Сегрегация под контролем
Каждый год специалисты в области дорожного строительства ставят перед собой задачу улучшения эксплуатационных качеств асфальтобетонных смесей. Важной частью этого процесса является тщательный выбор гранулометрического состава материалов, строгий контроль за каждым этапом производства на асфальтобетонных заводах (АБЗ). Кроме того, в смеси вводят добавки из полимеров. Все эти меры направлены на достижение одной основной цели – продление срока службы дорожных покрытий.
Используем технологические преимущества АБЗ для контроля сегрегационного эффекта
На практике раннее ухудшение состояния асфальтобетонного покрытия, такое как появление областей выкрашивания, образование выбоин и ям, часто происходит из-за того, что асфальтобетонная смесь подвергается зерновой или температурной сегрегации. Эти процессы расслоения вызывают неравномерное распределение крупных и мелких зерен, битума и воздушных пор в объеме асфальтобетона. В результате нарушаются пропорции содержания различных фракций инертного материала, битума и воздуха в смеси, что приводит к локальному разрушению покрытия и уменьшению срока его службы.
Сегрегация может происходить на любом этапе производства асфальтобетонной смеси (АБС), начиная от подготовки материалов до их укладки и уплотнения в готовую продукцию. В дальнейшем мы обсудим причины возникновения фракционной сегрегации, которая непосредственно связана с этапами изготовления смеси на асфальтобетонных заводах (АБЗ), а также рассмотрим возможные решения проблемы на примере технологий, реализованных на заводе ACE.
Сегрегация при загрузке инертных материалов в АБЗ
Когда инертные материалы попадают в агрегат питания, они формируют конусообразную кучу. Угол, под которым складывается эта куча, называется углом естественного откоса. Этот угол зависит от множества факторов, включая зерновой состав и размер зерен, их массу и форму, степень сцепления между зернами, а также влажность материала.
При свободном насыпании различные фракции песка и щебня стремятся занять форму, которая естественна для каждого конкретного материала, в результате чего начинается процесс расслоения смеси. В этом процессе можно наблюдать два основных принципа сортировки: по размеру и по форме зерен. Крупные зерна обычно скатываются вниз бункера, в то время как мелкие зерна остаются в верхней его части. Частицы с угловатой формой и шероховатой поверхностью обладают повышенным сцеплением и движутся вниз медленнее, в отличие от округлых и гладких зерен, которые легко скатываются к основанию.
Решаем проблему с помощью высоких технологий
Благодаря наличию решеток для отсева негабаритных элементов на бункерах, инертный материал подвергается дополнительному рассеиванию, что уменьшает его склонность к сегрегации. Кроме того, бункеры оснащены площадочными вибраторами, что улучшает эффект вибрации и предотвращает возможные повреждения бункера, так как вибраторы установлены на подвижные пластины.
Бункеры для песка и отсева оборудованы двумя вибраторами и системой аэрации, работающей по принципу пневмоудара. Эта система выполняет взрыхление уплотненного материала и обеспечивает его стабильную подачу в сушильный барабан. Совместное функционирование вибраторов и системы антислеживания способствует предотвращению эффекта расслоения инертных материалов в бункерах асфальтобетонного завода (АБЗ).
Сегрегация при вращении сушильного барабана
Расслоение инертных материалов особенно заметно в процессе их просушки. На этом этапе можно выделить два основных типа сегрегационных процессов: радиальный и осевой.
Радиальная сегрегация происходит во время кругового вращения сушильного барабана в горизонтальной плоскости. В этом случае мелкие частицы собираются в центре барабана, в то время как более крупные частицы перемещаются к его краям.
При длительной эксплуатации агрегата радиальная сегрегация может переходить в осевую. Этот процесс проявляется в виде расслоения смеси на полосы, где крупнозернистый и мелкозернистый материалы располагаются вдоль оси вращения барабана, создавая отчетливые продольные слои разного состава.
Решаем проблему с помощью высоких технологий
Перед тем как материал будет подан в сушильный барабан, компоненты будущей асфальтобетонной смеси проходят через полноценный грохот для отсева негабарита. Этот агрегат выполняет не только функцию отсева крупных фракций щебня, но и играет важную роль в предотвращении расслоения, обеспечивая дополнительное перемешивание материала.
Запатентованная конструкция лопастей внутренней части сушильного барабана способствует снижению сегрегационного эффекта, создавая определенную пропускную способность для каждой фракции. Это означает, что в случае возникновения отклонений в момент дозации какой-либо фракции, за счет временной задержки материала в барабане происходит улучшение его однородности, что способствует равномерному распределению всех компонентов по объему смеси.
Приготовление смеси
Неравномерное перемешивание смеси в смесителе асфальтобетонного завода (АБЗ) может вызвать сегрегационный эффект. Это особенно важно для установок, оборудованных смесителями устаревших конструкций. Аналогично сушильному барабану, продолжительность работы установки также оказывает влияние на качество смешивания. Нарушение технологического процесса приготовления асфальтобетонной смеси (АБС) может привести к возникновению неконтролируемой сегрегации.
Решаем проблему с помощью высоких технологий
Для минимизации сегрегации ещё на этапе выхода материала из горячего элеватора на виброгрохот, асфальтобетонные заводы (АБЗ) используют конструкционные преимущества. На выходе из горячего элеватора установлена специальная рассекающая решетка, которая равномерно распределяет поток материала на входе в виброгрохот. Эта конструкция позволяет точно просеивать материал и уменьшать смежную фракцию. Благодаря работе виброгрохота достигается минимальное расхождение смежных фракций, что способствует снижению эффекта сегрегации.
