Укладка горячих и теплых асфальтобетонных смесей

Покрытия из горячих и теплых асфальтобетонных смесей начи­нают строить в теплую погоду, когда температура воздуха не ниже +5° С и основание не промерзшее, сухое. Осенью заканчивают уст­ройство покрытий из горячих смесей, когда температура воздуха снижается до + 10° С, из теплых — до —5° С. При более низкой тем­пературе при укладке смесей принимают специальные меры. Эти ограничения необходимы, чтобы асфальтобетон­ные смеси не могли быстро охлаждаться, так как покрытие может остаться недоуплотненным. Для получения покрытия хорошего ка­чества смесь укладывают только в сухую погоду. При ее укладке в дождь ухудшается сцепление слоев, что снижает качество покры­тия, так как ухудшает условия его работы и возможны сдвиги сло­ев. При укладке в дождливую или даже сырую погоду смесь впиты­вает много воды, в том числе и в парообразном состоянии, что сни­жает прочностные показатели покрытия. Поверхность покрытия, построенного в дождливую погоду, может иметь большое количест­во неровностей и раковин, в результате возникнут более крупные разрушения (выбоины) и деформации.

Для строительства асфальтобетонного покрытия создают механизированные отряды, обслуживаемые автотранспортными колон­нами со звеньями, включающими самоходные асфальтоукладчики, катки, вспомогательные машины и приспособления для подогрева инструментов, аппаратуру и электростанции для освещения места работ.

Подбор оборудования для работы зависит от типа асфальтобе­тонной смеси, толщины укладываемого слоя, ширины покрытия и соответственно принятой длины сменной захватки. В звено укладки включают не менее трех катков на каждый асфальтоукладчик.

Для выравнивания старой дорожной одежды, используемой в качестве основания (булыжная мостовая и другие типы) с попе­речным уклоном, превышающим 20%о, предварительно укладыва­ют выравнивающий слой. Для него применяют пористый асфальто­бетон, если его требуемая толщина менее 5 см, или обработанную битумом крупнозернистую щебеночную смесь (при необходимой толщине слоя более 5 см).

После устройства выравнивающего слоя укладывают нижний слой покрытия из пористой смеси для ее лучшего сцепления с верх­ним слоем покрытия. Верхний слой устраивают аналогично нижне­му Желательно, чтобы работы следовали непосредственно одна за другой, что позволяет достигнуть лучшего сцепления слоев между собой.

Асфальтобетонную смесь как для нижнего, так и для верхнего слоя необходимо подавать непрерывно во избежание не только про­стоя и снижения производительности асфальтоукладчиков, но и худшего соединения новой смеси с ранее уложенной. Нежелатель­но также простаивание автомобилей на месте разгрузки, так как смесь слеживается в кузове и с трудом вываливается. Тип автомобилей и их грузоподъемность зависят от толщины слоя и типа уклад­чика: чем толще слой, тем большей должна быть грузоподъемность автомобилей. При применении комплектов ДС-110 желательны ав­томобили-самосвалы грузоподъемностью до 18—20 т. Количество автомобилей-самосвалов для обслуживания одного асфальтоуклад­чика может быть определено по формуле

где П—производительность укладчика, т/ч; L—дальность под­возки смеси, км; V_ф — скорость автомобилей-самосвалов, км/ч; t_п—продолжительность загрузки на заводе (при наличии накопи­тельного бункера 0,05 ч, при его отсутствии время соответствует количеству замесов, выгружаемых из мешалки в автомобиль-само­свал), ч; t_р—продолжительность выгрузки, ч; Q — грузоподъем­ность автомобиля, т; K_t — коэффициент использования грузоподъем­ности автомобилей-самосвалов (при накопительном бункере на за­воде 0,95—1; при его отсутствии -- в зависимости от кратности за­меса и грузоподъемности автомобилей-самосвалов, в среднем 0,85— 0,9); Кь — коэффициент использования автомобилей-самосвалов во времени (обычно 0,85).

