Jak se vyrábí asfalt: technologie výroby asfaltobetonových směsí Asfaltový beton je umělý nehořlavý stavební materiál vyrobený ze směsi bitumenu, velkého a drobného kameniva (štěrk, drť, písek), minerálního prášku a dalších složek. Existuje několik druhů umělého asfaltu, které se liší složením a technologií výroby.
Asfaltový beton je umělý nepálený stavební materiál vyrobený ze směsi bitumenu, velkého a drobného kameniva (štěrk, drť, písek), minerálního prášku a dalších složek. V běžném životě se asfaltobetonovým směsím ne zcela správně říká asfalt, protože. To je řecký název pro černý horský dehet (bitumen), který se tvoří v uhelných horninách. Existuje několik druhů umělého asfaltu, které se liší složením a technologií výroby. Každá odrůda má individuální sadu provozních vlastností a je určena pro určité oblasti použití.
Jaké přísady se používají k výrobě asfaltu?
Hlavní složky asfaltového betonu:
- hrubé kamenivo – drcený kámen a štěrk. Musí pevně přilnout k pojivu. Tento požadavek splňují krychlová zrna drceného kamene z hustých hornin a metamorfovaných karbonátových hornin. Při výrobě asfaltobetonových směsí se používá kamenivo o zrnitosti 10-40 mm.
- jemné kamenivo – písek. K tomuto účelu se používá přírodní lomový písek (není vhodný říční písek) nebo prosévky z drceného kamene. V surové asfaltobetonové směsi se používá písek různých frakcí, což umožňuje snížit pórovitost vrstvy. Jemné kamenivo zvyšuje hustotu asfaltového betonu, zlepšuje odolnost proti vysokým teplotám a pevnost povrchu vozovky.
- Minerální prášek. Jeho množství a kvalita výrazně ovlivňuje vlastnosti pojiva. Příliš mnoho minerálního prášku snižuje pevnost povrchu vozovky, zejména v zimních podmínkách.
- svíravý. Jeho funkce nejčastěji plní bitumen, který může být kapalný nebo viskózní. Požadovaný koeficient viskozity asfaltu je uveden v technické dokumentaci, závisí na složení surové směsi a teplotě pokládky asfaltu. Při provádění silničních prací v zimních podmínkách se obvykle používá tekutý bitumen s přísadami a ředidly.
Druhy asfaltobetonových směsí podle složení
Podle zrnitosti kameniva existují tři druhy asfaltového betonu, z nichž každý má specifickou oblast použití:
- Hrubozrnný. Tento materiál je žádaný pro konstrukci spodních vrstev silničního koláče. Pro jeho výrobu se používá drcený kámen velkých (20-40 mm) a malých frakcí (5-15 mm).
- Jemně zrnité. Plnidlem takového asfaltového betonu je jemnozrnný drcený kámen 5-15 mm. U dvouvrstvých vozovek se k výrobě vrchní vrstvy vozovky používá jemnozrnný materiál.
- Sandy. Tento umělý asfalt je vhodný pro úpravu chodníků. Hlavním kamenivem v něm je písek. Ve složení je také jemnozrnný štěrk a trochu minerálního prášku.
Podle složení se také dělí následující typy asfaltových betonů:
- Klasický. Jsou určeny pro výstavbu městských a sídlištních komunikací, chodníků.
- Drcený kámen-tmel. Obsahují stabilizační přísady vláknitého typu. Používají se k vytváření vysokopevnostních silničních povrchů dálnic s vysokou intenzitou dopravy.
- Polymer-asfaltovaný beton. Obsahují kopolymery a změkčovadla, které zvyšují pevnost a bezopravovost povrchu vozovek. Polymerasfaltové betony jsou účinné pro dláždění mostů, letišť, příjezdových cest, po kterých se pohybuje těžká technika.
Druhy asfaltových betonů podle technologie výroby
Podle způsobu výroby se asfaltobetonové kompozice dělí na tři druhy – horké, teplé, studené. Teplý asfaltový beton, podle podmínek použití, soubor výhod a nevýhod, je podobný horkému asfaltu, proto GOST 9128-2013 kombinuje tyto materiály v jedné skupině.
Horký asfaltový beton – složení a technologické schéma výroby
Horký asfalt je tradiční materiál kladený klasickou technologií při teplotě ne nižší než +110 °C. Teplý asfalt obsahuje nízkoviskózní bitumen a jeho pokládka se provádí při teplotách +40…+80 °C. Podle procenta hrubého a jemného kameniva se horké produkty dělí na vysoce porézní, porézní, hutné a vysokohustotní. Horký asfaltový beton používá spíše levné bitumeny, proto jsou nejvíce žádané při výstavbě vozovek a přistávacích ploch, při rozsáhlých generálních opravách starých komunikací. Jejich nevýhodou je nutnost zajistit důležité vlastnosti materiálu během procesu pokládky a použití speciálního zařízení.