На этапе дозирования снижение расслоения смеси достигается за счёт использования двойной дозации — «точной и грубой». Два конуса внутри весов имеют увеличенную площадь, что минимизирует сегрегационное воздействие.
На АБЗ компании ACE устанавливаются валы смесителя принудительного действия. Этот агрегат обладает высокой производительностью и скоростью перемешивания, среднее время замеса составляет 18 секунд. Благодаря уменьшенному времени перемешивания на инертные материалы оказывается меньшее воздействие, что приводит к минимальному износу и изменению фракций после дозации.
Достижение такого эффекта возможно благодаря использованию ременной передачи и особому строению лопастей смесителя. Запатентованная форма смесителя и уникальное расположение угла наклона стоек и лопастей обеспечивают 100% гомогенность смеси и снижение сегрегации на последующих этапах.
Выгрузка смеси в АГС или в самосвал
Опасность зерновой сегрегации асфальтобетонной смеси (АБС) может возникать при выгрузке материала в накопительные бункеры или в кузов самосвала, а также в процессе транспортировки из-за вибрации и тряски, вызванной движением грузового автотранспорта.
Выделяют следующие виды сегрегации, связанные с выгрузкой смеси:
- Концевая односторонняя сегрегация – когда в одной части кузова самосвала или бункера материал собирается преимущественно мелкозернистый или крупнозернистый.
- Концевая двусторонняя сегрегация – когда мелкозернистый и крупнозернистый материалы распределяются на разные концы кузова или бункера, формируя два отдельных скопления.
Концевая сегрегация от грузовых автомобилей (односторонняя)
Этот вид сегрегации проявляется в виде скоплений щебня, которые располагаются только вдоль одного края уложенной полосы. Основная причина такого дефекта — неправильная загрузка смеси в накопительный бункер для её хранения до погрузки в самосвалы. Обычно это означает, что асфальт был засыпан одной конусообразной кучей, которая под воздействием гравитации расслоилась.
Для предупреждения этого вида сегрегации необходимо соблюдать правила погрузки смеси в накопительные бункеры: не выгружать материал с высоты более 2 метров, сбрасывать его единой массой и избегать образования конуса.
Решаем проблему с помощью технологий
Агрегат готовой смеси оборудован углом стенки скипа, увеличенным таким образом, чтобы предотвратить процессы расслоения. При выгрузке материала происходит расклинивание потока, что способствует равномерному распределению смеси.
Бункеры готовой смеси оснащены антисегрегационными пластинами, установленными внутри агрегата на расстоянии не более 2 метров друг от друга. Благодаря этим пластинам единый поток выгрузки разделяется на три коротких потока. На каждом из этих прерываний потока происходит дополнительное перемешивание смеси, что существенно уменьшает сегрегационный эффект.
Если рассматривать оснащение асфальтобетонного завода (АБЗ) с отдельно вынесенным агрегатом готовой смеси (АГС), то следует упомянуть не только увеличенный угол стенки и антисегрегационные пластины, но и особенности конструкции скипа. Уменьшенная высота выгрузки из смесителя в скип значительно сокращает время свободного падения готовой смеси и минимизирует её охлаждение, что уменьшает риск фракционной и температурной сегрегации.
При выгрузке откатное дно скипа открывается полностью, что увеличивает скорость потока выгрузки и уменьшает количество переваливания материала, снижая его валкость.
Концевая сегрегация от грузовых автомобилей (двусторонняя)
При возникновении сегрегации наблюдаются скопления щебня, которые расположены на одинаковом расстоянии друг от друга вдоль двух краев полосы, уложенной асфальтоукладчиком. Такой дефект обычно возникает из-за ошибок на этапах выгрузки и транспортировки смеси. Например, неправильная загрузка в самосвал может происходить при сбросе смеси с высоты более 2 метров или при выгрузке с формированием конусообразной кучи.
Для предотвращения такого дефекта необходимо строго соблюдать правила погрузки, выгрузки и транспортировки асфальтобетонной смеси (АБС). Дополнительно, для уменьшения сегрегационного эффекта, рекомендуется использовать перегружатель асфальта в процессе укладки.
Решаем проблему с помощью высоких технологий
Выгрузка в самосвал организована с помощью трех точек выгрузки, смещенных к центру, что позволяет самосвалу легко центрироваться и корректировать поток асфальтобетонной смеси (АБС). Увеличенный шибер обеспечивает быстрый сброс смеси большим потоком, что уменьшает время выгрузки и способствует снижению сегрегации.
Заслонка установлена вдоль направления движения транспортного средства, а не поперек, как это принято на большинстве современных асфальтобетонных заводов (АБЗ). Благодаря централизованной схеме выгрузки увеличивается конус внутри кузова и площадь сегрегационного пространства. Такая конструкция обеспечивает более равномерное распределение готовой АБС по кузову, снижая эффект сегрегации на каждую тонну смеси.
Подводим итоги
В результате воздействия множества факторов при укладке асфальтобетонных слоев дорожного покрытия могут возникать температурная и фракционная сегрегация. Независимо от вида сегрегации, она неизбежно приводит к дефектам дорожного покрытия и, как следствие, к снижению эксплуатационных характеристик и срока службы всей дорожной конструкции. Контроль этой проблемы является обязательным. На сегодняшний день среди наиболее эффективных мер по предупреждению и уменьшению влияния сегрегации в асфальтобетонной смеси (АБС) выделяются тщательный подбор состава смеси на этапе проектирования, использование высокотехнологичных асфальтосмесительных установок ACE, а также применение перегружателей.