Количество автомобилей для обслуживания укладчика можно определить на основании теории массового обслуживания исходя из минимизации экономической функции [7]. Существует несколько систем массового обслуживания; наиболее проста разомкнутая с одним прибором обслуживания (один смеситель) и без приоритета, т. е. система, где участвует один смеситель, и самосвалы обслужи­вают только его. Для такой системы число необходимых автомоби­лей-самосвалов может быть определено из формулы И. А. Золо­таря:

где С₁ — стоимость машино-смены смесителя, руб.; С₂—стои­мость машино-смены автомобиля-самосвала, руб.

Из формулы определяем оптимальное количество автомобилей-самосвалов, при котором большая часть простоев будет иметь на­именьшую стоимость. Исходя из этой формулы можно видеть, что число автомобилей-самосвалов для обслуживания смесителя будет меньше, чем вычисленное по предыдущей формуле.

Во избежание остывания смеси устанавливают допустимую дальность перевозки ее автомобилями-самосвалами с учетом вида смеси, погоды и состояния путей подвоза. Установлено опытом, что в жаркую погоду горячие смеси можно возить на 40—50 км, а теплые на 60—80 км. В прохладную погоду горячие смеси не сле­дует перевозить дальше чем на 20—30 км, а теплые—на 40—50 км. Для сохранения тепла кузова автомобилей-самосвалов оборудуют для обогрева отработавшими газами и закрывают брезентом, ук­репляемым на деревянной раме.

Для качественной укладки необходимо, чтобы доставленная смесь имела заданную температуру. В каждом автомобиле-самосва­ле проверяют температуру смеси. Наименьшая допустимая темпера­тура смеси при укладке в зависимости от марки битума должна соответствовать указанной в табл. 36.

Самоходный асфальтоукладчик укладывает смесь на ширину 3,03—3,7 м. В зависимости от ширины покрытия определяют число и ширину полос прохода асфальтоукладчика с учетом исполь­зования уширителей. При ширине проезжей части 6—7 м необходи­ма укладка двух полос; при ширине проезжей части 7,5 м с учетом двух краевых полос по 0,75 м при общей ширине покрытия 9 м нуж­но укладывать три полосы.

За один проход отечественные укладчики могут укладывать слои толщиной от 3 до 15—20 см. Если нужно укладывать смесь боль­шей толщины, чем 15 см, например 30 см, укладку ведут слоями по 15 см, а уплотняют оба слоя сразу. Смесь можно раскладывать распределителем дорожно-строительных материалов слоями тол­щиной до 12 см. Размеры слоев указаны в рыхлом состоянии, для создания покрытия требуемой толщины необходимо учитывать коэффициент уплотнения.

Для укладки без образования продольных швов одновременно работают двумя и тремя укладчиками. Промышленность осваива­ет самоходные асфальтоукладчики с шириной укладки до 10—12м и толщиной слоя до 25—30 см.

При одновременной работе на смежных полосах двумя и более асфальтоукладчиками опережение одного из них относительно дру­гого по требованиям техники безопасности должно быть в пределах 10—30 м. За рубежом широкозахватные или сдвоенные асфальтоук­ладчики (2 и даже более 2) работают на всю ширину покрытия.

При работе одним асфальтоукладчиком длину полосы укладки горячей смеси для обеспечения хорошего сопряжения полос назна­чают в зависимости от температуры воздуха (табл. 37).

Если укладывают теплую асфальтобетонную смесь при темпера­туре воздуха 10—20° С, длина полосы может достигать 250 м; если температура выше 20° С, длина полосы может быть равной смен­ной захватке.

Длину хода укладчика в зависимости от температурных условии определяют по формуле

где К₂ — коэффициент, учитывающий температуру основания (при температуре основания, равной температуре воздуха, если она 25° С, К₂ = 1, если больше 25° С, то К₂ = 1,2); h— толщина слоя, м; с—теплоемкость асфальтобетонной смеси, ккал/кг-град (0,3— 0,4); — требуемая плотность асфальтобетона, кг/м³; t—продол­жительность перехода на смежную полосу, ч (примерно 0,06 ч); — рабочая скорость асфальтоукладчика, м/мин; —транспорт­ная скорость асфальтоукладчика, м/мин (примерно 10—12 м/мин); а₁—коэффициент теплоотдачи асфальтобетона за счет излучения, ккал/м²-ч-град (примерно а₁ = 6); а₂ — коэффициент теплоотдачи

Рис. 65. Схема асфальтоукладчика:

