| План
1.Виробництво будівельних розчинів та бетонних сумішей на неорганічних в’яжучих речовинах. 2
2.Виробництво асфальтобетонних сумішей. 13
СПИСОК ВИКОРИСТАНОЇ ЛІТЕРАТУРИ. 24
Виробництво будівельних розчинів, бетонних та
асфальтобетонних сумішей
Виробництво збірних залізобетонних конструкцій і виробів; використання монолітного бетону і залізобетону в таких сферах будівництва як гідротехніка, цивільне, дорожнє, потребує значного підвищення виробництва бетонних сумішей і будівельних розчинів. В теперішній час бетонні суміші і будівельні розчини готують, як правило, на механізованих підприємствах, обладнаних сучасним високопродуктивним обладнанням. Широке використання в умовах розсередженного будівництва мають збірно-розбірні та пересувні бетонорозчинно-змішуючі установки, збільшуються обсяги використання сухих сумішей, які виготовляють на інвентарних дозуючих установках і транспортують на об’єкти будівництва в авто-бетонозмішувачах або спеціальній тарі у невеликій розфасовці.
Централізоване виготовлення бетонних сумішей и будівельних розчинів в бетонозмішувальних цехах має ряд переваг в порівнянні з децентралізованим їх виготовленням. При централізованому виготовленні сумішей досягається більш велика ступінь механізації усього процесу, скорочується кількість використовуємих машин і механізмів, як за рахунок їх кращого використання, так і застосування машин і механізмів більшої продуктивності, відкривається можливість комплексної механізації і автоматизації виробництва. Це забезпечує значне зниження трудових витрат, підвищує якість виготовляємої суміші і скорочує витрати матеріалів як за рахунок впровадження більш сучасної технології виробництва, так і поліпшення умов зберігання матеріалів і продукції, контролю за якістю продукції. При централізованому виготовленні підвищується культура виробництва, собівартість бетонних сумішей знижується на 10-20 % в порівнянні з собівартістю сумішей, виготовлених на нецентралізованих установках.
По продуктивності бетонорозчинозмішуючі підприємства поділяються на підприємства малої ІІІ-категорії (річна продуктивність до 50 тис. м. куб. бетонної суміші); середньої ІІ- категорії (річна продуктивність до 100 тис. м. куб. бетонної суміші); І -категорії (річна продуктивність більше 100 тис.м. куб.).
В залежності від схеми компоновки обладнання бетонорозмішуючі підприємства, цехи і дільниці підрозділяють на такі, у яких обладнання розташоване за вертикальною та горизонтальною схемами компоновки. Найбільше розповсюдження отримала вертикальна схема, при якій складові матеріали одноразово подають на необхідну висоту і потім вони під дією гравітаційних сил поступають униз, проходячи через усе технологічне обладнання. Установки даного типу більш компактні, але вони можуть досягати висоти 20-30 м., що значно ускладнює їх монтаж, ремонт, обслуговування та демонтаж. Ця схема використовується на підприємствах великої і середньої продуктивності.
Горизонтальна схема передбачає дво- або триразовий підйом сировини. Технологічне обладнання розташовується на землі і тому не потребує створення спеціальних фундаментів і підсилених несучих конструкцій. Але необхідність багаторазового підіймання сировини потребує встановлення допоміжних транспортних засобів (стрічкових конвейєрів, вертикальних елеваторів).
Установки, які працюють по горизонтальній схемі, встановлюються на підприємствах невеликої продуктивності.
По принципу дії бетонорозмішувальні установки класифікують на циклічні та безперервні. На установках циклічної дії використовують змішувачі періодичної дії і порційні дозатори, а на установках безперервної дії - змішувачі і дозатори безперервної дії.
В залежності від ступеню механізації і автоматизації управління виробничими процесами, які пов’язані з транспортуванням сировини і приготуванням бетонної суміші, установки класифікують на механізовані та автоматизовані. На механізованих установках управління здійснюється операторами безпосередньо на робочих місцях. На автоматизованих установках управління операціями здійснюється автоматично з центрального щита управління.
Склад підприємства по виробництву бетонних сумішей і будівельних розчинів залежить від умов енерго- та водопостачання, розміщення підприємства, виду зовнішнього транспорту, номенклатури виробляємої продукції.
Бетонна суміш є багатокомпонентною системою, яку виготовляють, ретельно змішуючи з водою в’яжуче, заповнювачі і добавки. Суха бетонна суміш - це виготовлена в бетонозмішувачі однорідна суміш з дозованих сухих компонентів - в’яжучого заповнювачів і мінеральних добавок. Таку суміш пакують у спеціальну тару і в звичайних бетонозмішувачах змішують з водою. Будівельним розчином називають затверділу суміш в’яжучої речовини, дрібного заповнювача (піску) та води.
В основу класифікації товарних бетонних сумішей та будівельних розчинів покладені такі ознаки: середня щільність, вид в’яжучої речовини, призначення й фізико-механічні властивості. Так, за щільністю в сухому стані будівельні розчини поділяють на важкі з середньою густиною 1500 кг/ м.куб. і більше, та легкі, що мають середню густину менше як 1500 кг/м.куб.
За видом в’яжучого розчини бувають: цементні, які виготовлені на портландцементі чи його різновидах; вапнякові-на повітряному чи гідравлічному вапні; гіпсові-на в’яжучих речовинах; мішані-на цементно-вапняковому в’яжучому.
За призначенням будівельні розчини розрізняють так: мурувальні - для кам’яного будування чи зведення стін з великих елементів; монтажні-для заповнення швів між елементами (панелями, блоками тощо) під час монтажу будівель та споруд з готових збірних конструкцій та деталей; опоряджувальні-для штукатурення; спеціальні, які мають особливі властивості (акустичні).
