Сучасні дорожні покриття повинні володіти такими якостями, як експлуатаційна довговічність, висока зносостійкість і хороше зчеплення покриття з колесами транспортних засобів.
Основною причиною прискорених темпів розробки нових технологій для створення дорожніх покриттів, дорожньої техніки та матеріалів стала потреба людей в ефективних транспортних шляхах, а також проблема екологічної безпеки. Ці фактори призвели до виготовлення дорожніх покриттів багатофункціонального призначення, з регулюванням виморожування вологи, зневоднених (водопроникних), малошумних і т. Д.
асфальтоукладальник Dynapac
В ході вдосконалення рециркуляційних технологій в будівництві з початку 90-х рр. ХХ століття йде процес постійного зростання обсягу дорожніх сумішей, що створюються з вторинних матеріалів. Паралельно з цим здійснюється комплекс заходів, спрямованих на зменшення відходів від укладання дорожніх покриттів і запиленості в місцях проведення робіт. Підтримка необхідного рівня екологічної безпеки реалізується за рахунок зниження забруднення атмосфери (в першу чергу, викидами СО2), а також зниження рівня вібрації і шуму.
Останнім часом широкого поширення набувають технології створення асфальтових дорожніх покриттів, які використовують вдруге переробляються матеріали. Це дає можливість зменшити енерго- і ресурсовитрати за рахунок економії первинних матеріалів, скорочення термінів виконання робіт і витрат на будівництво доріг. Дана технологія включає в себе попереднє подрібнення старого дорожнього покриття, змішування фрагментів знятого покриття (крихти) з цементом та іншими добавками, підігрів отриманої суміші, її укладку і подальше ущільнення.
Велику популярність має технологія «спіненого асфальту», яка передбачає застосування вторинних матеріалів, які змішуються з іншими підігріваються компонентами (основою є спінений інгредієнт). При високій температурі в процесі впорскування води в даній суміші утворюється водяна пара, створюються дрібні бульбашки, що полегшує процес перемішування суміші за рахунок збільшення її обсягу і зменшення в'язкості.
Відмінною особливістю даного виду дорожнього покриття є наявність хорошого зчеплення з попередньо укладеними шарами і колесами транспортних засобів. Дана обставина веде до зниження числа дорожньо-транспортних пригод за рахунок підвищення зсувостійкості шарів дорожнього полотна, як при укладанні, так і при експлуатації. Ще однією перевагою «спіненого асфальту» є те, що його виробництво менш витратне, ніж виробництво традиційної асфальтової суміші, що означать зниження витрат на будівництво доріг.
Створення дорожнього покриття з різних видів асфальтових сумішей за допомогою накладання одного матеріалу на інший передбачає технологія з одночасним формуванням двох шарів. За рахунок відсутності зазору між двома шарами створюється конструктивно нероздільна, монолітна структура, що збільшує її зносостійкість. Завдяки одночасній укладанні двох шарів покриття істотно скорочується час проведення робіт. Дана технологія дає можливість укладання тонких шарів покриттів зі спеціальних більш дорогих сумішей підвищеної якості.
Виготовлення дорожнього покриття, яке має надійне зчеплення з асфальтом знизу і пропускає воду пористу структуру зверху, забезпечує технологія виготовлення дренирующего асфальту. Основними відмінностями даного виду асфальту від інших дорожніх покриттів є підвищена безпека руху транспортних засобів під час дощу, менший рівень шуму і знижене утворення калюж, що виключає бризки води. Завдяки даним особливостям цей вид дорожнього покриття використовується на дорогах з високою швидкістю руху і в «спальних» районах міст.
Для зниження кількості пов'язаних з проведенням дорожніх робіт аварійних ситуацій використовується технологія виготовлення дорожніх покриттів з підбором швидкісних режимів їх укладання. Вона полягає в скороченні часу проведення робіт з одночасним збільшенням швидкості її виконання в місцях щільного проживання людей. Ця технологія передбачає наявність вільної дорожньої площі, на якій проводяться роботи, а також наявність довгої і прямолінійною робочої зони для переміщення дорожнього обладнання.
