фракций в соседние бункеры, нарушение заданного состава и соотношения компонентов смеси.
Подготовленные горячие минеральные компоненты последовательно по фракциям дозируются из бункеров в весовой бункер-дозатор, туда же дозируют холодный минеральный порошок.
Одновременно битум при рабочей температуре подается из рабочей емкости в отдельное дозирующее устройство. Точность дозирования компонентов минеральной части смеси должна быть не менее ±3 % , битума и минерального порошка - ±1,5 %.
4.3.5 Перемешивание асфальтобетонных смесей в установках периодического действия
Из весового бункера-дозатора минеральные материалы подаются в смесительный агрегат (мешалку).
В большинстве отечественных и зарубежных установок конструкции мешалок двухвальные с противовращением. Емкость их колеблется от 600 до 3000 кг. Эффективность работы мешалки обеспечивается точностью дозировки минеральных компонентов и битума, последовательностью подачи минеральных компонентов, оптимальным заполнением мешалки, оптимальным температурным режимом и временем перемешивания компонентов смеси.
Последовательность подачи материалов, как правило, следующая:
- сначала подают горячие щебень и песок, затем холодный минеральный порошок и после него битум. Излишняя загрузка мешалки приводит к «зависанию» и недостаточному перемешиванию материалов в верхней части мешалки, малая загрузка также не дает эффективного перемешивания.
Оптимальная эффективная зона перемешивания равна диаметру валов мешалки. Время перемешивания складывается из двух этапов: «сухого» и «мокрого» перемешивания. Так называемое «сухое перемешивание» происходит после подачи на горячие щебень и песок холодного минерального порошка, и минеральный порошок подогревается до рабочей температуры перемешивания. На втором этапе в мешалку подают битум и завершают перемешивание, называемое иногда «мокрым».
Режим работы мешалки (температура и время сухого и мокрого перемешивания) следует уточнять для каждого типа смеси и вида установки путем выполнения пробных замесов до начала серийного выпуска смеси. Ориентировочное время перемешивания смеси в смесительных установках отечественного производства составляет 60-75 с для песчаных смесей, и 45-60 с мелкозернистых. В установках зарубежного производства это время меньше в 1,5-2 раза. При этом продолжительность «сухого» перемешивания в зависимости от типа и мощности мешалки составляет от 5 до 15 с, а «мокрого» (включая подачу битума) - 20-30 с.
Общее время цикла включает также открытие и закрытие нижних заслонок мешалки и выгрузку смеси (≈ 7 с). Увеличение времени «сухого» перемешивания может привести к расслоению смеси. В то же время не допускается увеличение времени «мокрого» перемешивания, что часто происходит из-за отсутствия бункера-накопителя или задержек автомобилей на выгрузку смесей.
Температурный режим приготовления стандартных смесей нормируется в соответствии с ГОСТ 9128-97* (см. таблицу 3). При применении ПАВ и других добавок, как правило, необходимо снижать температуру нагрева минеральных материалов в сушильном барабане и температуру приготовления смеси на 15 - 20 °С.
Применение ПБВ (полимербитумных вяжущих), наоборот, требует повышения температуры приготовления смеси на 10 - 20 °С для лучшей удобоукладываемости смеси.
После окончания перемешивания готовая смесь выгружается через нижнюю заслонку в кузов автомобиля-самосвала или скиповым подъемником (тележкой) направляется в бункер-накопитель (бункер-термос), из него - в автосамосвалы.
Таблица 3
Температура нагрева битума, минеральных материалов и смеси при выпуске из смесителя
Марка битума
|
Температура, °С,
|
Битум, поступающий в мешалку
|
Мин. материалы при выходе из сушильного барабана
|
Асфальтобетонная смесь при выпуске из смесителя
|
БН 40/60
|
140-150
|
175-185
|
150-160
|
БНД 60/90 БН 60/90
|
135-145
|
170-180
|
145-155
|
БНД 90/130 БН 90/130
|
130-140
|
165-175
|
140-150
|
БНД 130/200 БН 130/200
|
120-130
|
155-165
|
130-140
|
БНД 200/300 БН 200/300
|
110-120
|
145-155
|
120-130
|
МГ 130/200 МГО 130/200
|
90-110
|
125-145
|
100-120
|
СГ 130/200
|
80-100
|
115-135
|
90-110
|
МГ 70/130 МГО 70/130
|
80-90
|
115-125
|
90-100
|
СГ 70/130
|
80-90
|
110-125
|
80-100
|
4.3.6 Работа установки непрерывного действия барабанного типа
В системах с параллельной подачей минерального материала движение материала в сушильно-смесительном барабане совпадает с направлением потока горячих газов горелки, которая располагается в верхней части барабана. Для подачи материала в барабан используют или загрузочный лоток, расположенный над горелкой, или транспортер, находящийся под горелкой. Просушиваемые и подогреваемые щебень и песок продвигаются во вращающемся барабане вдоль лопастей на его стенках под действием силы тяжести. Битум впрыскивается через расходомер в нижней части барабана. Перед этим в барабан дозируют минеральный порошок и по отдельной линии циклонную пыль. Существуют модели установок с разделением барабана на сушильную и смесительную секции. Система пыле- газоочистки в таких установках аналогична системам установок периодического действия. В некоторых моделях используют отдельную линию для подачи старого асфальтобетона в барабан. Готовая смесь из барабана подается на транспортер (скребковый конвейер, ленточный транспортер или ковшовый элеватор) и оттуда в бункер-накопитель для разгрузки в автосамосвалы.