За фізико-механічними властивостями розчини класифікують за міцністю, морозостійкістю, що характеризує довговічність розчину. За міцністю при стиску будівельні розчини поділяють на марки: М4, М10, М25, М50, М75, М100, М150,М200. Розчини М4 і М10 виготовляють на повітряному та гашеному вапні. За ступенем морозостійкості розчини мають дев’ять марок- від F10 до F300.
Товарні бетонні суміші поділяються на важкі, з середньою щільністю 2200-2500 кг/м.куб., та легкі, що мають середню щільність менш ніж 1800 кг/м.куб. Для виробництва товарних бетонних сумішей використовують портландцемент і шлакопортландцемент та їх різновиди (з мінеральними добавками, швидкотвердіючий, сульфатостійкий та інші).
За призначенням бетонні суміші розділяють на : для цивільного будівництва; промислового будівництва; гідротехнічного будівництва та інші. За фізико-механічними властивостями товарні бетонні суміші класифікують по їхній міцності та морозостійкості. За міцністю при стиску товарні бетонні суміші поділяють на марки від М25 до М500.По морозостійкості бетонні суміші мають марки від F50 до F500.
Склад будівельних розчинів та бетонних сумішей позначають масою чи об’ємом вихідних сухих матеріалів, які витрачаються на 1м.куб. розчину чи суміші, або відносним співвідношенням їх (так само за масою чи об’ємом).При цьому витрати в’яжучого беруть за одиницю. Для простих розчинів (в’яжуче дрібний заповнювач) склад позначають, наприклад, 1:5. Тобто на 1 частину в’яжучого витрачені 5 частин піску. Склад мішаних (складних ) розчинів, які містять ще мінеральні добавки, позначають трьома цифрами, наприклад, 1:0,5:5 (цемент : вапно : пісок).Як заповнювач для важких розчинів використовують кварцові та польовошпатні природні або річкові піски; для легких розчинів - легкі гірські породи (туфові, черепашкові) або шлакові, керамзитові, перлітові піски.
Склад бетонних сумішей, якщо його характеризують відносним співвідношенням компонентів (за масою чи об’ємом) позначають, наприклад,1:2:4:0,4 (цемент : пісок : щебінь(гравій) : вода).Тобто на 1 частину в’яжучого витрачається 2 частини піску, 4 частини щебеню або гравію, 0,4 частини води. Мінеральні та органічні добавки у будівельних розчинах застосовують при використанні портландцементу. Вапнякові чи глинисті добавки вводять для підвищення водотрималої здатності, поліпшення легкоукладальності і економії цементу. Органічні поверхнево-активні добавки використовують для підвищення пластичності розчинової суміші та зменшення витрати в’яжучого. Такі добавки, як каніфольне мило, милонафт, гідролізована кров, омилений деревний пек вводять у кількості 0,1-0,3% до маси в’яжучого. Вони не лише поліпшують легкоукладальність розчинової суміші, а й підвищують морозо-стійкість, знижують водопоглинання та усадку розчину.
В загальному вигляді підприємство по виробництву бетонних сумішей і будівельних розчинів складається із змішувального цеху з бункерним та дозувальним відділенням, складами заповнювачів і добавок з необхідними пристріями, транспортного відділення, ремонтно-механічного і енергомеханічного відділень. При виробництві бетонних сумішей та будівельних розчинів виділяють такі операції: приймання, зберігання і підготовку заповнювачів, в’яжучих і добавок на механізованих складах; підготовку сировинних матеріалів-підігрівання заповнювачів у зимовий період, активізацію в’яжучих, приготування спеціальних розчинів добавок, приготування бетонних сумішей і будівельних розчинів; транспортування сумішей та розчинів на будівництво. Розвантаження заповнювачів, привезених у розчинобетонозмішувальний цех залізничним або автомобільним транспортом здійснюється гравітаційним способом, зштовхуванням або черпанням, що визначає і конструкцію вантажно-приймальних пристроїв. Зберігання заповнювачів здійснюється на естакадо-штабельних, штабельно-лінійних, силосних складах. В’яжучі речовини доставляють на підприємство у вагонах або вантажовозах. Розвантаження в’яжучих на склад силосного типу здійснюється, як правило, пневматичним способом. Склад в'яжучих в системі бетонозмішувального цеху повинен розташовуватись на доцільній відстані від під’їздних колій і, в той же час, бути в безпосередній близькості від бетонозмішувального відділення.
Бетонні суміші і будівельні розчини готують у бетонозмішувальному відділенні. Для цього компоненти завантажують у бункери, дозують, перемішують і видають готову суміш на транспортні засоби. Дозування компонентів здійснюють за об’ємом (заповнювачі і вода) та масою (в'яжучі речовини). Приготування і дозування хімічних добавок здійснюється на спеціальних технологічних лініях і пристроях, які безпосередньо примикають або входять до складу бетонозмішувального відділення.
Змішування компонентів здійснюється в бетонозмішувачах. Це основна технологічна операція, рівень виконання якої значною мірою визначає якість бетонних сумішей і будівельних розчинів, а також затверділого бетону. Під час змішування суміші її однорідність підвищується за рахунок взаємодії компонентів з робочими органами змішувача чи під дією сили тяжіння. В усіх випадках змішування різнорідних матеріалів включає рух частинок по складних перехрещених траєкторіях. Чим складніші ці траєкторії, тим ефективніше проходить процес, тим скоріше змішувана маса стає однорідною. Переміщенню частинок і їхніх агрегатів у змішувачах протидіють сили інерції, внутрішнього тертя, які залежать від складу суміші, її водовмісту, наявності пластифікуючих і повітрявтягувальних добавок, а також конструктивних особливостей робочих органів змішувачів. Тому бетонні суміші і будівельні розчини з різною легкоукладальністю готують у змішувачах різних типів. Чим жорсткіша суміш, тим вище її граничне напруження зсуву і тим більш енергоємним і складним є процес змішування. Ступінь однорідності приготовлюваної бетонної суміші залежить не тільки від ефективності процесу перемішування, а й від його тривалості. Для кожного типу змішувача існує оптимальна тривалість змішування.
