Сегрегация асфальтобетонной смеси

Сегрегация под контролем

Ежегодно эксперты дорожной отрасли стремятся к повышению эксплуатационных характеристик асфальтобетонных смесей. Правильный подбор гранулометрического состава, четкий контроль стадий производства на АБЗ, добавление полимеров преследуют единую цель - повышение сроков службы дорожных одежд.

Используем технологические преимущества АБЗ для контроля сегрегационного эффекта

На практике преждевременное нарушение состояния поверхности асфальтобетонного покрытия, появление областей выкрашивания, возникновение выбоин и ям связаны с тем, что асфальтобетонная смесь подвергалась зерновой или температурной сегрегации. Процессы расслоения приводят к неравномерному распределению крупных и мелких зерен, битума и воздушных пор в общем объеме асфальтобетона. В результате нарушаются пропорции содержания разных фракций инертного материала, битума и воздуха в смеси, что приводит к локальному разрушению покрытия и сокращению срока службы дорожного полотна.

Сегрегация может возникнуть на любом этапе производства АБС: от подготовки материала до укладки и уплотнения готовой продукции. Далее мы рассмотрим причины возникновения фракционной сегрегации, непосредственно связанной с этапами выпуска смеси на АБЗ, а также представим пути решения на примере технологий, реализованных на АБЗ NFLG.

Сегрегация при загрузке инертных материалов

Инертные материалы при попадании в агрегат питания образуют конусообразную кучу. Угол наклона такого конуса называют углом естественного откоса. Он зависит от характеристик материала, в том числе от зернового состава и размера зерен, их массы и формы, степени сцепления между зернами, а также влажности материала.

При свободной засыпке песок, щебень крупных и мелких фракций стремятся принять собственную форму, свойственную для этого материала. В результате смесь начинает расслаиваться. При этом наблюдается два основных принципа сортировки по размеру и по форме зерен. Крупные зерна скатываются вниз бункера, а мелкие зависают в верхней части. Частицы угловатой формы и с шероховатой поверхностью обладают повышенным сцеплением и медленнее скатываются вниз в то же время, как окатанные зерна легко скатываются вниз.

Решаем проблему с помощью технологий

Благодаря наличию решеток негабарита на бункерах инертных материал подвергается дополнительному рассечению, что снижает его склонность к сегрегации.

Помимо решеток бункеры оборудованы площадочными вибраторами. Для улучшения эффекта вибрации и защиты бункера от возможных повреждений вибраторы крепятся на подвижную пластину. Бункеры песка и отсева оснащены двумя вибраторами и системой аэрации по принципу пневмоудара. Система производит взрыхление уплотненного материала и восстанавливает его стабильную подачу в сушильный барабан.

Совместная работа вибраторов и системы «антислеживания» предотвращает эффект расслоения инертных материалов в бункерах АБЗ.

Сегрегация при вращении сушильного барабана

Расслоение проявляется в ходе просушки инертных материалов. На данном этапе выделяют два сегрегационных процесса: радиальный и осевой.

Радиальная сегрегация возникает при круговом вращении, в горизонтальной плоскости мелкие частицы скапливаются в центре, тогда как крупные смещаются к краям.

При длительной работе агрегата радиальная сегрегация переходит в осевую. Она проявляется в расслоении смеси на полосы крупно- и мелкозернистого материала, расположенные вдоль оси вращения барабана.

Решаем проблему с помощью технологий

Перед подачей материала в сушильный барабан компоненты будущей смеси попадают на полноценный грохот негабарита. Агрегат предназначен не только для отсева негабаритного щебня - он также играет важную роль в борьбе с расслоением, создавая дополнительное смешивание материала.

Запатентованная конструкция лопастей внутренней части сушильного барабана помогает снизить сегрегационный эффект путем создания определенной пропускной способности каждой фракции. Например, если в момент дозации имеются отклонения какой-либо фракции, то за счет задержки материала происходит увеличение его однородности в самом барабане.

Приготовление смеси

Неравномерный промес смеси в смесителе АБЗ может привести к сегрегационному эффекту. Особенно это актуально для установок, оснащенных смесителями устаревших конструкций. Также как и в сушильном барабане здесь играет роль и время работы установки. Нарушение технологии приготовления АБС приводит к появлению беспорядочной сегрегации.

Решаем проблему с помощью технологий

Для того, чтобы свести к минимуму сегрегацию еще на этапе выхода материала из горячего элеватора на виброгрохот, АБЗ имеют конструкционные преимущества. На выходном лотке из горячего элеватора установлена специальная рассекающая решетка, формирующая поток материала по всей площади на входе в виброгрохот. Данная конструкция позволяет производить точное просеивание материала, а также уменьшать смежную фракцию. Благодаря работе виброгрохота происходит минимальное расхождение смежных фракций, что в дальнейшем положительно влияет на снижение эффекта сегрегации.

