Содержание к диссертации
Введение
1 Анализ технологий и средств закрепления пылящих поверхностей карьерных автодорог 10
1.1 Характеристика карьерных автодорог и пылеобразования на них 10
1.2 Анализ физических свойств минеральных материалов карьерных
автомобильных дорог 16
1.3 Существующие способы закрепления пылящих поверхностей карьерных автомобильных дорог 21
1.4 Определение цели и задач исследований 24
1.5 Влияние компонентов резинобитумных вяжущих на их свойства 25
1.6 Выводы 31
2 Определение свойств вязкоупругих сред битумно-минеральных композиций для закрепления пылящих поверхностей карьерных автомобильных дорог 33
2.1 Объекты исследования 33
2.2 Физико-химические методы изучения структуры и свойств органических вяжущих для закрепления пылящих поверхностей карьерных автомобильных дорог 39
2.2.1 Определение группового и элементного состава методом жидкостной хроматографии 39
2.2.2 Определение адгезионной способности вяжущих материалов в системе адгезив - субстрат 42
2.2.3 Структурно-механические параметры органических вяжущих битумно-минеральных композиций для закрепления пылящих поверхностей карьерных автомобильных дорог 55
2.3 Определение физико-механических характеристик битумно- минеральных композиций для закрепления пылящих поверхностей карьерных автомобильных дорог методом ударно-пенетрирующего зондирования 59
2.3.1 Методика эксперимента 59
2.3.2 Экспериментальные исследования 68
2.4 Выводы 72
3 Исследование влияния полимерно-битумных вяжущих и резиновой крошки на свойства битумно-минеральных композиций для закрепления пылящих поверхностей карьерных автомобильных дорог 74
3.1 Влияние резиновой крошки на прочностные свойства битумно-минеральных композиций 74
3.2 Влияние резиновой крошки на устойчивость к пластическим деформациям битумно-минеральных композиций 78
3.3 Влияние резиновой крошки на морозостойкость и коррозионную устойчивость битумно-минеральных композиций 84
3.4 Исследование особенностей влияния гранулята на прочностные свойства покрытия 90
3.5 Выводы 96
4 Разработка технологии приготовления и использования битумно-минеральных композиций для обеспыливания карьерных автодорог 98
4.1 Разработка технологий приготовления битумно-минеральных композиций для обеспыливания карьерных автомобильных дорог 98
4.1.1 Технология приготовления битумно-полимерных композиций для обеспыливания карьерных автомобильных дорог введением полимеров, резиновой крошки в вяжущее («мокрый» способ) 98
4.1.2 Технология приготовления битумно-минеральных композиций для обеспыливания карьерных автомобильных дорог введением резиновой крошки, полимеров непосредственно в смеситель («сухой» способ) 102
4.2 Организация и технология производства работ по устройству тонкослойных фрикционных слоев износа из резино-битумных композиций на карьерных автомобильных дорогах (способ «Тонфриз») 110
4.2.1 Организация работ по устройству слоев «Тонфриз» 110
4.2.2 Транспортирование и укладка приготовленной битумно-минеральной композиции для обеспыливания карьерных автомобильных дорог 115
4.2.3 Уплотнение смеси из битумно-полимерной композиции 116 4.3 Повторное применение асфальтогранулята в технологии устройства слоев износа карьерных автомобильных дорог из битумно-полимерных композиций 117
4.3.1 Разработка технологической схемы применения асфальто-гранулята для производства битумно-минеральных композиций 117
5 Технико-экономическое обоснование применения битумно-полимерных материалов для закрепления пылящих поверхностей карьерных
5.1 Методика оценки экономической эффективности применения резиновой крошки в битумно-минеральных композициях для закрепления пылящих поверхностей карьерных автодорог 122
5.2 Расчет срока службы битумно-минеральных композиций по критерию устойчивости к пластическим деформациям 124
5.3 Расчет срока службы битумно-минеральных композиций по критерию
5.4 Расчет срока службы битумно-минеральных композиций по критерию коррозионной стойкости 132
5.5 Оценка экономической эффективности 134
Заключение 139
Список литературных источников
- Существующие способы закрепления пылящих поверхностей карьерных автомобильных дорог
- Определение адгезионной способности вяжущих материалов в системе адгезив - субстрат
- Влияние резиновой крошки на устойчивость к пластическим деформациям битумно-минеральных композиций
- Технология приготовления битумно-полимерных композиций для обеспыливания карьерных автомобильных дорог введением полимеров, резиновой крошки в вяжущее («мокрый» способ)
Существующие способы закрепления пылящих поверхностей карьерных автомобильных дорог
Открытый способ разработки месторождений полезных ископаемых занимает ведущее место в горной промышленности, так как обеспечивает большие масштабы производства, способствует наиболее эффективной, производительной и экономичной добыче полезных ископаемых [12, 32, 61].