Найпоширеніші два основних способи змішування компонентів з вільним падінням матеріалу (гравітаційне) і примусове. Гравітаційне змішування здійснюється в обертових змішувальних барабанах, на внутрішній поверхні яких по гвинтовій лінії закріплені лопаті. При обертанні барабана лопаті захоплюють порції суміші і підіймають їх до верхнього крайнього положення, звідки вони падають вниз і занурюються у суміш, яка знаходиться в цей момент у нижній частині барабана. В цьому і полягає процес гравітаційного змішування, яке застосовують для приготування будівельних розчинів, рухливих і пластичних бетонних сумішей. Гравітаційні змішувачі мають місткість по завантаженню від 500 до 3000 (СБ-16Б, СБ-94).
Для приготування легких бетонних сумішей на пористих заповнювачах, а також жорстких бетонних сумішей на будь-якому заповнювачі, гравітаційне змішування неефективне і не рекомендується. Для цього використовують бетонозмішувачі примусової дії, які застосовують для виготовлення розчинів і бетонних сумішей практично будь-якої легкоукладальності. Такі змішувачі за конструктивно-техно-логічними особливостями поділяють на дві основні групи: з циліндричним конусом-чашею і вертикально розміщеними валами з перемішувальними лопатями; з коритоподібним корпусом і горизонтально розміщеними валами з перемішувальними лопатями. Найпоширеніші роторні циклічні змішувачі. Їхнім робочим органом є ротор, який обертається в чаші з системою змішувальних лопатей. Частина лопатей закріплена на роторі жорстко, а частина - рухливими пристроями і забезпечена рухливими амортизаторами, які захищають ротор і привід у цілому від перевантажень при попаданні стороннього тіла між лопатями і корпусом. Місткість по завантаженню у таких змішувачах складає від 250 до 1500 л (СБ-35, СБ-138).
Планетарно-роторні бетонозмішувачі призначені для приготування бетонної суміші і розчину. Вони відрізняються від роторних тим, що в них застосовано планетарний привід з додатковими лопатями, які обертаються в напрямку, протилежному обертанню ротора. Турбулентні змішувачі призначені для виготовлення високоякісних розчинних сумішей. Вони відрізняються від роторних підвищеною частотою обертання робочого органу (5 ... 10 с).
Бетонозмішувачі примусової безперервної дії з горизонтальними змішувальними валами призначені для приготування бетонної суміші із різною легкоукладальністю. Корпус таких змішувачів коритоподібний і всередині має футеровку із стійкого проти зношування матеріалу. За рахунок конструктивних особливостей розміщення лопатей на горизонтальних валах і їхнього положення утворюється перервна гвинтова поверхня. Зубчаста передача забезпечує взаємно протилежне обертання валів з лопатями з частотою 0,8...1,1с. Компоненти завантажують через лійку, змішують і вивантажують на другому кінці корпусу в транспортний пристрій або бункер-накопичувач. Змішувачі аналогічних конструкцій використовують для приготування силікатних і керамічних сумішей. Бетонозмішувачі з горизонтальними валами (СБ-19, СБ-61, СБ-75, СБ-78) мають продуктивність 5...60 м.куб/год.
Для приготування жорстких сумішей з високим граничним опором зсуву застосовують віброзмішування. Вібруванням бетонної суміші в процесі змішування досягається тиксотропне розрідження суміші, що істотно зменшує внутрішнє тертя між частинками, сприяє зниженню енерговитрат і підвищенню однорідності суміші. Вібрація передається на суміш через вібруючий корпус змішувача або через вібруючі лопаті та інші робочі органи, які взаємодіють із сумішшю під час змішування.
У змішувачах звичайних типів швидкість руху частинок суміші і градієнти швидкості зсувних деформацій під час змішування порівняно невеликі, що обмежує можливість подальшого підвищення однорідності суміші, міцності і стійкості бетону, продуктивності бетонозмішувальних установок. Тому останнім часом на підприємствах по виготовленню розчинів та бетонних сумішей на неорганічних в¢яжучих речовинах починають впроваджувати змішувачі, які забезпечують суттєве підвищення значень механічних параметрів процесу змішування.
Одним з основних напрямів підвищення ефективності змішування є використання попередньої турбулентної і вібротурбулентної активації систем «в¢яжуча речовина-вода», «в¢яжуча речовина-дрібний заповнювач-вода». При інтенсивному турбулентному русі частинки в¢яжучого і дрібного заповнювача переміщуються хаотично не тільки в напрямку плину, а й перпендикулярно до потоку. Після активації суміш в¢яжучого і дрібного заповнювача змішується з крупним заповнювачем.
Для реалізації ефекту активації розроблено ряд змішувачів. У протитечійний змішувач примусової дії спочатку завантажують воду, цемент і пісок, змішують їх високошвидкісними турбулентами. Потім у чашу завантажують крупний заповнювач і змішування продовжують вже з малою швидкістю. У верхній камері двокамерного бетонозмішувача також активують цементний розчин, а в нижній камері його змішують з крупним заповнювачем. Застосування багатостадійної технології змішування з активацією в¢яжучих речовин дозволяє підвищити міцність бетону на 10...20 %, або скоротити витрати в¢яжучих речовин на 5...10 %.
Тривалість змішування залежить від виду і легкоукладальності сумішей, щільності бетону, конструктивних особливостей змішувачів. Так змішування компонентів бетонної суміші на легких пористих заповнювачах триває 100...300 с., а щільних заповнювачах-30-150 с.
Заповнювач для розчинів і бетонних сумішей мають природну вологість 3...5% (крупний), 6...14% (дрібний) і при їх зберіганні у зимовий період на складах вони можуть змерзатися. Основним способом підігрівання заповнювачів є прогрів їх парою через труби, які укладені у теплоізольовані частини складу.