1 — упорные предохранительные ролики; 2 — бункер для смеси; 3 — заслонка; 4 — регулировочный винт; 5 — выглаживающая плита; 6 — трамбующий брус; 7 — шнек; 8 — пластинчатый питатель

Рис. 66. Схема перехода асфальтоукладчика с полосы на полосу (при темпера­туре воздуха 10—25° С):

1 — рабочий ход асфальтоукладчика; 2 — холостой ход асфальтоукладчика. В кружках — последовательность участков укладки смеси

асфальтобетона за счет конвекции (а₂ = 5 при скорости ветра до 1 м/с, если = 10 м/с, то а₂ = 12, а₂ =16 при большей ), К₁ — ко­эффициент, зависящий от температурных условий, К₁ = 7,5 ;

t_у— температура смеси в начале уплотнения; t_В —температура воз­духа, °С; t_к—допускаемая температура смеси при сопряжении смежных полос (60—70 ⁰С).

Выгруженную в бункер асфальтоукладчика смесь пластинчатый питатель подает к двухзаходному шнеку, распределяющему ее по ширине (рис. 65). За шнеком размещены отражающая плита и трамбующий брус.

Требуемую толщину покрытия достигают регулировкой отража­ющей плиты и опусканием или поднятием винтами на нужную вы­соту выглаживающей плиты. Перед началом работы выглаживаю­щую плиту прогревают с помощью установленной на ней форсунки, в холодную погоду плиту подогревают в перерывах работы. Движе­ние асфальтоукладчика начинают, когда заполнено все пространст­во перед отражающей плитой. Одновременно включают трамбую­щий брус.

Во время укладки смеси следят за тем, чтобы трамбующий брус был постоянно включен, так как с его помощью достигают предва­рительного уплотнения смеси.

Поверхность уложенного слоя после прохода укладчика должна быть ровной, однородной, без разрывов и раковин. На узких поло­сах, на закруглениях и виражах смесь укладывают дополнительным малым укладчиком одновременно с работой основного укладчика, что позволит уплотнить смесь сразу по всей ширине покрытия, избе­жав дополнительной продольной спайки и возможной трещины при эксплуатации.

При использовании асфальтоукладчика (с включенным трамбу­ющим брусом) слой смеси должен быть на 15—25% выше проект­ной толщины.

Задел нижнего слоя не должен превышать длины одной-двух захваток. Часто весной и осенью укладывают только нижний слой, открывая движение по нему. В этом случае летом такой слой дол­жен быть перекрыт верхним слоем с применением мер по обеспече­нию сцепления слоев. На уложенном осенью и оставляемом на зи­му слое укладывают защитный слой.

Уложив одну полосу, асфальтоукладчик переходит на соседнюю, пока не остыла кромка, т. е. работает по схеме, показанной на рис. 66. В случае остывания эту кромку предварительно обогревают линейными обогревателями инфракрасного излучения (рис. 67). При работах небольшого объема на ранее уплотненный слой укла­дывают валик горячей смеси на ширину 15—20 см, который убира­ют перед устройством смежной полосы.

Окончив примыкание полосы, шов целесообразно загладить утюгом (рис. 68), чтобы избежать образования поперечных и про­дольных трещин в местах «спаек», или применяют многополосные широкобазисные асфальтоукладчики. При больших объемах ра­бот, а также при устройстве покрытий из асфальтобетонов типов А и Г все полосы обязательно укладывают одновременно и непре­рывно, применяя необходимое число укладчиков.

При укладке слоев покрытия толщиной 15—20 м применяют асфальтоукладчики преимущественно новых моделей с шириной укладываемой полосы 7,5 м и более с приемным бункером не ме­нее чем 8 т. Для производительной работы на каждый асфальтоукладчик нужно по­давать не менее 80—90 т смеси в час.

Во избежание раскатывания смеси и обламывания кромок должны быть по­ставлены боковые упоры из деревянных брусьев, равных толщине слоя. Более це­лесообразно применение укладчиков со скользящими формами.

