Технология производства асфальта

Технология производства асфальта (асфальтобетона)

 

Состав

Асфальт применяется для обустройства дорожного покрытия. Он представляет собой смесь, включающую песок, мелкую и среднюю фракцию щебня, минеральный порошок и битум, который выполняет функцию связывающего звена, между остальными компонентами материала.

85% асфальтного материала  составляет гравий или щебень, 6% от общего объёма приходится  на битум. Производство асфальта  предполагает соединение и перемешивание  всех необходимых компонентов  и моментальная укладка дорожного  покрытия данным материалом.

Связующая функция битума осуществляется только в горячем состоянии. Если асфальт был приготовлен, но уложен не сразу, тогда он является не пригодным к дальнейшему использованию, так как потерял свои свойства. В результате этого, асфальт невозможно утрамбовать до необходимого состояния, так как он становится довольно хрупким.

Виды

Различают три вида искусственного асфальта, применяемого для обустройства дорожного покрытия. При этом у каждого вида асфальта имеется своё предназначение.

• Крупнозернистый. Данный асфальта применяется в процессе обустройства нижних слоёв дорожного покрытия. Для приготовления данного вида смеси применяется щебень мелкой фракции (от 5 до 15 мм) и щебень крупной фракции (от 20 до 40 мм).
• Мелкозернистый. Данный асфальтобетон применяется во время укладки дорожных покрытий проезжей части. Этот асфальт применяется в качестве верхнего слоя в случае двухслойного покрытия. В состав смеси входит щебень мелкой фракции (от 5 до 15 мм).
• Песчаный. Данный тип асфальта применяется во время мощения тротуаров и пешеходных дорожек. Состав смеси включает преимущественно песок и небольшое количество минерального порошка, битума и щебня имеющего мелкую фракцию (5мм).

Технология изготовления

По способу технологии производства различают три типа асфальта:

• горячий;
• тёплый;
• холодный.

Разница данных способов заключается в уровне температуры доведения смешиваемых компонентов. Подогретую или горячую асфальтную смесь получают при помощи добавления в тёплое или горячее связующее вещество подогретых компонентов. В холодном асфальте используется только один из компонентов в подогретом виде.

Технология изготовления горячего асфальта выглядит следующим образом: 1) проводится сушка инертных материалов или их нагрев до 200°C; 2) при температуре 160°C производят смешивание компонентов с добавлением битума и минерального порошка; 3) хранение готовой асфальтной смеси при температуре 150-180°C.

Асфальт представляет собой смесь битума с минеральными материалами – песком и гравием. Асфальт часто подразумевается понятие «асфальтобетон» – полученный посредством уплотнения искусственный каменный материал. Асфальтобетон наиболее широко применяется при строительстве и возведении городских, аэродромных и кровельных покрытий, а также в постройке промышленных и жилищных сооружений. Асфальтовый бетон имеет большую стойкость к коррозии, чем цементный, однако более подвержен воздействию жидкого топлива и масел.

Виды асфальтов

По содержанию крупного заполнителя асфальтобетоны подразделяются так:

• песчаные, в которых отсутствуют крупные заполнители вообще;
• гравийные, состоящие из песка, минерального порошка, битума и гравия;
• щебеночные, в состав которых кроме гравия входит битум.

Горячий и теплый вид асфальта, в зависимости от их применения в дорожной конструкции, подразделяют на:

• плотные – для верхних слоев покрытий дорог;
• пористые и высокопористые – для нижних слоев и оснований дорожного покрытия.

Производство асфальта

Стандартная технология производства асфальта следующая:

Влажные холодные песок и щебень попадают со склада в бункер агрегата питания при помощи погрузчика, крана или конвейера. Далее из бункеров материалы непрерывно подаются питателями на расположенный внизу агрегата питания сборный ленточный конвейер. Со сборного конвейера щебень с песком поступают на ковшовый наклонный элеватор, который грузит материал в барабан сушильного агрегата. В сушильном агрегате загруженные материалы высушиваются до нужной температуры. Нагревание происходит благодаря сжиганию газообразного или жидкого топлива в топке. С помощью вентилятора к форсунке специального бака подается необходимое количество для сгорания топлива воздуха.

При вышеописанных процессах образуются горячие газы и пыль, поступающие далее в пылеулавливающую систему. Там пыль оседает и потом подается в смеситель для дальнейшего процесса использования.