Після виготовлення і перевезення на будівельний майданчик, розчини і будівельні суміші повинні мати необхідні технологічні властивості-однорідність, рухливість або жорсткість. Ці показники погіршуються при тривалому транспортуванні по нерівній дорозі з великою швидкістю. Суміші при цьому розшаровуються - крупний важкий заповнювач осідає вниз, а частина розчину і води підіймаються вгору при транспортуванні сумішей на важких заповнювачах. При транспортуванні сумішей на легких пористих заповнювачах заповнювачі підіймаються вгору. У такому стані бетонні суміші застосувати не можна, їх треба знову перемішати до однорідного стану.
Допустиму відстань перевезення сумішей визначають часом її перебування в дорозі із середньою швидкістю транспортування. Допустима тривалість транспортування сумішей складає 20...120 хв. На тривалість транспортування впливають також температура суміші і навколишнього середовища. Висота падіння суміші при вивантаженні не повинна перебільшувати 2 м.
Транспортування бетонних сумішей можна здійснювати порційним, безперервним і комбінованим способами.
При порційному транспортуванні застосовують автобетонозмішувачі, автобетоновози, автосамоскиди, вагонетки, бункери, які встановлені на автомобілі. Це - зовнішній вид транспорту і перевезення здійснюється від заводу до будівельного майданчика. Найбільш ефективним при цьому виді транспортування є автобетонозмішувачі. Їх також можна завантажувати на заводі сухими компонентами і в дорозі або вже на об¢єкті готувати рухливі бетонні суміші з легкоукладальністю, яка оцінюється при осадці конуса більше 1 см. Бетонозмішувач можна завантажувати як від пересувних установок, так і від стаціонарних. Автобетонозмішувач змонтовано на шасі вантажного автомобіля. Змішувальний барабан зроблено у вигляді двох зрізаних конусів, зварених між собою великими основами і встановлених під кутом 15° до горизонту. Всередині барабана закріплено дві гвинтові лопаті, які здійснюють гравітаційне змішування суміші і її розвантаження. Місткість автобетонозмішувача СБ-159 - 5 м.куб., СБ-127-6 м.куб., СБ-130 - 8 м.куб. Автосамоскиди загального призначення використовують для перевезення готової суміші. Для цих цілей також застосовують автобетоновози. Під час транспортування готової суміші на легких пористих заповнювачах в автобетонозмішувачах тривалість доставки повинна бути не більше, як 45...60 хв. при використанні водонасичених заповнювачів і 30...40 хв. - сухих. Більш доцільно доставляти суху або частково приготовану суміш. При застосуванні автобетоновозів тривалість транспортування бетонної суміші на пористих заповнювачах не повинна перевищувати 20...30 хв.
При від¢ємній температурі навколишнього повітря слід забезпечити мінімальні тепловитрати під час транспортування бетонної суміші. При температурі до - 20° С застосовують автобетонозмішувачі і бетоновози у звичайному використанні, а суміші можуть попередньо підігрівати або вводити в них протиморозні добавки. Транспортуючи готові гарячі суміші, слід укривати кузов автобетоновоза і барабан автобетонозмішувача вологонепроникними і теплоізоляційними матеріалами. На початку перевезення температура підігрітої суміші не повинна перевищувати 40° С. При температурах, нижчих ніж -20° С, застосовують автобетоновози і автобетонозмішувачі в зимовому виконанні. В умовах сухого жаркого клімату для попередження передчасної втрати рухливості суміші під час її транспортування до місця укладання вводять хімічні добавки; використовують охолоджену воду, пористі заповнювачі попередньо насичують водою або просочують розчинами хімічних добавок. Якщо таких технологічних прийомів недостатньо, то доцільно перейти на доставку в автобетонозмішувачах сухих сумішей.
При перевезенні сумішей допускається тільки одне перевантаження суміші з транспортних засобів у бетоноукладальне обладнання. Не можна збільшувати рухливість суміші введенням води більше, ніж це потрібно.
Для безперервного транспортування застосовують конвеєри чи бетоновози при малих відстанях між заводом і будівельним майданчиком. При комбінованому транспортуванні сумішей застосовують порційне транспортування від бетонного заводу до будівельного майданчика і безперервне- в межах будівельного майданчика.
Поряд з сумішами і розчинами на неорганічних в¢яжучих речовинах у будівництві використовують суміші і розчини на органічних в¢яжучих. Найбільш вагоме значення серед останніх мають асфальтові в¢яжучі, які є сумішшю бітуму з тонкомеленими порошками наповнювача: вапняку, доломіту, крейди, азбесту, шлаку.
Бітуми, які здобуті з нафти, залежно від технології їх виробництва, можуть бути: залишкові, окислені, крекінгові, екстрактні. Бітуми можна також отримати після переробки асфальтових порід і природних бітумів. Бітуми - це речовини, які складаються із сумішей високомолекулярних вуглеводнів метанового, нафтенового та ароматичних рядів і їх кисневих і сірчастих похідних.
За будовою бітум - це колоїдна система, в якій диспергована тверда їх частина-асфальтени, а дисперсійним середовищем є смоли і масла. Асфальтени - це високомолекулярні вуглеводні та їхні похідні з молекулярною масою 1000...5000, густиною понад 1 т/ м.куб. Вміст асфальтенів у бітумах становить до 50 %. Вони є твердими і неплавкими кристалічними речовинами. Асфальтени визначають в¢яжучі властивості і збільшують в¢язкість бітумів, при температурі 300° С розкладаються, утворюючи кокс. До складу бітумів можуть входити такі тверді вуглеводні, як парафіни, вплив яких на властивості бітуму послаблюється при наявності в ньому масел і смол. Смоли - це аморфні речовини з молекулярною масою 500...1000 та густиною близько 1т/м.куб. У бітумі їх міститься 10...30 %. Масляні фракції бітумів складаються з різних вуглеводнів з молекулярною масою 100...500 і густиною меншою, ніж 1т/м.куб.
