Асфальтобетонные заводы и их классификация. Приготовление горячих смесей

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.

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 Москвы 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.

ешающим 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. 5.2) 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.

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 битумоплавиль-ную 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. 5.1 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-термисто-ры. 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 разжижителя-ми, 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.