Jak se vyrábí horký asfalt v asfaltových betonárnách (ABZ) – hlavní fáze procesu:
- Sušení při teplotách +150…+160 °C a třídění na sítech kameniva, které se do asfaltobetonárny (APC) obvykle dostává v mokrém nebo suchém stavu. Zvýšená vlhkost kameniva vede k rozstřikování směsi při pokládce a snížení pevnosti dlažby. Sušení může být jednoduché nebo dvojité.
- Míchání složek – kameniva a pojiva. Po přidání bitumenu musí být teplota směsi až do procesu pokládky udržována na +160…+170 °C. Takové podmínky jsou vytvořeny ve speciálních bunkrech, ve kterých lze asfalt skladovat nejdéle 4 dny.
- Přidání modifikujících komponent. Může být prováděno během míchání. Při výrobě pryžoasfaltových výrobků se pryžová drť přidává do směsi připravené k použití.
Rozpálený asfalt má přísná omezení na sezónnost používání. Tento materiál lze použít při silničních pracích v létě, za určitých povětrnostních podmínek také na jaře a na podzim. V zimě je jeho používání zakázáno. Horký asfalt je na krátké vzdálenosti přepravován konvenčními sklápěcími vozy. Pro přepravu na velké vzdálenosti se používají cohery, speciální vozidla vybavená tepelně úspornými kontejnery. V cocherech si silniční materiál zachovává svou výkonnost po dobu 2 dnů.
Studený asfaltový beton – z čeho je vyroben a vlastnosti výrobní technologie
Studené asfaltové směsi jsou vyráběny na bázi studeného bitumenu, speciálních polymerů, čistého vysušeného kameniva s vysokou pevností (žula nebo drcený kámen z gabro-diabasu), což vede k následujícím výhodám tohoto produktu:
- schopnost pokládat na podklad při okolní teplotě do +5 ° C, některé kompozice jsou přizpůsobeny pro pokládku v zimních podmínkách při teplotách do -30 ° C;
- udržení výkonu po dlouhou dobu;
- dobrá přilnavost k podkladu díky modifikujícím přísadám.
Kvůli vysoké ceně se studený materiál nepoužívá pro asfaltování velkých ploch. A nízká střihová stabilita omezuje jeho použití v oblastech brzdění těžkých vozidel.
Nejoblíbenější oblasti použití:
- všechny typy oprav záplatování, včetně na dálnicích;
- provozní výstavba cest, uliček, nástupišť plánovaných pro provoz při lehkém zatížení.
Výroba studeného asfaltu se provádí na standardním zařízení asfaltárny a zahrnuje stejné základní kroky jako výroba horkých směsí: příprava surovin, jejich míchání a expedice hotového materiálu na místo skladování.
Druhy asfaltobetonáren
Asfaltobetonárna je komplex zařízení, které zajišťuje výrobu studených a horkých asfaltobetonových směsí, černé drti (drcené kameny ošetřené bitumenem) a zpracování rozebrané vozovky.
Podle principu fungování se ABZ dělí na cyklické a spojité. V podnicích cyklického působení se používají dávkovače a zařízení pro periodické použití. V kontinuálních výrobních závodech probíhá příprava komponentů, jejich míchání a vykládání hotových výrobků současně.
V závislosti na kapacitě zařízení mohou asfaltárny vyrábět od 40 t/h do 400 t/h i více. Podle stupně zásob se rostliny dělí na stacionární, skládací a mobilní.
Příprava asfaltobetonových směsí se skládá z následujících technologických operací: sušení a ohřev kamenných materiálů, jejich třídění na frakce, dávkování minerálních a pojivových materiálů, míchání minerálních materiálů s organickými pojivy a výdej hotové směsi (obr. 26.3).
Rýže. 26.3. Technologické schéma pro přípravu horké asfaltové směsi:
1 – systém sběru prachu; 2 – šnekový dopravník na prach; 3 – výtah pro prach a minerální prášek; 4 – zásobník na minerální prášek; 5 – výtah pro dodávání horkých materiálů; 6 – třídicí jednotka; 7 – mixér; 8 – hromadný bunkr pro nadrozměrný štěrk; 9 – ohřívač bitumenu; 10 – ohřívač kapalného nosiče tepla; 11 – vyhřívané nádrže na bitumen; 12 – sušicí buben; 13 – skladovací dopravník; 14 – pohonná jednotka; 15 – kapacita pro motorovou naftu; 16 – olejová nádrž; 17 – skipový kladkostroj; 18 – zásobník připravené směsi
Vlastnosti připravených asfaltových směsí a asfaltového betonu musí splňovat požadavky GOST 9128-97.
Pro zlepšení kvality asfaltových směsí se v mnoha případech přidávají do asfaltové směsi povrchově aktivní látky (tenzidy) a aktivátory. Jako povrchově aktivní látky se používají kationtové a aniontové aktivní látky.