Особенности разработки месторождений и технологии горных работ оказывают существенное влияние на специфику строительства и эксплуатации карьерных дорог [21, 32, 54, 105]. Наибольшее распространение по объему перевозок в карьере занимает автомобильный транспорт. Автомобильный карьерный транспорт является наиболее эффективным средством перевозки вскрышных пород и полезных ископаемых на коротких расстояниях (до 5 км) в условиях горных работ.
Карьерные автомобильные дороги характеризуются высокими удельными нагрузками переменным продольным профилем, частым изменением трассы в глубоких карьерах в стесненных условиях. Уклоны при выезде из карьеров составляют 8-10 при спусках до 15-20 . При значительной глубине карьерных выработок используются петлевые съезды с радиусами закругления до 20-25 м.
По условиям эксплуатации карьерные автомобильные дороги подразделяют на [32]: 1. Постоянные - (рассчитанные на длительный срок эксплуатации), служащие для транспортной связи карьеров с промплощадками и внешними отвалами. Временные (со сроком службы до трех лет), перемещаемые вслед за продвижением фронта работ. Являются интенсивным источником пылевыделения.
Параметры и конструкции карьерных автомобильных дорог определяются грузонапряженностью (количеством груза, перевозимым по данному участку дороги в единицу времени). В зависимости от грузонапряженности карьерные автомобильные дороги подразделяются на категории, таблица 1.1.
Минимальная ширина проезжей части карьерной автомобильной дороги определяется условиями безопасности движения. На криволинейных участках трассы проезжая часть выполняется с уширением. Уширение проезжей части производится постепенным за счет изменения ширины обочины.
Поперечный уклон карьерной автомобильной дороги изменяется в пределах 20-40 %о и выбирается в зависимости от типа дорожного покрытия, ширины проезжей части, скорости дорожного движения. На уступах величина поперечного уклона назначается 20 %о в сторону вышележащего уклона.
Конструкция карьерной автомобильной дороги состоит из слоев:
1. Земляного полотна, состоящего из прочных грунтов и систем отвода поверхностных и грунтовых вод. 2. Морозозащитный дренирующий дополнительный слой основания (нижний конструктивный слой, обеспечивающий передачу нагрузок от основания карьерной дороги на земляное полотно).
3. Основание карьерной дороги - несущий слой дорожной одежды. Обеспечивает равномерное распределение нагрузок от вышележащих слоев дорожной одежды на подстилающий слой дорожной конструкции или непосредственно на земляное полотно.
4. Верхние слои дорожной конструкции. В свою очередь состоят из основного слоя покрытия карьерной дороги и слоя износа периодически обновляемого.
Назначение прочности конструктивных слоев дорожной одежды карьерных автомобильных дорог зависит от изменения напряжений по глубине дорожной конструкции.