В системах с противоточной подачей материалов, конструктивно отличающихся только расположением горелки в конце барабана, щебень и песок просушиваются, двигаясь навстречу струе горячих газов, а дозирование битума и смешивание производится в отдельной секции барабана за горелкой, в который подают на горячие компоненты смеси и минеральный порошок. Существуют модели установок второго типа называемые «барабан в барабане», в которых просушивание и нагрев материалов происходят во внутреннем барабане, а подача минерального порошка и битума и смешивание осуществляется во внешнем барабане, снабженном системой лопастей. При этом внешний барабан остается неподвижным, а материалы смешиваются в нем лопастями при движении снизу вверх. В установках этого типа подача минерального порошка происходит двумя способами: или на сборный конвейер вместе с другими минеральными материалами, или непосредственно в барабан (до и после подачи битума). Предпочтительнее второй способ, т.к. при этом вместе с горячими газами не выдуваются частицы минерального порошка. Горелки таких установок работают на различных видах топлива: газообразное, жидкое или твердое. Газовое топливо является наиболее экологически чистым.
В целом эффективность работы установок такого типа определяется конструкцией барабана, формой лопастей, углом наклона барабана, плотностью потока минеральных материалов, оптимальной температурой газовой горелки, способами подачи минерального порошка и битума.
4.3.7 Хранение готовых горячих асфальтобетонных смесей в бункерах-накопителях
Бункер-накопитель на АБЗ является временным складом, позволяющим повысить ритмичность работы завода и сократить время загрузки смеси в автосамосвалы.
Бункеры-накопители готовой асфальтобетонной смеси могут иметь одну, две или четыре секции в зависимости от мощности асфальтосмесительной установки. Время нахождения смеси в бункерах не должно превышать 1,5 ч во избежание снижения качества смеси (для смесей типа «А»), а для других типов смеси - 0,5 ч. При использовании добавок ПАВ, активированного порошка, полимерных и др. время хранения увеличивается соответственно до 1-2 ч. Смеси, приготовленные с использованием битума марки БНД 40/60, не следует хранить в бункерах-накопителях. Форма бункера может влиять на расслоение смесей, в особенности содержащих крупный щебень. Для уменьшения расслаиваемости смесей используют специальные щитки-отражатели, отсекатели или вращающиеся лотки. Можно применять промежуточные бункера меньшего размера, чем основной бункер.
Не допускается заполнение бункера-накопителя при открытых выгрузочных заслонках. Не допускается также оставлять смесь в бункере после рабочей смены.
4.3.8 Хранение и транспортирование холодных асфальтобетонных смесей
Холодные асфальтобетонные смеси после приготовления транспортируют на склад, расположенный на территории АБЗ или на трассе, и размещают на площадках, хорошо спланированных и обеспеченных водоотводом.
Перед складированием в штабель смеси охлаждают до температуры 30-40 °С путем перекидывания фронтальным погрузчиком или экскаватором. Высота штабеля для хранения холодных смесей не должна превышать 2 м.
Исключение составляют смеси с показателем слеживаемости не более 3-5 ударов. Для таких смесей высоту штабеля можно увеличить до 3-3,5 м. В летнее время допускается хранить холодные смеси на открытых площадках, в осенне-зимний период - в закрытых складах или под навесом в штабелях.
Продолжительность хранения на складе холодных смесей, приготавливаемых по ГОСТ 9128-97*, не должна превышать 4 мес. (смеси на битумах марки СГ 70/130), смесей на битумах МГ 70/130 и МГО 70/130) - 8 мес. и смесей на битумах СГ 130/200, МГ 130/200 и МГО 130/200 - 2 недель.
Холодные асфальтобетонные смеси транспортируют железнодорожным, водным или автомобильным транспортом. При этом смесь должна быть рыхлой, а ее температура при погрузке не должна превышать +40 °С летом и +25 °С зимой.
4.3.9 Основные характерные ошибки в работе АБЗ, снижающие качество смесей:
1) несоблюдение заданного температурного режима на всех этапах приготовления смеси;
2) отклонения от заданных рецептур смеси; некачественное перемешивание смеси;
3) нарушения правил хранения и транспортировки материалов и смесей, в частности, повышенная влажность минеральных компонентов, что прямо отражается также и на производительности АБЗ.
Внешние признаки хорошего качества смесей: при выгрузке из смесителя смесь блестящая, черного цвета и однородная, не имеет непромешанных минеральных частиц, явных признаков расслоения (сгустков вяжущего, минерального порошка или щебня), хорошую подвижность (в кузове автосамосвала формируется конус правильной формы), выделяет легкий сизый дымок. Признаки неудовлетворительного качества: смесь тусклая, иногда коричневого цвета, неоднородна, имеет явные признаки непромешивания, в т.ч. минеральные частицы, не покрытые вяжущим, при выгрузке из смесителя медленно оплывает в кузове автомобиля, расслаивается на щебень и раствор, может выделять густой сизый дым или бесцветный пар.
|