Властивості бітумів визначаються складом і співвідношенням його складових частин: масел, смол та асфальтенів і повинні відповідати наступним технічним вимогам. Бітум, як виходить з теорії формування структури і тужавлення, а також досвіду експлуатації асфальтових бетонів, повинен добре і повністю змочувати поверхню наповнювачів, дрібних та крупних заповнювачів. Бітум повинен підтримувати високу міцність зчеплення з цими поверхнями і в експлуатаційний період, тобто мати добру адгезію до них. Бітум повинен мати високе міжмолекулярне зчеплення (корозійну міцність) і, знаходячись у плівковому стані, сприяти протидії асфальтового бетону повзучості. Бітум повинен бути стійким до зміни своїх властивостей під дією температури або впливів факторів старіння, тобто мати максимальні теплостійкість, стабільність. При від¢ємній температурі бітум повинен проявляти еластичність і надавати асфальтобетонам пружньо- в¢язкі властивості. Він має бути гідрофобним, водостійким і водонепроникливим, і надавати такі ж властивості, а також морозостійкість асфальтовому бетону. Бітум повинен мати ті ж специфічні властивості, які пов¢язані з особливими умовами роботи асфальтового бетону у конструкції або споруді. Наприклад, у верхніх шарах сучасних аеродромних покриттів він повинен мати знижену розчинність і проявляти деяку вогнестійкість.
За переважним призначенням бітуми підрозділяють на дорожні, будівельні, покрівельні, гідроізоляційні; за консистенцією бітуми поділяють на тверді, напівтверді і рідкі. До твердих і напівтвердих відносять бітуми нафтові будівельних марок : БН 50/50,БН 70/30, БН 90/10; бітуми нафтові покрівельні марок : БНК-45/180,БНК- 90/40, БНК-90/30; бітуми нафтові дорожні марок : БНД 200/300, БНД 130/200, БНД 90/130, БНД 60/90,БНД 40/60. Рідкі бітуми, які отримують при переробці нафти або при змішуванні твердих і напівтвердих бітумів з легкими нафтопродуктами - гасом, мазутом тощо, підрозділяють на класи : А- середньогустіючий і Б - повільногустіючий. Кожний клас складається з шести марок.
Склад визначив практичні способи переробки бітумів з метою їх використання у будівництві : 1) нагрівання до 140...170 ° С, внаслідок чого розм¢якшуються смоли і збільшується їхня розчинність у маслах; 2) розчинення бітуму в органічних розчинниках для надання робочої консистенції без нагрівання; 3) емульгування та одержання бітумних емульсій і паст.
Властивості асфальтового в¢яжучого залежать від виду бітуму й наповнювача, їх співвідношення у складі в¢яжучого, пористості в¢яжучого після ущільнення й затвердіння, а також інших факторів. Оптимальним співвідношенням бітуму і наповнювача у в¢яжучому є таке, коли увесь бітум адсорбується у вигляді тонких суцільних плівок на поверхні частинок тонкомеленого наповнювача. Наповнювачі є активною складовою асфальтового в¢яжучого. Вони адсорбують на своїй поверхні значну частину бітуму і надають сумісно з бітумом в’яжучому необхідні властивості. Спочатку як наповнювачі використовували вапняки після їх подрібнення у молоткових дробарках. Вміст зерен з розміром менше ніж 0,074 мм у такому наповнювачі не перебільшував 40...50% . Наповнювачі, які застосовуються у теперішній час, більш дрібні, а вміст зерен з розміром менше ніж 0,074 мм у них складає 70...75 %. Такі наповнювачі мають більшу питому поверхню, а в’яжучі на них-більшу міцність.
При виготовленні розчинів і сумішей на асфальтовому в’яжучому як дрібний заповнювач застосовують природні і штучні піски з вмістом пилюватоглинястих частинок не більш як 3% за масою. Також починають використовувати відходи, які утворюються при подрібненні кам’яних порід (фракції від 0 до 5 мм), дрібні піски, які до теперішнього часу вважались не кондиційними. Крупним заповнювачем у асфальтобетонах є щебінь, який виготовляють із міцних та морозостійких вивержених, осадових і метаморфічних гірських порід, а також із металургійних шлаків. Із осадових порід доцільно використовувати карбонатні породи (вапняки, доломіти), які добре зчіплюються з бітумом.
Асфальтові розчини виготовляють з використанням асфальтового в’яжучого та дрібних заповнювачів. В залежності від крупності і гранулометричного складу піску або іншого дрібного заповнювача вміст бітуму у асфальтових розчинах складає 8...10 %. Співвідношення між асфальтовими в’яжучими (бітум, наповнювач) і дрібним заповнювачем складає 1:1,5...1:2,5 по масі.
Важкий асфальтобетон можна розглядати як суміш асфальтового розчину та крупного заповнювача - щебеню або гравію. Кількість асфальтового розчину у бетоні повинна на 10...15% перебільшувати пустотність щебеню. У асфальтобетоні вміщується 5...8% бітуму. Щільність асфальтобетону на гранітному заповнювачі складає до 2300кг/м.куб. Асфальтобетон є термопластичним матеріалом, який може знову пластифікуватися після затвердіння. Властивості асфальтобетонів залежать від виду і вмісту в’яжучого і заповнювачів, технологічних параметрів виробництва асфальтобетонних сумішей і їх ущільнення, температури навколишнього середовища та багатьох інших. Так, наприклад, при зміні температури від +50° С до -35° С міцність бетону при стиску може змінитися від 1...2 МПа до 10...30 МПа.
В залежності від найбільшого розміру крупного заповнювача розрізняють крупнозернисті асфальтобетони (розмір зерен до 40 мм); середньозернисті (розмір зерен до 20 мм); дрібнозернисті (розмір зерен до 10 мм); пісчані (5 мм). Асфальтобетонні суміші застосовують для виготовлення щільного асфальтобетону ( пористість 3...5 %) і пористого
(пористість 5...10%). Асфальтобетони і розчини за призначенням поділяють на гідротехнічні, дорожні та аеродромні, для влаштування підлог у промислових цехах і складських приміщеннях, стежок, плоскої покрівлі. Виготовляють також декоративні асфальтові розчини, з яких виконують розподільні смуги на дорогах, підлоги вестибюлів.