В качестве основного строительного материала основания карьерной дороги используется несортированный щебень, гравийные смеси, грунтощебень, грунт. Для дополнительного слоя основания в основном применяются местные материалы - крупнозернистый песок, вскрышные породы, гравелистые грунты.
Обычно на карьерных автомобильных дорогах устраивается однослойная дорожная одежда из несортированного щебня и гравийной смеси толщиной в несколько десятков сантиметров, которая разравнивается тяжелыми автогрейдерами или бульдозерами и укатывается движущимися карьерным транспортом [21, 32].
В зависимости от нагрузок применяемого карьерного транспорта используются следующие типы дорожных конструкций для автомобильных самосвалов грузоподъемностью от 27 до 180 т, таблица 1.2.
В некоторых случаях (на неустойчивых грунтах и в зимнее время года) на временных карьерных автомобильных дорогах устраивают железобетонное покрытие сплошное либо колейное. Таблица 1.2 - Рекомендуемые конструкции карьерных автомобильных дорог в зависимости от типа автомобильного транспорта
Восстановлением слоев износа дорожного покрытия достигается прочность дорожной конструкции, сцепление колес с дорогой, ликвидация неровностей. Ровность покрытия определяет режимы эксплуатации карьерного автомобильного транспорта, обеспечивает высокую производительность автосамосвала.
Временные и постоянные карьерные дороги являются наиболее интенсивным источником пылеобразования [37, 67, 73].
Пылеобразование на автодорогах происходит вследствие высыпания из кузова породы, руды, внесения пыли колесами автомашин, заноса ветром с прилегающих территорий. Существенным фактором пылеобразования является износ верхних слоев дорожной одежды карьерной дороги [12, 14, 32, 52].
Ольков П.Л., Зиновьев А.П. исследовали запыленность воздуха при движении карьерного транспорта ряда карьеров, данные представлены в таблице 1.3 [32].
Из данных таблицы следует, что уровень запыленности воздуха вблизи автодорог достигает 0,5- Ю-3 кг/м3, а интенсивность пылевыделения составляет 0,014 кг/с, дисперсность витающей пыли чрезвычайно высокая: 90-98 % пылинок имеют размер менее 10 мкм, то есть они являются потенциально пневмокониозоопасными, ввиду того, что содержание свободного кремнезема в виде кварца достигает 40-42 %.
Определение адгезионной способности вяжущих материалов в системе адгезив - субстрат
Расположение положительных и отрицательных ионов на поверхности пор твердой фазы может быть гомогенным или гетерогенным. Тонкодисперсные материалы содержат зерна с разным зарядом поверхностного слоя. В поверхностном слое оксидов железа преобладает положительный заряд, тогда как поверхности глинистых составляющих (Si02, А1203) заряжены отрицательно.
Ионы полярной поверхности имеют значительную силу притяжения и на относительно больших (в 1,5-2 раза превышающих постоянную решетки) расстояниях. Это означает, что группировка молекул или ионов может возникнуть и на расстояниях, больше радиуса ионов на поверхности твердого тела [43-44].
Минералогический состав рудного материала грунтовой пыли в карьере зависит от дисперсности руд и степени ее измельчения в процессе добычи, что сказывается главным образом на содержании фракции 0,05 мм. Свойства рудной пыли существенно зависят от доли измельченного материала или глинистых компонентов с коллоидными свойствами. Ниже кратко приведены структуры минералов, встречающихся в рудной пыли карьеров [32, 51].
Магнетит (Fe304) имеет сложное кристаллическое строение с решеткой типа шпинели. Поверхностный потенциал магнетита в дистиллированной воде достигает только 1 мВ. Поскольку электрический заряд поверхности магнетита является небольшим, вокруг его зерен образуется тонкая гидросфера. Плотность адсорбированной водной пленки почти вдвое больше плотности окружающей воды.
