Приборы для обработки композитных фибросодержащих асфальтобетонных смесей

Размещено на http://www.allbest.ru/

ПРИБОРЫ ДЛЯ ОБРАБОТКИ КОМПОЗИТНЫХ ФИБРОСОДЕРЖАЩИХ АСФАЛЬТОБЕТОННЫХ СМЕСЕЙ

Андронов С.Ю.¹ , Задирака А.А.²

¹Кандидат технических наук, доцент кафедры «транспортное строительство», саратовский государственный Технический Университет имени Гагарина Ю.А.

²Аспирант кафедры «Транспортное строительство», Саратовский государственный технический университет имени Гагарина Ю.А.

В транспортном строительстве широко используется такой композиционный материал, как асфальтобетон. Одним из способов повышения «стойкости» асфальтобетона к внешним нагрузкам является применение в его составе волокон и нитей, что позволяет избежать колейности на дорожных покрытиях и в несколько раз увеличить межремонтные сроки и соответственно долговечность дорожных покрытий.

Ключевые слова: технология композиционного материала, дисперсное армирование волокнами, базальтовая фибра, щебёночно-мастичный асфальт, колееобразование, асфальт с дисперсным битумом

асфальтобетон композиционный дорожный покрытие нагрузка

In transport construction, a composite material such as asphalt concrete is widely used. One of the ways to increase the «durability» of asphalt concrete to external loads is the use of fibers and threads in its composition, which avoids rutting on road surfaces and several times increase the time between repairs and, accordingly, the durability of road surfaces.

Keywords:technology of composite material, dispersed fiber reinforcement, basalt fiber, gravel-mastic asphalt, rutting, asphalt with dispersed bitumen

Введение в смесь длинных (протяжённых) элементов - нитей, волокон или проволоки, при удовлетворении и постоянстве качественных показателей, а также удобства её использования, в настоящее время является неразрешимой проблемой. Введение в смесь небольших по размеру (дискретных) элементов позволяет добиться их равномерного распределения (дисперсии) в смеси, и получить «композитный» материал с более высокими физико-механическими показателями в готовом конструктивном элементе [1].

Асфальтобетоны с фиброй имеют более высокие физико-механические показатели, по сравнению с традиционными смесями. Улучшаются физико-механические показатели: прочность при различных температурах (особенно при 50°С), сдвигоустойчивость по сцеплению при сдвиге, водостойкость при длительном водонасыщении, устойчивость к колееобразованию и др.

В настоящее время в России действуют методические рекомендации по технологии армирования асфальтобетонных покрытий добавками базальтовых волокон (фиброй) [2]. Однако широкого применения базальтовая фибра не получила. Основной проблемой использования фибры из различных волокон в асфальтобетонных смесях, по результатам проведённых исследований, а также зарубежным литературным источникам [3, 4] , является отработка технологии ведения фибры в состав смеси. В России широкого опыта изготовления на асфальтобетонных заводах смесей с фиброй на сегодняшний момент нет. Это связано с трудностями обеспечения однородного распределения волокон в составе асфальтобетонной смеси.

Для устранения трудностей и обеспечения равномерного распределения волокон в составе асфальтобетонной смеси без образования комков (сгустков) в Поволжском учебно-исследовательском центре «ВОЛГОДОРТРАНС» ФГБОУ ВО «Саратовский государственный технический университет им. Гагарина Ю.А.» разработана установка обработки фиброволокна для производства композиционных фибросодержащих асфальтобетонных смесей, которая позволяет подготовить волокнистые материалы (базальтовая, полиакрилонитрильная и др. виды фиброволокна) для введения их в состав асфальтобетонных смесей с целью армирования, увеличения показателей физико-механических свойств и долговечности дорожных покрытий.

В настоящее время известен ряд технических решений, направленных на устранение дефекта неравномерного распределения фиброволокна в разных направлениях по поверхности и объему строительно-дорожной смеси. Известно устройство для подготовки фиброволокна перед подачей его в строительную смесь, описанное в авторском свидетельстве SU №1763202 [5], которое содержит смеситель с загрузочными и выгрузочными отверстиями, приспособление для подачи фиброволокна. Рабочий орган - распушиватель выполнен в виде вала с жесткими радиально расположенными элементами - щётками. Недостатками всех существующих устройств и установок для подачи фиброволокна в асфальтобетонные смеси, является несовершенство практически чисто механических устройств и, как следствие, отсутствие гарантированного равномерного распределения фиброволокон по объему асфальтобетонной смеси.

За счёт конструктивного усовершенствования установка обработки фиброволокна для производства композиционных фибросодержащих асфальтобетонных смесей обеспечивает гарантированное равномерное распределение фиброволокна в объёме смеси.