Vlastnosti a kvalita povrchově aktivních látek zaváděných do asfaltové směsi musí splňovat požadavky GOST 9128-97 a další relevantní regulační a technické dokumenty.
Asfaltobetonová směs na asfaltobetonárně je připravována v automatizovaných cyklických a kontinuálních instalacích s gravitačním nebo nuceným mícháním materiálů. Pokud je na výběr, nejprve se použijí dávkové obalovny asfaltu, následují obalovny s kontinuálním nuceným mícháním asfaltu a nakonec kontinuální obalovny asfaltu s gravitačním mícháním.
Při přípravě asfaltobetonové směsi v cyklickém provozu jsou zajištěny nejlepší podmínky pro regulaci doby míchání a získání směsi požadované kvality.
Sušení a ohřev kamenných materiálů by měl zajistit nejen požadovanou teplotu, ale také úplné odstranění vlhkosti. K ohřevu a dehydrataci bitumenu se používá zařízení pro kontinuální a přerušované tavení bitumenu. V kontinuálních instalacích s plynovým nebo elektrickým ohřevem dochází k dehydrataci v tenké vrstvě. Vsádkové závody se skládají z několika kotlů na tavení bitumenu. V nich se viskózní bitumen připravuje ve dvoustupňovém cyklu: v některých kotlích se bitumen zahřeje na 110-120 ° C a v případě potřeby se odpaří voda, poté se přečerpá do jiných spotřebních kotlů a zahřeje na provozní teplotu .
Pokud je nutné do asfaltu zavést povrchově aktivní látku nebo ředidlo, asfalt se připravuje podle třístupňového cyklu: po zahřátí a odpaření vody se asfalt přečerpá do volných kotlů, kde se spojí s povrchově aktivními látkami nebo ředidly, a následně přečerpán do provozních kotlů a zahřát na provozní teplotu.
Složky asfaltové směsi se dávkují hmotnostně; výjimka je povolena pro bitumen a přísady povrchově aktivních látek, které se dávkují objemově. Pro předběžné dávkování minerálních materiálů (před jejich vstupem do sušícího bubnu) se používají pohonné jednotky. Přesnost předběžného dávkování minerálních materiálů ±5 %. Při práci s velmi vlhkými materiály se provádí korekce na jejich vlhkost. Přípustná chyba v dávkování složek asfaltobetonové směsi by neměla překročit: u drceného kamene, písku a minerálního prášku používaného pro přípravu asfaltového betonu třídy I a II ± 3 %; používá se pro přípravu asfaltového betonu třídy III a IV ± 5 % hmotnosti příslušné složky; pro bitumen, bez ohledu na druh asfaltového betonu, ± 1,5 % jejich hmotnosti.
Zvláštní pozornost je věnována způsobům míchání asfaltobetonové směsi v cyklických a kontinuálních míchačkách. Při přípravě směsi hraje hlavní roli režim míchání minerálních materiálů s bitumenem. Důkladně promíchaná směs se vyznačuje rovnoměrným rozložením všech složek a úplným obalením povrchu částic bitumenem. Doba míchání závisí na typu míchačky a typu připravované směsi. Pohybuje se od 20 do 60 s v míchačkách tuzemské výroby. Doba míchání v míchačkách zahraničních firem je 1,5krát kratší.
Zlepšení kvality směsi a zvýšení produktivity technologického zařízení lze dosáhnout zintenzivněním procesu míchání, použitím tenzidů, aktivátorů a zlepšením způsobu zavádění pojiv. Způsob nanášení bitumenu má významný vliv na míchání a kvalitu směsi. Princip intenzifikace je založen na zkrácení doby míchání nebo zvýšení rychlosti míchání.
Pro zlepšení technologie přípravy asfaltobetonové směsi je vhodné široce používat aktivátory – cement, vápno, břidlicovou pryskyřici atd. Zavedení těchto materiálů přispívá k vytvoření aktivního čerstvě vytvořeného povrchu, který má vysokou energii v počáteční období, které vede k vysoké adhezi s pojivy.
Vlastnosti přípravy litých asfaltových směsí (litý asfalt). Formované asfaltobetonové směsi se liší od horkých směsí zvýšeným obsahem bitumenu o vyšší viskozitě a minerálního prášku, vyšší (210-230°С) teplotou při přípravě a pokládce. Jejich příprava se provádí na konvenčních asfaltovacích zařízeních nebo na specializovaných obalovnách asfaltu. Zásadním rozdílem mezi těmito závody a tradičními je dostupnost zařízení pro ohřev minerálního materiálu a přípravu přírodního bitumenu (nezbytná přísada do litého asfaltu).
V souladu s TU-400-24-158-89 [105] lité směsi jsou rozděleny do pěti typů (tabulka 26.1), lišících se velikostí a hmotnostním podílem kameniva ve směsi, hmotnostním podílem asfaltového pojiva (směs bitumenu a minerálního prášku) a podle toho i účelem každého druhu.