Структуру гематита составляют группы Fe203, расположенные в вершинах двух ромбоэдров, образующих общую элементарную решетку. Некомпенсированные ионы кислорода редко присутствуют на поверхностях зерен гематита, и возможность образования водородной связи с катионами жидкой фазы незначительна. Заряд поверхности гематита положителен.
Сидерит кристаллизуется в тригональной сингонии. Кислород в решетке сидерита находится в форме иона С032 некомпенсированные атомы кислорода на поверхности ромбоэдров встречаются редко. Для адсорбции анионных полиэлектролитов подходящими являются связывающие центры Fe2+. В дистиллированной воде сидерит имеет положительный потенциал 6,5 мВ.
Лимонит, являющийся коллоидным или криптокристаллическим, содержит на своей поверхности значительное количество некомпенсированных электроотрицательных атомов кислорода, которые участвуют в образовании водной связи. Важны коллоидная структура у лимонита и ее характеристика -величина удельной поверхности, которая достаточно велика.
Рудные минералы - продукты, выветривания, содержат значительное количество коллоидных компонентов гидрооксидов железа. Количество адсорбированной ими воды со временем постепенно уменьшается, и после ее полного удаления образуются безводные ангидриты, потерявшие коллоидные свойства. В лимоните много адсорбированной воды и поэтому он содержит большое количество коллоидных гидрооксидных компонентов. Характерным свойством, минеральных коллоидов железа является их способность регидратировать, т. е. способность воспринимать удаленную воду. Мицеллы гидрата оксида железа имеют положительный заряд.
К категории материала окисленных никелевых руд месторождений Урала, связанных с древней корой выветривания серпентинитов, можно отнести:
1. Месторождения, характеризующиеся нонтронитовым профилем. Никельсодержащими являются нонтронит Fe203- 2Si02 2Н20, серпентин Mg3 [ОН]48іг05, гарниерит Ni4(Si4Oio) [ОН] 4Н20, непуит (NiMg)2 [ОН]4 Si2Os, гидрогетит Fe [ОН] О пН20, джефферезит (MgNi)4 [(SiAl)4O10] [ОН]4 4Н20. Кобальт представлен асболаном [(CoNi)OMn02 пН20], псиломеланом ВаМп"Мп8"-Оіб [ОН]4 и другими минералами.
2. Месторождения, возникшие в зоне контактов серпентинитов с мраморами. Никелевые силикаты представлены следующими минералами: гарниеритом, нонтронитом Fe2O32Si022H2O, ревдинскитом (NiMg)6(Si4Oi0) (ОН)8, непуитом, тальком Mg3 (ОН)2 Si4 Ою, керолитом Mg4 [Si40io] [ОН]4 4Н20, антигоритом Mg6 [Si4Oi0] [ОН]8 и др.
Дисперсные железорудные материалы относятся к гидрофильным системам, для которых характерно интенсивное взаимодействие с водой. Система дисперсное железорудное сырье (субстрат) - вода (адгезив) стремится снизить свою энергию путем уменьшения поверхностного натяжения на границе раздела фаз или степени дисперсности. Данная система отличается термодинамическим стремлением к упрочнению дорожного покрытия.
Поверхность кварца богата кислородными центрами. Ввиду его высокого полярного характера на поверхности возникает интенсивное поле резидуальних сил, которое в водной среде приводит к адсорбции молекул воды. Кварц в дистиллированной воде имеет отрицательный поверхностный потенциал 35 мВ.
Главным фактором, определяющим механическую прочность сырого рудного грунтового покрытия, является и размер зерна. По теории Румпфа [115] прочность сырого куска при растяжении обратно пропорционально зависит от размера зерна, т.е. уменьшение размера зерен дает большую слипаемость рудного материала и ведет к повышению прочности дорожного покрытия. Прочность тем выше, чем больше контактов между отдельными частицами. Число контактов увеличивается с уменьшением размера частиц.
Значение электрокинетического потенциала мицелл влияет на величину сил адгезии. Минимальному электрокинематическому потенциалу соответствуют максимальные силы адгезии.