Технология производства асфальта с применением теплой и горячей регенерации асфальтобетонов «ANT»

Данная технология производства асфальта позволяет:

• снизить себестоимость производства регенерированной смеси за счет низкой стоимости материалов и стабилизатора;
• снизить энергопотребление газа или дизельного топлива более чем на 50%;
• дает возможность использовать регенерированные асфальтобетоны для кладки верхний и нижних слоев покрытия, а также оснований дорог всех технических категорий всех климатических природных зон.

Применение технологий «ANT» решает не только вопросы с вторичным использованием отходов промышленности, но и экономит энергоресурсы. Данная технология проста в применении и общедоступна для всех типов асфальтных заводов и позволяет использовать общедоступную стандартную дорожно-строительную технику при строительстве дорог.

Асфальт с резиновой крошкой

Кроме стандартных добавок, в асфальт может быть добавлена резиновая крошка. Такая добавка служит препятствие для попадания внутрь асфальтированного участка жидкости – это препятствует его разрушению, и асфальт остается прочным на протяжении долгого времени эксплуатации. Метод асфальтирования с применением резины дорогостоящий и служит намного дольше. Это избавит от проведения повторных ямочных ремонтов и снизит затраты на последующие ремонты длительный период времени. Дорога, заасфальтированная обычным асфальтом, со временем начинает расслаиваться, особенно при высоких летних температурах, происходит окисление и высвобождаются мелкозернистые материалы. Трещины на поверхности такой дороги начинают появляться сравнительно быстро.

Способ применения асфальтирования с резиновой крошкой увеличивает время образования трещин в несколько раз, так как этот материал асфальтирования включает в свой состав 7–9% связующего компонента – резины. Это не дает мелкозернистым материалам высвобождаться из общей массы на поверхность под солнечным воздействием.

Асфальт с резиновыми добавками может производиться на обычных асфальтовых заводах при помощи смешения (горячего), хотя для лучшего качества специалисты рекомендуют его производство на специализированных установках.

Технология производства асфальта с резиновой добавкой включает в себя 2 этапа:

1. На первом этапе производится смешивание асфальта и резины;
2. На втором этапе идет выход готового продукта.

После соединения двух компонентов на протяжении определенного отрезка времени происходит реакция. В качестве резиновой крошки применяется в большей степени резина от использованных шин автомобилей.

Особенности технологии производства асфальта полученным материалом являются следующие:

• асфальтируемую поверхность, освобожденную от изношенных материалов, необходимо обработать специальной битумной эмульсионкой;
• рекомендуемая толщина асфальтового покрытия должна быть не менее 3–4см;
• в момент укладки температура материала, содержащего резиновые добавления, должна быть высокой и составлять не менее +1500C.

После утрамбовки асфальта вся поверхность должна быть обработана водой с содержанием извести. Известь необходима для того, чтобы после испарения воды улетучилась липкость, и покрытие приобрело стойкость и твердость. Такая обработка позволяет начать использование дорожного покрытия уже через 15 минут после окончания дорожно-строительных работ.

 

 

2. Технология производства  асфальтового бетона

 

2.1. Общие сведения

 

Производство асфальтобетонной массы осуществляется на специальных заводах: стационарных и временных. Стационарный асфальтобетонный завод (АБЗ) выпускает массу в больших количествах и предназначен для строительства асфальтобетонных покрытий на крупных строительных объектах, работы на которых выполняют в течение нескольких лет, например АБЗ для строительства городских дорожных покрытий. Временные АБЗ предназначены для обслуживания асфальтобетонной массой небольших объектов или крупных, но сильно растянутых в одном направлении, — магистральных автомобильных дорог и др.

Заводы по производству асфальтобетонной массы относятся к высокомеханизированным предприятиям. На современных заводах достигнута полная механизация и автоматизация основных технологических операций. В состав завода входят: смесительный цех, машины и оборудование которого предназначены для приготовления асфальтобетонной массы, дробильно-сортировочный цех для изготовления щебня, помольный цех для изготовления минерального порошка, цех битумного хозяйства, энергосиловое и паросиловое отделения, складское хозяйство, ремонтно-механические мастерские и лаборатория при отделе технического контроля качества.