Зменшити техногенне навантаження на навколишнє середовище дозволяє технологія виготовлення дорожніх покриттів з попередніми розігрівом асфальтових сумішей. Здатність дорожньої суміші до перемішування підвищується в ході її приготування і нагрівання до необхідної температури. Є можливість знизити температуру суміші до закінчення укладки робіт приблизно на 30 градусів, що дозволить досягти такої температури, при якій приблизно на 15% зменшиться кількість виробленого в атмосферу газу СО2. Завдяки підвищенню пластичності суміші поліпшуються параметри укладки і ущільнення, а також збільшується ефективність застосування дорожнього обладнання.
Сучасні технології виготовлення бетонних дорожніх покриттів
асфальтовий фінішер
Зменшити витрати на укладання покриттів і збільшити їх експлуатаційну довговічність дозволяє технологія укладання бетонних сумішей з безперервним сталевим армуванням. Такі покриття можна не ремонтувати тривалий час експлуатації, так як вони служать значно довше звичайних покриттів. Дорожнє полотно часто конструктивно виповнюється у вигляді композиційного асфальтового покриття та виготовленого з армованого бетону верхнього шару. Однак в деяких випадках при використанні в нижньому шарі композитного покриття на ньому можуть утворюватися рефракційні тріщини. Завдяки даній технології укладання досягається відповідна стандартам рівність і створюється низький рівень шуму і вібрації.
Додавання в підготовлювану водопроницаемую суміш цементу з частинками гуми певного розміру, які мають високі механічні властивості, передбачає технологія виготовлення дренуючих покриттів з використанням гумової крихти. Таке покриття має значно більшим шумопоглощением в порівнянні зі стандартними показниками дренирующего покриття. Регулювання ступеня водопроникності покриття забезпечується за рахунок спеціальних методик механічного зміцнення поверхні.
При проведенні великомасштабних дорожніх робіт на швидкісних магістралях використовується технологія «ковзної опалубки». Вона передбачає застосування спеціальних захисних щитів при безперервної заливки бетону і обладнання, яке забезпечує ущільнення і вирівнювання сумішей. Дана технологія дозволяє знизити енерговитрати і підвищити ефективність робіт при укладанні бетонних сумішей. На відміну від інших відомих технологій, в яких використовуються такі щити, тут не потрібна попередня установка і подальший демонтаж, що дає можливість істотно скоротити експлуатаційні витрати, в тому числі число виконавців, час проведення укладальних робіт, обсяг використовуваних матеріалів.
Сучасне обладнання для укладання дорожніх покриттів
Використовувані з 1980-х рр. машини для укладання дорожніх покриттів з попередньою переробкою вдруге використовуваних матеріалів характеризувалися позитивними результатами. У зв'язку із зростанням технічних вимог до якості дорожнього покриття виникла необхідність в машинах нового покоління. У Німеччині та США були створені Рециклери (регенератори), які виділялися високими якістю переробки вдруге використовуваних матеріалів і своєю потужністю. Їх використання дає можливість створювати потрібну кількість «спіненого асфальту» та інших його видів, частково складаються з вдруге використовуваних матеріалів покриття дороги.
Забезпечують виробництво дорожніх матеріалів в необхідних обсягах пристрої для розігріву і переробки дорожніх матеріалів відповідають екологічним нормам і режимам рециркуляції вдруге застосовуваних матеріалів.