Таким образом, при разработке технологии изменения строительных свойств карьерных грунтов на основе применения битумных вяжущих веществ с последующим изменением структуры поверхностного дорожного покрытия целесообразно проводить исследования по оценки адгезии рудного сырья в системе субстрат (твердая рудно-минеральная поверхность) - адгезив (жидкая водно-битумная эмульсия).
Влияние резиновой крошки на устойчивость к пластическим деформациям битумно-минеральных композиций
Определение оптимального количества полимерного модификатора (резиновой крошки) проводится на основе лабораторных работ по подбору и оптимизации рецептур битумо-минеральных комплзиций для закрепления пылящих поверхностей карьерных автомобильных дорог.
Проектирование составов смесей для закрепления пылящих поверхности с применением резиновой крошки проводится с целью нахождения оптимального соотношения минеральных заполнителей (крупный заполнитель, пыль) и количества пылесвязующего компонента - битумного вяжущего. При содержании резиновой крошки менее 0,7 % изменение рецепта минеральной части можно не производить. При более высоком процентном содержании тонкодисперсного резинового модификатора производят уменьшение материала смеси на ситах 0,315 и 0,14 мм на количество вводимого модификатора. Подбор оптимального содержания резиновой крошки осуществляют по прочностным показателям свойств образцов: прочности и сдвиге при +50 С и водонасыщению. Показатели свойств модифицированных смесей должны соответствовать требованиям действующих нормативов для резинобитумных и битумно-минеральных композиций. В основе методов подбора составов лежат методические документы и исследования [27-29, 41, 109].
Критерием оптимальности при подборе составов битумо-минеральных композиций, модифицированных резиновой крошкой, является снижение водонасыщения при небольшом росте или сохранении плотности. Увеличение прочности при сжатии при +20 и +50 С происходит с сохранением или незначительным изменением прочности при 0 С.
Водонасыщение модифицированных асфальтобетонов может быть ниже 1,5-1,0 %, что является следствием замещения воздушных пор резиновой крошкой. Снижение водонасыщения ведет к увеличению водо-, морозо- и коррозионной стойкости битумо-минеральных композиций с одновременным улучшением его трещиностойкости и усталостной прочности. Изменение водонасыщения путем уменьшением количества битума приводит к частичной потере преимуществ модифицированных битумо-минеральных смесей.
Зависимость значения показателя прочности при 50 С - R50 от содержания битума и резиновой крошки представлены на рисунке 3.1
Влияние резиновой крошки на прочность при 50 С битумно-минеральных композиций Показатель R50 характеризует прочность пленок битумно-минеральных композиций при растяжении при высоких температурах. Увеличение R50 при увеличении содержания резиновой крошки в битумно-минеральной композиции для закрепления пылящих поверхности карьерных автодорог подтверждает предположение, что резиновая крошка увеличивает ее прочность при высоких температурах.
Из графика (рисунок 3.1) видно, что существует оптимальное содержание исходного битума в составе битумно-минеральной смеси, при котором достигается максимальное значение показателя R50. При дальнейшем увеличении содержания битума происходит увеличение количества вяжущего вещества, оно распределяется по поверхности каменных материалов более толстым слоем, что приводит к потере прочности битумно-минеральной композиции.
Удобоукладываемость битумно-минеральных смесей определялась с использованием установки гираторного типа. Способность массы к уплотнению оценивается с помощью графиков плотности и по показателю содержание пустот после 10 оборотов.
Для получения образца битумно-минеральная композиция уплотнялась на гироуплотнителе в цилиндрообразной форме при постоянной температуре и давлении. Ось формы совершает под наклоном круговое вращение заданное количество оборотов. Среднее давление на образец равно действующей на него силе, разделённой на поперечную площадь цилиндра. Один рабочий оборот происходит при прохождении осью цилиндра полного круга.