Сфери застосування асфальтових розчинів і бетонів обумовлені властивостями в’яжучого, яке добре чинить опір дії лугів з концентрацією до 50%, соляної (з концентрацією до 25%) та оцтової (з концентрацією до 10 %) кислот. Недостатньо стійке асфальтове в’яжуче в атмосфері, яка містить оксиди азоту, а також при дії концентрованих розчинів кислот. В процесі експлуатації асфальтові в’яжучі можуть старіти, тобто повільно змінювати склад і властивості, що супроводжується підвищенням їх крихкості та зниження гідрофобності. Цей процес прискорюється під дією променів сонця й кисню повітря внаслідок зростання кількості твердих складових за рахунок зменшення вмісту смолистих речовин і масел.
Важкі щільні асфальтобетонні суміші, які виготовлені в заводських умовах, повинні мати міцність при стиску при температурі +50° С в межах 0,8...1,2 МПА; +20° С- 1,8...2,5 МПа; водопоглинання- 1...3 % по об’єму; набухання не більше 0,5 % по об’єму.
Для підвищення вологостійкості асфальтобетону і для кращого зчеплення бітуму з заповнювачами вводять вапно, цемент, феролигносульфонат, феронафт. Асфальтобетон з добавкою 3...6% гуми у меншій мірі змінює свої властивості при змінах температури, за рахунок чого підвищується його еластичність, зменшується можливість утворення температурних тріщин.
Асфальтобетонні суміші виготовляють на підприємствах виробничої бази будівництва, які можуть бути як стаціонарними, так і тимчасовими. Стаціонарні заводи споруджуються на тривалий термін у місцях зосередженого будівництва - у містах, великих вузлах автомобільних шляхів. Найбільш ефективними є заводи з продуктивністю 100 тис. т. і більше асфальтобетонних сумішей в рік. Для будівництва автомобільних шляхів споруджуються тимчасові підприємства з продуктивністю від 3 до 30 тис. Т. асфальтобетонних сумішей в рік. Відстань між тимчасовими підприємствами визначають з урахуванням найменшої тривалості транспортування суміші, а також з урахуванням місцевих умов розташування залізничних станцій і під’їздних шляхів, наявності покладів будівельних матеріалів тощо.
Вибір місця розташування підприємства здійснюється після порівняння усіх техніко-економічних показників. Сучасний рівень розвитку техніки дозволяє повністю механізувати і автоматизувати виробництво як на стаціонарних підприємствах, так і тимчасових.
В залежності від технології виробництва і умов забезпечення необхідними матеріалами заводи працюють по таких схемах: асфальтобетонна суміш виготовляється з напівфабрикатів (щебінь, гравій, пісок необхідних фракцій, наповнювач), доставляємих на підприємство у готовому вигляді; суміш виготовляють з сировинних матеріалів, які потребують попередньої переробки у допоміжних цехах асфальтобетонного заводу.
Досвід будівництва свідчить про переваги централізованої переробки матеріалів і постачання на асфальтобетонні заводи напів-фабрикатів. Поряд із значним економічним ефектом, це дає змогу зменшити виробничі площі асфальтобетонних заводів, полегшити вибір майданчиків для їх будівництва в умовах населених міст. Якщо підприємства працюють по іншій схемі, то в їх склад входять такі цехи і дільниці: бітумний цех, який має бітумосховище, бітумоплавильні котли, бітумопроводи, насосну станцію; змішувальний цех, який має машини і механізми, призначені для виготовлення асфальтобетонної суміші із готових матеріалів; цех по переробці заповнювачів, який має дробарки для подрібнення і грохота для сортування щебеню по необхідним фракціям; цех помолу, де кам’яні матеріали перероблюються в тонкодисперсний наповнювач; склади мінеральних матеріалів ; пристрої для транспортування матеріалів у межах підприємства; електроцех і ремонтно-механічні майстерні; лабораторію для технічного контролю за якістю вихідних матеріалів та виробляємої асфальтобетонної суміші. Крім цього, асфальтобетонні заводи повинні мати під’їздні шляхи для постачання матеріалів і вивезення готової асфальтобетонної суміші.
Розрізняють установки по виготовленню асфальтобетонних сумішей безперервної та періодичної дії. Установки зі змішувачами безперервної дії ефективні у тих випадках, коли рецептура суміші на протязі доби змінюється незначно. Установки з бетонозмішувачами періодичної дії ефективні у тому разі, коли необхідно на протязі доби виробляти суміші багатьох різних марок. Горизонтальна схема розташування технологічного обладнання збільшує виробничу площу. Вертикальна схема розміщення обладнання більш компактна і дозволяє спрощувати управління процесом.
При використанні такої установки заповнювачі ( пісок і щебінь) з бункерів стрічковим живильником подають на стрічковий ковейєр, який спрямовує їх до ківшового елеватору, а потім у сушильний обертовий барабан. Після цього висушені матеріали ківшовим елеватором транспортують на грохот і далі у витратні бункери, які обладнані дозаторами періодичної дії, а потім у змішувач. Туди ж із витратної ємності через дозатор подають наповнювач. Бітум з бітумосховища подається в підігріваємий котел, далі в бітумоплавильний агрегат, а звідти через об’ємні дозатори у змішувач. Готова асфальтобетонна суміш транспортується у накопичувальний бункер, звідки по мірі необхідності вона відвантажується у транспортні засоби і поставляється на будівництво. Поступаючи на підприємство мінеральні матеріали складуються на наперед відведені і підготовлені площадки. Матеріали розташовують як можна ближче до бетонозмішувачів або до відповідного перероблюючого агрегату.