Пристрій для розігріву і переробки дорожніх матеріалів: 1 - підігрівач; 2, 10 - пальники підігрівача; 3 і 8 - вторинні і первинні матеріали; 4 і 9 зона нагрівання вторинних і первинних матеріалів; 5 фільтруючий пристрій; 6 - повітря, що подається в підігрівач; 7 - продувається повітряний потік; 11 і 12 - прогріті вторинні і первинні матеріали; 13- повітряний потік, що обдуває вторинні матеріали
Пристрій сформовано на двох робочих барабанах. У них здійснюється термічна обробка первинних і вторинних матеріалів. Системою підігріву повітряних потоків оснащений вузол, який відрізняється незначним витратою повітря, високим ступенем рециркуляції матеріалів (до 100%) і невеликим, порівняно з іншим подібним обладнанням, розміром (відповідно 90 і 40%). Система управління та контролю забезпечується необхідними інформаційними засобами, що забезпечує отримання матеріалів високої якості і високоефективну роботу даного обладнання. Спеціально для роботи в місті створено пристрої для установки в закритих приміщеннях. Більш екологічним робить пристрій використання в якості палива для малошумних пальників підігрівача скрапленого газу пропану (бутану).
Велику популярність в середині 1990-х мали асфальтові фінішер, які дозволили зменшити трудові та енергетичні витрати при укладанні покриттів доріг. Дані машини оснащуються такими технічними системами, як пристрої регулювання ущільнення сумішей і висоти укладання, різними датчиками, пристроями реєстрації і індикації робочих параметрів і т. П. Таке оснащення дозволило зменшити число зайнятих ручною працею виконавців.
Спеціальним обладнанням, створеним переважно для роботи з асфальтової сумішшю, оснащуються асфальтові фінішер. Деякі з них можуть працювати і з бетонною сумішшю. Механізмами пересування з гідростатичним приводом оснащена несуча рама асфальтового фінішера. На ній встановлено приймальний бункер, в який надходить асфальтова суміш. Вона подається до шнек, який розподіляє масу рівномірно по ширині смуги укладання, за допомогою живильників. Після цього суміш частково ущільнюється брусом і вирівнюється вигладжувальною плитою.
Розробку нових моделей асфальтових фінішерів стимулювало розширення різноманіття дорожніх робіт. Базові технічні вимоги, які визначили загальну концепцію розвитку цих пристроїв і розробку нових моделей, були створені на підставі досвіду роботи сервісних центрів, відгуків користувачів, аналізу причин неякісної остаточної обробки дорожніх покриттів при використанні нових асфальтових сумішей та оцінки прикладів незадовільною експлуатації раніше випускалися моделей. Найголовніша причина поганої якості покриттів виявилася в тому, що приготування готових сумішей проводилося з різних вихідних матеріалів за різними технологіями. Відповідно, в ряді випадків виявлялися незадовільними такі параметри покриттів, як стійкість і зносостійкість до впливу динамічних навантажень. Разом з тим, стандарти якості дорожнього покриття для основної маси доріг не змінюються. У зв'язку з цим в деяких випадках будівельники змушені заздалегідь закладати термокомпенсирующих щілини в несучий шар дороги, щоб уникнути небезпеки деформацій дорожнього полотна. Відсутність достатньої жорсткості елементів розрівнювання і ущільнення дорожніх сумішей є ще однією причиною низької якості дорожніх покриттів.
Сучасні фінішер оснащуються спеціальними системами управління з використанням інформаційних баз даних роботизованих пристроїв і навігаційних станцій.
Асфальтові фінішер повинні виконувати такі технологічні функції:
- укладання асфальту рівномірним шаром без опуклостей і западин;
- забезпечення необхідної щільності покриття;
- створення потрібної площинності покриття.
Схема зміни ширини укладання: 1 - бокові плити робочих органів; 2 і 3 - елемент робочих органів, що висувається в ліву і праву сторону
Асфальтові фінішер оснащуються пристроями, які дають можливість зменшувати або збільшувати ширину смуги укладання за рахунок переміщення вліво і вправо уздовж напрямних трубчастих стійок елементів розрівнювання і ущільнення, які знаходяться у верхній і нижній частині фінішера. Щоб протягом тривалого терміну робочі органи фінішера не зношується і не деформувалися від тертя з асфальтовими сумішами, їх міцність і несуча здатність повинна бути достатньою. Такий же запас міцності повинен бути притаманний зварювальним швам і несучої рами, які з'єднують напрямні трубчасті стійки і раму.