Угол качания - это угол отклонения оси цилиндра от перпендикуляра торцовых поверхностей цилиндра. Угол измеряется в миллирадианах или в градусах (10 mrad = 0,573 0). Среднее давление на цилиндр равно силе, влияющей на пробу, разделённой на поперечную площадь цилиндра. Один рабочий оборот происходит при прохождении осью цилиндра полного круга. Давление, скорость вращения и количество оборотов можно изменять по установочным параметрам. Параметры следует подбирать так, чтобы уплотнение при прессовке соответствовало уплотнению битумно-минеральной композиции при устройстве слоя закрепленной пылящей поверхности карьерной автомобильной дороги. Уплотнение измеряется изменением высоты образца. Во время уплотнения регистрируется высота образца во время некоторых рабочих оборотов и в конце испытания. Изменение объёма образца в пропорции с количеством рабочих оборотов позволяет оценить уплотняемость образца.
Для определения способности к уплотнению битумо-минеральных смесей с содержанием резиновой крошки 0 до 1,0 % от массы минеральной части с применением гироуплотнителя были сформованы образцы - цилиндры диаметром 100 мм, и высотой 60 мм. Задавался угол вращения 1,31... 1,34 , давление на пробу 600 кПа и число оборотов, равное 150. Результаты экспериментов приведены в таблице 3.1 и на рисунке 3.2.
Как показывают результаты исследований введение в состав битумно-минеральной композиции 1 % резиновой крошки снижает удобоукладываемость смеси. Таким образом, подтверждаются выводы, сделанные предварительно при определении оптимальных режимов уплотнения битумо-минеральной смеси, содержащей резиновая крошку.
Введенная в состав битумо-минеральной смеси полимерная добавка создает пространственную матрицу, обеспечивающую высокие прочностные свойства закрепляемой поверхности при высоких температурах. Для обеспечения требуемой степени уплотнения битумно-минеральной смеси, содержащей полимерную или резиновую добавку требуется увеличить уплотняющую нагрузку. 64 60
С помощью данного метода определяется сдвигоустойчивость образца битумно-минеральной композиции (керна из покрытия). Деформация образца в этом испытании означает изменение высоты образца при повторяющейся осевой нагрузке. Образец цилиндрической формы подвергается периодической нагрузке параллельно оси образца. Происходящие изменения высоты замеряются через определенные периоды. Исследования проводятся на нагрузочном стенде с повторяющейся нагрузкой. В него входит: испытательная рама в теплоизолированном шкафу, прибор нагружения, пульт измерения и наблюдения, к которому подключен компьютер, термометр для измерения температур в ходе термостатирования образцов. Изменение высоты образца измеряют с помощью датчика.
Диаметр образца составляет 100 мм, высота - 60 мм. Образец изготавливается в лаборатории, либо высверливается из устроенного покрытия. После изготовления образцы хранят при комнатной температуре. Температура испытания +40±1 С. Термостатирование образца производится в водяной бане - 1 час, на воздухе - 4 ч. До испытания образец помещается внутрь рамы. Между образцом и подставкой и между образцом и нагружателем выкладывается два листка силиконовой бумаги.
Испытание начинают с предварительного этапа нагружения - 10 кПа. После этого начинается основная часть испытания. Величина нагрузки в основной части испытания составляет 100 кПа. Нагрузка прикладывается в течение 1,0 с, промежуток между нагружениями (приложением нагрузки) - 1,0 с. Тест продолжается 2 ч, Количество нагружений за это время должно быть 3600.
Для проведения испытания использовались образцы из битумно-минеральных композиций для закрепления пылящих поверхностей карьерных автомобильных дорог. Температура испытания задавалась (40±2) С, количество нагружений - 3600, величина нагрузки - 100 кПа. В результате испытания получают кривую, отражающую уменьшение высоты образца
Технология приготовления битумно-полимерных композиций для обеспыливания карьерных автомобильных дорог введением полимеров, резиновой крошки в вяжущее («мокрый» способ)
Такая схема наиболее рациональна, особенно при крупнотоннажном производстве смеси. Через данное устройство осуществлялась подача добавки резиновой крошки.