Процес виготовлення асфальтобетонної суміші складається з таких операцій :1-розподілення заповнювачів по фракціях; 2-дозування компонентів суміші; 3-сушки і нагріву наповнювачів і заповнювачів ; 4-нагріва і розплавлення бітуму; 5- змішуванні заповнювачів, наповнювача з бітумом. У зв’язку з чим кожний асфальтобетонозмішувач складається з таких головних частин: 1-грохота з бункером; 2-пристроїв для дозування по масі мінеральних матеріалів і бітуму по об’єму; 3-сушильного барабана; 4-підіймально-транспортних механізмів і живильників; 5-асфальтобетонозмішувача.
Властивості асфальтобетонів суттєво залежать від технологічного процесу виготовлення асфальтобетонних сумішей. Серед головних елементів технологічного процесу, дотримання яких дозволяє забезпечити необхідні показники якості суміші, є :точність дозування усіх матеріалів; добре перемішування наповнювачів і заповнювачів з бітумом; дотримання оптимальних температурних режимів при сушінні заповнювачів, з метою повного видалення з них вологи; нагріванні і розплавленні бітуму; приготуванні асфальтобетонної суміші.
Регулювання властивостей асфальтобетонних сумішей і бетонів можливе за рахунок змін у гранулометричному складі заповнювачів і наповнювачів; використанні матеріалів, які добре взаємодіють між собою. В деяких випадках підвищення якості сумішей досягається введенням поверхнево-активних добавок. Попередня обробка ними наповнювачів зменшує агломерацію частинок і підвищує їх рухомість у процесі змішування асфальтобетонної суміші. Поверхнево-активні речовини підвищують експлуатаційні якості бетону. Велике значення при виготовленні сумішей має послідовність введення компонентів. Так при використанні нагрітих заповнювачів і наповнювачів спочатку необхідно вводити заповнювачі, а потім наповнювач і бітум. При використанні змішувальних агрегатів безперервної дії можливо комплексно автоматизувати технологічний процес. Використання системи автоматизованого виробництва дозволяє виробляти суміші необхідного складу відповідно технологічному режиму з дотриманням тривалості окремих операцій. Крім підвищення якості продукції, автоматизація управління дає змогу скоротити кількість обслуговуючого персоналу, а також суттєво поліпшити санітарно-гігієнічні умови роботи. Впровадження високопродуктивних бетонозмішувальних асфальтних установок дозволяє підвищити якість асфальтобетонних сумішей, покращити техніко-економічні показники роботи заводів, скоротити строки ремонту обладнання, підвищити рівень використання технологічного обладнання. Техніко-економічні показники підвищуються, а якість покращується при введенні бітуму під тиском 3...4 він переходить у дисперсний стан. Це збільшує взаємодію бітуму з поверхнею наповнювача і сприяє створенню його тонких плівок на поверхні мінеральних часток. За рахунок цього витрати бітуму і тривалість змішування суміші зменшуються. Але при цьому важливо зберегти динамічний (турбулентний) режим змішування матеріалів. Ефективним є змішування асфальтобетонної суміші під дією вібрації. При цьому досягається добра гомогенність асфальтобетонної суміші, поліпшуються будівельно-технічні властивості асфальтобетону. Оптимальний режим на стадії транспортування асфальтобетонної суміші до будівельного майданчика забезпечується у тому випадку, коли у сумішах продовжуються процеси структуроутворення.
У зв’язку з властивостями бітуму асфальтові розчини та суміші укладають у гарячому чи холодному стані. Температура гарячих асфальтобетонних сумішей при укладанні повинна складати 140...170°С.Для їх виготовлення попередньо підігріті до температури 180...200° С заповнювачі та наповнювачі змішуються на заводах з розплавленим бітумом з температурою 150...170°С. Гарячі суміші привозять на будівництво у спеціальних машинах і після укладання ущільнюють катками. Після охолодження на протязі 1...2 годин асфальтобетон твердіє, набуваючи щільності та міцності. Регулювання ступеню ущільнення суміші за допомогою зміни питомого тиску катків має обмежений характер. Це пов’язано з тим, що температура асфальтобетонної суміші у шарі, який ущільнюється, постійно знижується. Наслідком чого є погіршення легкоукладальності суміші. Більш надійним шляхом інтенсифікації ущільнення є використання вібраційних ущільнювачів і використання пластифікуючих і стабілізуючих речовин. Вібрація призводе до зниження в’язкозті асфальтобетонної суміші, що полегшує зближення компонентів суміші. Ефект вібраційного ущільнення підсилюється при підвищенні температури суміші до 100...120°С, а також визначенням оптимальних параметрів вібрування.
Асфальтобетонні суміші, які вкладають у холодному стані, готують з різних бітумів. Їх нагрівають до температури 100...120° С і змішують на асфальтобетонних заводах з підігрітими до такої ж температури заповнювачами і наповнювачами. Асфальтобетонну суміш охолоджують до температури 60 ° С, розвозять на будівельні майданчики, укладають і ущільнюють при температурі навколишнього середовища не нижче, ніж 5° С.Холодний асфальтобетон можна виготовити і на бітумних емульсіях, змішуючи в’яжуче та заповнювачі без підігрівання. Однією з характерних особливостей холодних асфальтобетонних сумішей, відрізняючою їх від сумішей, які використовуються у гарячому стані, є здатність залишатися у розтинчастому стані на протязі довгого часу після його виготовлення (до 6 місяців і більше). Ця особливість таких асфальтобетонів створює добрі умови для роботи, дає можливість їх укладання тонким шаром (1...1,5см).
В залежності від способу ущільнення розрізняють асфальтобетон укатаний, вібрірований, литий. Литі асфальтобетонні суміші застосовують нагрітими до температури 160...180°С.Вміст бітуму у литому асфальтобетоні становить 10...12 % об’єму мінеральної частини. Такі суміші застосовують для покриття підлог, плоских покрівель, заповнення швів і з’єднання труб.