Під час укладання дорожніх покриттів робочі органи несуть велике навантаження. Найбільші зусилля виникають при роботі з високов'язкими сумішами, при переміщенні і розподілі суміші на максимальній ширині смуги укладання. Імовірність деформації елементів уплотняющее-вигладжують робочих органів при підвищених навантаженнях збільшується. При цьому погіршуються параметри асфальтової суміші, порушується її розподіл, що веде до виникнення на дорожній поверхні різних дефектів.
Системи попереднього налаштування взаємного розташування несучої рами уплотняющее-вигладжують обладнання та направляючих трубчастих стійок призначені для усунення цих проблем. Вони допомагають стабілізувати роботу всієї системи, але при цьому жорсткість стійок і несучої рами повинна бути високою. Профілактичні заходи допомагають уникнути вигину і скручування елементів робочих органів. Відповідно, досягається необхідна рівність поверхні дорожнього покриття і підвищується його якість.
Концепція основних технічних вимог для розробки асфальтових фінішерів нового покоління
Завдяки підвищенню потужності двигунів при одночасному вдосконаленні робочого обладнання фінішера збільшується витрачається на укладання дорожніх сумішей потужність, що дозволяє працювати з сумішами, які мають високу в'язкість і поліпшені технічні характеристика. Одночасно скорочується час виконання технологічних циклів, зменшується загальна довжина і колісна база асфальтових фінішерів для роботи в обмеженому робочому просторі, забезпечується ущільнення дорожнього полотна збільшеної ширини і товщини до 30 см.
Завдяки використанню клавішних та інших елементів управління основними і допоміжними процесами полегшується управління робочими операціями. Забезпечують маневрування машини пристрої дають можливість регулювати режими руху в діапазоні швидкостей при виконанні робочих операцій від 1 м / хв до 15 км / год на режимах транспортування та переміщення. У зв'язку з цим фінішер оснащуються механізмами силових передач з пристроями регулювання швидкісних режимів. Зміна швидкісних режимів здійснюється навіть на режимах підвищених навантажень за допомогою маніпулювання рукояткою управління передачами.
Колісний гідродвігаетль ходової системи
Для деяких моделей асфальтових фінішерів розроблені спеціальні системи з чотирма швидкісними передачами, призначені для регулювання швидкості переміщення в широкому діапазоні.
Встановлювані на розроблюваних моделях фінішерів спеціальні приводні колісні гідродвигуни широко застосовуються і на інших видах будівельного обладнання.
Зазвичай для зміни швидкості на фінішер використовуються електрогідравлічні привідні пристрої. Зміна швидкості виробляється шляхом перемикання потрібної клавіші, що істотно спрощує роботу водія. На обладнанні попереднього покоління гальмівна система застосовувалася тільки на стоянках і приводилася в дію водієм за допомогою рукоятки. На сучасних асфальтових фінішер застосовується комбінована система гальмування. Її виконавчі механізми вмонтовані в приводні силові агрегати на кожному колесі фінішера. Відповідно, при зупинці головного двигуна гальмування відбувається в автоматичному режимі. Тому навіть якщо водій забуде включити гальмо стоянки, не відбудеться самовільного переміщення обладнання.
Істотно спрощує роботу водія інформаційне забезпечення. Рідкокристалічний монітор встановлений на головній панелі управління. Водій має можливість за його свідченнями оцінювати нештатні ситуації і працездатність окремих агрегатів. Комбінація систем діагностики основних виконавчих механізмів і керованість обладнанням в цьому випадку відповідає сучасним вимогам.
Приклади інформації, висвічується на дисплеї:
- число оборотів вихідного вала двигуна;
- включений / виключений індикатор рульового управління;
- обраний режим переміщення і маневрування;
- швидкість переміщення і маневрування;
- індикація не відповідають штатним розкладом команд при управлінні;
- індикація введених в режими управління помилок.