Характеристики применяемого серийного дозатора минерального порошка для асфальтосмесительных установок (АСУ), рекомендуемого в технологии дозирования резиновой крошки «сухим» способом: - емкость приемного бункера, не менее - 1,5 м3; - пределы взвешивания - 1... 12 кг; - точность дозирования, не менее ±3 %; - мощность электродвигателей - 11,2 кВт; - масса, для АСУ установки типа ДС-168 - 1640 кг.
Типовая схема приготовления битумно-минеральной композиции включает битумное хозяйство. Поданный из хранилища и нагретый до рабочей температуры битум битумной насосной установкой типа ДС-134А перекачивается в расходные (рабочие) битумные котлы смесительной установки типа ДС-168. В расходных котлах поддерживается рабочая
109 температура битума. При этом три битумных котла оборудованы масляными змеевиками для разогрева битума.
Для нагрева циркулирующего в змеевиках масла используется нагреватель жидкого теплоносителя КДМ-2046 с газовой горелкой. В качестве топлива используется природный газ. В четвертом котле (жаротрубном нагревателе битума) разогрев битума осуществляется горячими газами от встроенной газовой горелки. В этом же котле осуществляется дозирование ПАВ и перемешивание битума с ПАВ при помощи насоса-смесителя принудительного действия. Полезная вместимость расходных битумных котлов установки составляет 4x25 м3 = 100м3.
При использовании в качестве вяжущего компонента - битумной эмульсии операции по нагреву вяжущего его обезвоживанию - исключаются.
Окончательное дозирование всех компонентов смеси обеспечивает полное соответствие дозировке утвержденным к производству рецептам. На установке предусмотрены весовые тензометрические дозаторы. Дозаторы обеспечивают допустимую погрешность дозирования песка и фракций щебня +3 %, пыли и битума или битумной эмульсии + 1,5 %.
Подача битума, битумной эмульсии в смеситель осуществляется через струйные форсунки при помощи битумной насосной установки.
Перемешивание всех компонентов смеси является центральной операцией приготовления битумно -минеральной смеси. В смесителе протекает основная часть физико-химических процессов. Перемешивание происходит в смесителе принудительного действия.
Смеситель представляет собой двухвальную лопастную мешалку цикличного действия. Порядок загрузки смесителя отдозированными компонентами: щебень — песок — добавка резиновой крошки пыль — сухое перемешивание — битум или битумная эмульсия — мокрое перемешивание для приготовления битумно-полимерной композиции для закрепления пылящих поверхностей карьерных дорог, устройства слоев износа.
Такая схема последовательности перемешивания компонентов смеси характерна для высокощебенистых смесей с пылью. Это снижает продолжительность перемешивания на 15-20 %, и повышает однородность смеси. Такая схема обеспечивается наличием отдельного весового дозатора для пыли. Качество перемешивания зависит от времени перемешивания. Чем мельче смесь, тем больше времени тратится на перемешивание. Время перемешивания указано в таблице 4.2.
Продолжительность перемешивания исходных компонентов для приготовления битумно-минеральных смесей для карьерных дорог
Вид смеси Ориентировочная продолжительность перемешивания в лопастных мешалках цикличного действия, сек
Для каждого состава смеси, согласно рецептов и циклограмм работы установки время перемешивания корректируется во время пробных замесов. Для этого делают несколько замесов с различным временем «мокрого» перемешивания (диапазон 10-15 с) и для каждого замеса в лаборатории определяют среднюю плотность образцов смеси, водонасыщение и предел прочности при +50 С. По завершении перемешивания, приготовленная смесь из смесителя выгружается в скиповую тележку и далее в бункер готовой продукции.