Асфальтові в’яжучі у суміші з легкими мінеральними або органічними заповнювачами можна використовувати для виготовлення легких асфальтобетонів, які поєднують тепло- і гідроізоляційні властивості. Мінеральними заповнювачами в легких асфальтобетонних сумішах можуть бути пемза, туф, шлак, керамзит ,вспучений перліт. Витрати бітуму в таких бетонах складають 100...200 кг/м.куб., їх щільність становить 300...1200кг/м.куб.,міцність при стиску при температурі +20°С - 0,2...2 МПа, теплопровідність -0,08...0,46 Вт/м.град. Легкі суміші використовують для: утеплення суміщених дахів, підготовчого шару під підлоги по залізобетонним панелям. Суміші Готують у змішувачах, в які попередньо подають нагріті до температури 100...120°С мінеральні заповнювачі, а потім розігрітий бітум. При змішуванні зерна легких заповнювачів можуть руйнуватися, що збільшує щільність і погіршує теплоізоляційні властивості легких асфальтобетонів. Внаслідок чого тривалість змішування таких сумішей повинна бути мінімально можливою.
Найбільш ефективним з легких асфальтобетонів є бітумперлітобетон. Його використовують для теплової ізоляції об’єктів і трубопроводів,при виготовленні теплоізоляційних виробів.Бітумперлітобетони з щільністю до 300 кг/м.куб. мають такі показники будівельно-технічних властивостей: коефіцієнт теплопровідності не більше 0,06 Вт/м.град.; міцність при стиску -0,3...0,4МПа, міцність при вигині- 0,15 МПа, морозостійкість- 25 теплозмін, водопоглинання за добу по об’єму не більше 5%, сорбційна вологість по об’єму 1,8%.У перлітобетонів з щільністю 400 кг/м.куб. показники відповідно дорівнюють : 0,09 Вт/м.град.;0,5...0,6 МПа; 0,2 МПа, 25 теплозмін ;1,2%. Експлуатаційна температуростійкість виробів з бітумперлітобетонів від -50 до +60°С.Вироби з таких бетонів виготовляють з нагрітих розчинів або сумішей пресуванням або вібруванням.
Із застосуванням бітумів нафтових покрівельних і мінеральних тонкомелених наповнювачів (талька, магнезиту, вапняку, доломіту, цементу, золи) виготовляють мастики. Їх застосовують після попереднього підігрівання до температури 160...200°С. Холодні мастики виготовляють додаванням у суміш з покрівельних бітумів і наповнювачів органічних розчинників (бензину, нафтових масел тощо). Їх використовують без попереднього підігрівання при температурах нижче ніж +5°С . За призначенням мастики бувають приклеювальні, покрівельно-ізоляційні, гідроізоляційні, антикорозійні.
При проведенні гідроізоляційних робіт можуть застосовувати бітумні пасти, які готують з бітуму (40...60% по масі );води (30...50% по масі); емульгатора (8...15%).Як емульгатори використовують неорганічні тонкодисперсні порошки, що містять часточки розміром менш ніж 0,005 мм (високопластична глина, трепел мелений, вапно гашене й негашене ). При приготуванні паст бітуми нагрівають до температури 150...180 °С і дрібними порціями вливають у нагріту до температури 90...95°С суспензію із емульгатора і води. Бітумні пасти можуть застосовуватися для ущільнення стиків у покрівлі, виготовлення холодних мастик . Пасти, які вміщують азбест, використовують як водонепроникний теплоізоляційний матеріал.
1. Антоненко Г.Я. Организация, планирование и управление пред-приятиями строительных изделий и конструкций. К.: Вища школа, 1989.
2. Артемьева И.Н. Алюминиевые конструкции. М.: Стройиздат,1985.
3. Артемьева И.Н. Алюминий в строительстве. М.: Стройиздат,1979.
4. Арумбид Ж., Дюрье М. Органические вяжущие и смеси для дорожного строительства. М.: Минавтотранс и автодор., РСФСР,1971.
5. Атаев С.С. Технология индустриального строительства из монолитного бетона. М.:Стройиздат,1989.
6. Баженов Ю.М. Технология бетона. М:Высшая школа,1987.
7. Баженов Ю.М.,Комар А.Г. Технология бетонных и железобетонных изделий . М.:Стройиздат,1984.
8. Байков В.Н.,Сигалов Э.Е. Железобетонные конструкции. М.: Стройиздат,1985.
9. Бакка М.Т., Кузьменко О.Х. Видобування природного каменю. 4.2. К.:УСДО,1994.
10. Бастрыкин А.Н. Организация промышленных предприятий строительной индустрии. М.: Высшая школа,1983.
11. Беленя Е.И. Металлические конструкции . М., Стройиздат, 1986.
12. Беляев Б.И. Применение алюминия и его сплавов в строительстве. М., Стройиздат,1984.
13. Богданов Е.С. Автоматизация и управление процессами сушки древесины. М., Лесная промышленность,1968.
14. Кривенко П.В.,Барановський В.П. та інші. К., Вища школа,1993.
15. Бурлаков Г.С. Технология изделий из легкого бетона. М., высшая школа,1994.
16. Бучок Ю.Ф. Будівельні конструкції. К.: Вища школа,1994.
17. Волянський О.А. Технологія бетону. К.: Вища школа, 1994.
18. Гезенцвей Л.Б. Технология производства асфальтового бетона. М.: Минкоммунхозиздат РСФСР, 1973.
19. Гринь И.М. Строительные конструкции из дерева и синтетических материалов. К.: Вища школа, 1990.
20. Досужий В.В., Степанов Н.В. Заготовительные работы и монтаж систем теплогазоснабжения и вентиляции. Ч.1. Заготовительные работы . К. : УМК ВО,1992.
21. Дворкин Л.И., Пашков И.А. Строительные материалы из промышленных отходов. К.: Вища школа,1980.
22. Довбенко В.І. Економіка і організація підприємств будіндустрії. К.: НМК ВО,1990.
|