На этапе дозирования снижение расслоения смеси происходит за счет исполнения дозации двумя конусами – «точная и грубая дозировка». Два конуса внутри весов имеют увеличенную площадь, что способствует минимизации сегрегационного воздействия.

На АБЗ компании NFLG устанавливаются двухвальные смесители принудительного действия. Агрегат имеет высокую производительность и скорость перемешивания. Время замеса длится в среднем 19 с. Благодаря снижению времени перемешивания на инертные материалы оказывается меньшее воздействие, и как следствие происходит минимальный износ, а также фракционное изменение после дозации.

Данный эффект достигается за счет использования ременчатой передачи и внутреннего строения лопастей смесителя. Запатентованная форма смесителя, а также уникальное расположение угла наклона стоек и лопастей дает 100% гарантию гомогенности смеси и снижению сегрегации на дальнейших этапах.

Выгрузка смеси в АГС или в самосвал

Опасность зернового расслоения АБС может возникнуть при выгрузке материала в накопительные бункеры и кузов самосвала, а также в ходе транспортировки – из-за вибрации и тряски грузового автотранспорта.

Выделяют следующие виды сегрегации, связанной с выгрузкой смеси: концевая односторонняя и концевая двусторонняя.

Концевая сегрегация от грузовых автомобилей (односторонняя)

Этот вид сегрегации проявляется в виде скоплений щебня, расположенных только вдоль одного края уложенной полосы. Основная причина такого дефекта – неправильная загрузка смеси в накопительный бункер для ее хранения до погрузки в самосвалы. Обычно это значит, что асфальт засыпали одной конусообразной кучей, которая расслоилась под действием гравитации.

Для предупреждения этого вида сегрегации нужно соблюдать правила погрузки смеси в накопительные бункеры: не выгружать материал с высоты более 2 м, сбрасывать его единой массой и не допускать образования конуса.

Решаем проблему с помощью технологий

Агрегат готовой смеси имеет увеличенный угол стенки скипа, что сводит на нет образование процессов расслоения. При выгрузке происходит расклиновка потока.

Бункеры готовой смеси оснащены антисегрегационными пластинами, расположенными внутри агрегата на расстоянии не более 2 м. За счет пластин единый поток выгрузки рассекается, образуя три коротких. На каждом прерывании потока происходит дополнительное смешивание, что приводит к уменьшению сегрегационного эффекта.

Если рассматривать комплектацию АБЗ с отдельно вынесенным АГС, то помимо увеличенного угла стенки и антисегрегационных пластин нужно отметить влияние строения скипа. Уменьшенная высота выгрузки из смесителя в скип значительно сокращает время свободного полета готовой смеси и снижает ее охлаждение. За счет продуманной конструкции снижается эффект фракционной и температурной сегрегации.

В момент выгрузки скипа откатное дно скипа открывается целиком. Это решение привело к увеличению потока выгрузки и уменьшению количества переваливания материала, снижая его валкость.

Концевая сегрегация от грузовых автомобилей (двусторонняя)

При возникновении сегрегации наблюдаются скопления щебня, расположенные на одинаковом расстоянии друг от друга, вдоль двух краев полосы, уложенной асфальтоукладчиком.

К такому дефекту обычно приводят ошибки на этапе выгрузки и транспортировки смеси. Например, неправильная загрузка самосвала: сброс смеси с высоты более 2 м или выгрузка с образованием конусообразной кучи.

Таким образом, для предупреждения такого дефекта необходимо соблюдать правила погрузки, выгрузки и транспортировки АБС. Для дополнительного уменьшения сегрегационного эффекта рекомендуем в процессе укладки использовать перегружатель асфальта.

Решаем проблему с помощью технологий

Выгрузка в самосвал реализована тремя точками выгрузки, смещенными к центру, за счет чего самосвал имеет возможность легко зацентроваться и скорректировать поток АБС.

Увеличенный шибер позволяет производить сброс смеси в самосвал большим потоком, без долгого «стекания», что приводит к уменьшению времени выгрузки и снижению сегрегации.

Заслонка установлена вдоль движения транспортного средства, а не поперек, как на большинстве современных АБЗ. За счет центрального исполнения выгрузки увеличивается конус внутри кузова и площадь сегрегационного пространства. Готовая АБС распределяется более равномерно, снижая эффект сегрегации на тонну смеси.

Подводим итоги

В результате действия множества факторов, при укладке асфальтобетонных слоев дорожной одежды могут возникать температурная и фракционная сегрегация.

Независимо от вида, сегрегация неизбежно проявляется в дефектах дорожного покрытия и, как следствие, в снижении эксплуатационных характеристик и срока службы всей дорожной конструкции.

Данную проблему нужно контролировать. На сегодняшний день в качестве наиболее эффективных мер по предупреждению и сокращению влияния сегрегации в АБС являются тщательный подбор состава смеси на этапе проектирования, работа на высокотехнологичных асфальтосмесительных установках NFLG, а также применение перегружателей.