Работы по устройству обеспыливающих слоев «Тонфриз» на карьерной дороге выполняются поэтапно. Технология производства работ по устройству слоев включает следующие этапы:
Такая схема наиболее рациональна, особенно при крупнотоннажном производстве смеси. Через данное устройство осуществлялась подача добавки резиновой крошки.
Характеристики применяемого серийного дозатора минерального порошка для асфальтосмесительных установок (АСУ), рекомендуемого в технологии дозирования резиновой крошки «сухим» способом: - емкость приемного бункера, не менее - 1,5 м3; - пределы взвешивания - 1... 12 кг; - точность дозирования, не менее ±3 %; - мощность электродвигателей - 11,2 кВт; - масса, для АСУ установки типа ДС-168 - 1640 кг; - установку технических средств организации дорожного движения. Такая схема наиболее рациональна, особенно при крупнотоннажном производстве смеси. Через данное устройство осуществлялась подача добавки резиновой крошки.
Температура поверхности покрытия карьерной дороги, на которую могут укладываться слои «Тонфриз» из горячей битумно-минеральной смеси, должна быть не ниже плюс 10 С.
Количество катков, скорость их движения, число проходов устанавливаются по результатам контроля и оценки устроенного слоя на пробной захватке, которые заносятся в журнал лабораторного контроля. Результаты испытаний кернов из слоя «Тонфриз» также заносят в журнал. Показатели, полученные по результатам испытаний, должны быть не ниже показателей, установленных при лабораторном подборе смесей.
К выполнению работ разрешается приступать после полного обустройства участков производства работ на карьерной автомобильной дороге дорожными знаками и ограждениями.
Подготовительный этап включает работы по устранению дефектных мест покрытий (профелированию грейдером, подсыпке выравнивающего слоя), окончательному устройству выравнивающего слоя, фрезерованию неровностей поперечного профиля (при необходимости).
Нанесение подгрунтовочной эмульсии битумной модифицированной и укладка битумно-минеральной смеси производятся специальным асфальтоукладчиком, обеспечивающим распределение эмульсии непосредственно перед укладкой смеси.
При устройстве слоя «Тонфриз» сопряженными полосами следует руководствоваться требованиями соответствующих дорожных методических документов для укладки горячих битумно-минеральных смесей по полосам.
Работы по уплотнению слоя износа проводятся одновременно пневмоколесными уплотнителями и катками с гладкими вальцами. Следует избегать использования вибрационных уплотнителей на склеенных грунтах, так как это может привести к тонкой слоистости. Напротив, они эффективны на гравийно-песчаных смесях или на крупнозернистых песках. Если движение должно возобновиться немедленно после работ, обработанный материал должен быть защищен от вырывания и абразивного износа посредством покрытия ухода. Укладка верхнего слоя дорожного покрытия или окончательного верхнего слоя должна производиться через 1-2 недели, чтобы обеспечить испарение воды и «созревание» материала. К этому классу машин относятся грунтосмесительные машины типа «Д-391» [51].
Было разработано полимерно-битумное вяжущее (ПБВ) и исфальтобетонная смесь (АС) на его основе, патент №229790 Российской федерации. ПБВ, содержащее битум, полимер, пластификатор, индустриальное масло и поверхностно-активное вещество [77].
Технологическая схема закрепления пылящей поверхности битумно-минеральными композициями (рисунок 4.4) состоит из 2-х этапов.
На первом этапе происходит рыхление и снятие существующей поверхности карьерной дороги, полученную песчано-гравийную смесь (ПГС) засыпают в бункер дозатор специального укладчика (с возможностью разделения ПГС на 2 фракции: 0-5 и 5-20). Вторая стадия состоит в приготовлении смеси закрепляющей поверхности. Готовая смесь подается в короб укладчика, где она окончательно домешивается и распределяется по поверхности карьерной дороги.