Известно, что одним из важнейших компонентов асфальтобетонной смеси является минеральный порошок, без которого невозможно получить асфальтобетон, отвечающий требованиям ГОСТа. Для получения минерального порошка используется часть песчаной фракции минерального состава асфальтобетонной смеси, предварительно прошедшей через сушильный барабан, затем измельченной в мельнице, и поданной через накопительный бункер в смеситель.

На листе 1 показана технологическая схема производства асфальтобетонной смеси. Основная операция технологии — смешение исходных и подготовленных материалов, принимаемых в определенных количествах по проектному составу. Температура выпускаемой из смесительного аппарата массы 150—180°С или ниже у теплых и холодных масс. Иногда в состав асфальтобетонной массы одновременно с битумом вводят поверхностно-активную добавку, дозируемую с помощью специального дозатора.

Наиболее часто используют лопастные смесители. Быстрое перемешивание в смесителях этого типа достигается при турбулентно-вращательном движении массы за счет повышенной частоты вращения валов лопастей мешалки — до 200 об/мин. Облегчает и ускоряет перемешивание песчаной асфальтобетонной массы предварительное активирование минерального порошка или введение активных добавок в смеситель в период перемешивания. При производстве асфальтобетонной смеси используют ковшовые конвейеры (данный конвейер указан на листе 2). Их применяют для подъема материалов по вертикали на высоту до 50 м. На бесконечной цепи установленной на двух звездочках, ведущей и ведомой, или бесконечной ленте, установленной на двух барабанах, закрепляют рабочие органы – ковши. На таких элеваторах можно транспортировать как сыпучие, так и кусковые материалы. Сыпучие и мелкокусковые материалы загружают предварительно в загрузочный башмак, из которого его забирают ковши. Крупнокусковые материалы необходимо подавать непосредственно в ковши.

Элеваторы бывают быстроходные (со скоростью тягового органа 1,25-2,0 м/с) и тихоходные (со скоростью 0,4 – 1.0 м/с).

В этих элеваторах используют ковши с цилиндрическими днищами (указан на листе 2 рис. б ) и остроугольные с бортовыми направляющими.

Ковши с цилиндрическими днищами для транспортирования сухих материалов (земли, песка, мелкого каменного угля) и мелкими для транспортирования плохо высыпающихся материалов (влажного песка, молотого гипса, извести, цемента).

Остроугольные ковши с бортовыми направляющими применяют для транспортирования абразивных и кусковых насыпных материалов.

Чтобы не остудить асфальтобетонную массу в пути следования к месту ее укладки, кузов автомобиля-самосвала рекомендуется покрывать брезентом, деревянными щитами и др.

Укладывают горячую массу механическими укладчиками. Чем выше температура воздуха и лучше участок защищен от ветра, тем больше длина укладываемой полосы. Так, например, при температуре более +25°С и хорошей защите от ветра длина полос составляет 100—200 м, при +5—10°С она составляет 25—60 м. Самый распространенный способ уплотнения горячей массы при больших масштабах строительства дорожных покрытий — укатка катками (статического действия, вибрационными, пневмоколесными), а в помещениях — площадочными вибраторами. Первичное уплотнение уложенного слоя производится трамбующим брусом асфальтоукладчика. Монолитный асфальтобетон в покрытии должен удовлетворять определенным техническим требованиям.

Реальные свойства асфальтобетона не остаются постоянными, так как внешние условия могут быстро изменяться, а вместе с ними должны изменяться и свойства покрытия из асфальтового бетона. При обычной температуре (20—25°С) четко проявляются упруго- и эластичновязкие его свойства, при повышенных температурах — вязкопластические, а при пониженных, отрицательных температурах асфальтобетон становится упругохрупким телом. Но он чувствительно реагирует не только на колебания температуры (t°), но также на изменение скорости (v) приложения механических усилий (нагрузки) или скорости деформирования. Чем выше значения v, тем при более высоких напряжениях разрушается асфальтобетон.

В производственных работах обычно механическую прочность асфальтобетона характеризуют пределом прочности при сжатии стандартных образцов, испытанных при заданных температуре и скорости приложения нагрузки. При одноосном сжатии предел прочности асфальтобетона определяют на цилиндрических образцах, размерами(диаметр и высота) 50,5Ч50,5 или 71,4Ч71,4 мм (в зависимости от крупности минерального заполнителя). Испытания проводят при температурах 20, 50°С и скорости приложения нагрузки, равной 3 мм/мин.