Рис 67. Линейный обогреватель:

1 - тележка с рамой; 2 – газовые горелки; 3 — баллон сжиженного газа; 4—ре­дуктор; 5 - шланг; 6 — кран

Рис. 68. Утюг-разогреватель:

1 — газовые горелки; 2 - рабочая плита; 3 — направляющая ручка; 4 — шланг; 5 — баллон сжиженного газа; 6 — редуктор; 7 — тележка

Установка на асфальтоукладчиках тяжелых вибрационных брусьев позволяет обеспечить интенсивное предварительное уплот­нение смесей при высокой скорости укладки.

По опыту производства укладка слоев смесей толщиной 20 см дает значительный технико-экономический эффект. Укладка одного слоя вместо двух-трех снижает затраты труда и средств механиза­ции при толщине слоя 15 см в 2 раза, при толщине слоя 20 см в 3 раза.

Чтобы установить производительность отряда по устройству асфальтобетонного покрытия и длину захватки, необходимо опреде­лить производительность работ с асфальтоукладчиком.

Производительность работ с асфальтоукладчиком может быть определена по формуле (т/смену):

где Т — продолжительность смены, ч; Кь — коэффициент ис­пользования времени (до 0,9); h—толщина укладываемого слоя, м; В—ширина укладываемой полосы, м; —требуемая плотность асфальтобетонной смеси, т/м³; —скорость движения укладчика, м/мин.

Видоизменив формулу, можно определять производительность работ с асфальтоукладчиком в квадратных метрах уложенного слоя в час:

Следует учитывать, что скорость движения асфальтоуклад­чика снижается с увеличением толщины укладываемого слоя (табл. 38).

Ассоциация асфальтобетонных покрытий США рекомендует гра­фик зависимости количества необходимого материала от толщины

покрытия и скорости укладчика для полосы шириной 3,7 м (рис.69).

Все сопряжения уплотняют особенно тщательно, добиваясь не­обходимой плотности и полной однородности поверхности покрытия. Места сопряжении должны быть незаметны, а плотность асфальто­бетона должна быть не ниже, чем на остальных участках покрытия. Поперечные сопряжения должны быть перпендикулярны оси по­крытия Края ранее уложенной полосы (поперечные и продольные) обрезают или обрубают вертикально и смазывают разжиженным битумом марки, примененной в уложенной смеси.

Обрубать или обрезать края целесообразно сразу после уплотне­ния покрытия. Это особенно важно при смесях типов А и Г, которые после остывания трудно поддаются обработке. Для обрубания кро­мок пригодны пневмолоты или отбойные молотки для отрезания краев — свободно вращающиеся диски из высокопрочной стали, устанавливаемые на катках и других машинах.

Для автоматизированной укладки асфальтобетонной смеси це­лесообразно применять асфальтоукладчики со скользящей опалуб­кой. Так же как для укладки цементобетонных покрытий созданы комплекты машин ДС-100, для строительства асфальтобетонных применимы комплекты ДС-110. В этих комплектах подобраны необ­ходимые машины для строительства основания и исключены маши­ны по нарезке швов. Распределение асфальтобетонной смеси осуществляет машина ДС-108, созда­ваемая на базе укладчика ДС-97 путем монтажа на его раме сменного оборудования, состоящего из приемного бун­кера на пневмоколесах и вибро­бруса (рис. 70). Вибробрус обо­гревается выхлопными газами двигателя; бункер бездонный, толщину слоя смеси регулиру­ют распределительными винта­ми профилировщика.

Машина принимает в бункер смесь из автомобилей-само­свалов, распределяет ее по ши­рине и уплотняет вибробрусом с одновременной отделкой по­верхности. Вибробрус представ-

Рис. 69. Зависимость количества ас­фальтобетонной смеси от толщины покрытия и скорости укладчика

Рис. 70. Общий вид асфальтоукладчика в комплекте ДС-Т10:

1 – рама основания; 2 - переднее колесо, 3 - шнек; 4 - приемный бункер; 5 - ролики-толкатели; 6 - система автоматики; 7 - гидравлическая система; 8 - пульт управления; 9 - платформа; 10 - силовая установка; 11 - тележка; 12 - механизм поворота

ляет собой две балки коробчатого сечения с шестью вибраторами. Выхлопная труба соединена с вибробрусом гибким гофрированным шлангом. Газы проходят по системе каналов внутри бруса и выхо­дят через отверстия сбоку плиты.