Схема установки обработки фиброволокна для производства композиционных фибросодержащих асфальтобетонных смесей приведена на рисунке.

Устройство устанавливается на опорных стойках 7 вблизи смесителя асфальтобетонного завода. Через трубу подачи фибры 12 путём открытия шиберной заслонки фибра за счёт гравитационных сил поступает в бункер 6. Шиберная заслонка трубы подачи фибры открывается с учётом необходимой производительности установки в зависимости от типа и производительности смесителя асфальтобетонного завода при непрерывном смешении (выпуске асфальтобетонных смесей). В случае применения смесителей асфальтобетонного завода циклического действия дозированная навеска фибры вводится в бункер 6 через открываемую крышку 13 с ручкой 14. Для подачи и дозирования фибры в устройство применяется существующее серийно выпускаемое оборудование асфальтобетонных заводов в виде бункеров, дозаторов, компрессоров, трубопроводов.

Рисунок 1 - Схема установки обработки фиброволокна для производства композиционных фибросодержащих асфальтобетонных смесей

1- задвижка; 2 - электродвигатель привода крыльчатки; 3 - редуктор привода крыльчатки; 4 - крыльчатка; 5 - вихревая камера; 6 - бункер; 7 - опорная стойка; 8 - кран подачи сжатого воздуха; 9 - нагревательный элемент с вентилятором; 10 - смотровое окно; 11 - труба выхода фибровоздушной смеси; 12 - труба подачи фибры; 13 - крышка бункера; 14 - ручка для открывания крышки бункера

После введения фибры в бункер открывается шиберная заслонка в нижней части бункера 6 и фибра под действием гравитационных сил поступает на вращающуюся крыльчатку 4. Вращение крыльчатки 4 осуществляется с различной скоростью (в зависимости от требуемого состояния фибры для выпуска асфальтобетонных смесей) за счёт электродвигателя 2 с редуктором 3. В нижней части бункера 6 перед крыльчаткой 4 установлен кран 8 для подачи воздушного потока. При механическом воздействии лопастей крыльчатки 4 и воздушного потока происходит равномерное вспушение фибры без образования комков. За счёт воздушного потока и воздействия крыльчатки вспушенная фибра попадает в вихревую камеру 5, откуда потоком воздуха при открытой шиберной заслонке через трубу выхода фибровоздушной смеси 11 подаётся в смеситель асфальтобетонного завода. Устройство подачи фибровоздушной смеси в смеситель асфальтобетонного завода снабжено нагревательным элементом с вентилятором 9 подающим в бункер 6 разогретый воздух для просушки и нагрева фибры перед введением в смеситель с целью улучшения качества композиционной асфальтобетонной смеси с добавкой фибры. Устройство подачи фибровоздушной смеси в смеситель асфальтобетонного завода снабжено четырьмя шиберными заслонками 1 позволяющими регулировать производительность, скорость дозирования, содержание фибры в фибровоздушной смеси, температуру и влажность фибры (фибровоздушной смеси). В нижней части бункера 6 имеется смотровое окно 10, позволяющее визуально контролировать количество фибры в бункере 6.

Установка обработки фиброволокна для производства композиционных фибросодержащих асфальтобетонных смесей реализована в виде опытного образца и прошла апробацию в Поволжском учебно-исследовательском центре «ВОЛГОДОРТРАНС» СГТУ. В результате выполненных исследований установлена высокая степень однородности распределения фиброволокна в составе композиционных дисперсно-армированных асфальтобетонных смесей, что позволило получить увеличение показателей физико-механических свойств композиционных дисперсно-армированных асфальтобетонов на 40-65% в сравнении с традиционными асфальтобетонами. В настоящее время подана заявка о выдаче патента Российской Федерации на полезную модель.

Список литературы

1. Технологическое обеспечение качества строительства асфальтобетонных покрытий. Методические рекомендации / СибАДИ. Омск, 2004.

2. Методические рекомендации по технологии армирования асфальтобетонных покрытий добавками базальтовых волокон (фиброй) при строительстве и ремонте автомобильных дорог (Утверждено распоряжением Росавтодора № ОС-12-р от 11.01.2002 г.);

3. M. Aren Cleven., «Investigation of the properties of carbon fiber modified asphalt mixtures»./ Michigan technological university, 2000.

4. Rebecca Lynn Fitzgerald., «Novel Applications of Carbon Fiber for Hot Mix. Asphalt Reinforcement and Carbon-Carbon»./ Michigan technological university, 2000.

5. SU №1763202 Способ приготовления фибробетонной смеси и устройство для его осуществления. 25.08.1989. Латвийский Научно-исследовательский и Экспериментально Технологический Институт Строительства. Комаров Сергей Васильевич, Середин Игорь Васильевич. МПК: B28C 5/40

Размещено на Allbest.ru