Установка на кожному колесі індивідуального гидродвигателя забезпечує безпеку експлуатації устаткування і підвищення його надійності. Немає необхідності в класичній коробці передач, так як гідростатичні трансмісії даного типу не потребують окремого пристрої для перемикання передач. Відповідно, маніпулювання органами управління для регулювання швидкісних режимів виключається.
З моменту розробки асфальтових фінішерів існує проблема підвищення їх транспортабельності. Бічні плити робочого обладнання фінішера при транспортуванні доводилося демонтувати і знову встановлювати на новому місці. Це було пов'язано з тим, що їх ширина перевищувала максимально допустимий транспортний габарит 250 см. У нових асфальтових фінішер мінімальна ширина робочого обладнання не перевищує 2300 мм, а міцність характеристики не змінюються.
Застосування такої трансмісії дозволяє здійснити автоматичне регулювання швидкісних режимів в широкому діапазоні швидкостей. Завдяки розташуванню приводних двигунів на колесах машини немає необхідності в застосуванні ланцюгових приводів. Також не потрібно проводити регламентні регулювання даних приводів, мастила і т. П. Одночасно безпеку і надійність експлуатації машини підвищуються.
Будь-яка дорожньо-будівельна машина, в тому числі асфальтовий фінішер, повинна відповідати екологічним стандартам, в тому числі Вторинним нормам на вміст шкідливих складових у відпрацьованих газах двигунів і не перевищувати норми по створюваної вібрації і рівню звукового тиску.
Схема поперечного перерізу асфальтового фінішера при проведенні укладальних робіт: 1 - форсунка; 2 - шнековий живильник; 3 рухливий екран
Для укладання тонких шарів зневоднених покриттів створені фінішер з пристроями розбризкування асфальтових емульсії. Такі покриття мають чудове зчеплення з раніше укладеним шаром. Фінішер даного типу оснащені пристроями для розбризкування асфальтових емульсій і резервуарами для її зберігання. Укладання збезводненої дорожньої суміші ведеться одночасно з розбризкуванням емульсії.
Такі фінішер користуються все більшою популярністю, так як мають наступні переваги:
- підвищення безпеки проведення робіт;
- виключення забруднення робочих агрегатів;
- зменшення експлуатаційних навантажень на робочі органи, так як асфальтові емульсії виконують роль мастила;
- зменшення часу проведення робіт.
Для безперервної укладання бетонних сумішей створені бетоноукладчики з ковзаючою опалубкою. Вони відрізняються високою ефективністю і використовуються при проведенні великомасштабних дорожніх робіт на будівництві швидкісних магістралей. Бетонні суміші з добавками реціркулірованних будівельних матеріалів часто застосовуються при укладанні дорожнього покриття. Розробляються і використовуються методи одночасного формування двошарових покриттів доріг.
Устаткування для укладання бетонних розчинів з гумовою крихтою
Потужним живильником і двома прийомними бункерами оснащені асфальтові фінішер для одночасної укладання двох шарів покриттів. Даний тип фінішерів виділяється своїми збільшеними габаритами і потужністю. Один такий фінішер може виконати роботу двох подібних машин і забезпечити швидке формування шарів покриттів необхідної рівності.
При ремонті доріг широко використовується обладнання для укладання цементних розчинів з гумовою крихтою, яка заповнює тріщини і пори верхнього шару дорожнього покриття.
У всьому світі простежується тенденція збільшення обсягів будівництва, ремонту та реконструкції доріг. Це стимулює розвиток машин для дорожньо-будівельних робіт, використання нових технологій і застосування нових дорожніх матеріалів. Беручи до уваги посилює вимоги техніки безпеки та екології, проекти по створенню нового обладнання покликані задовольнити потреби безпосередніх користувачів і потреби ринку.
