Можно ли избежать сегрегации асфальтобетонной смеси?

«Расслоение асфальтобетонной смеси неизбежно происходит на всех этапах транспортировки готовой продукции: от подачи материала из смесителя в бункер-накопитель АБЗ до укладки асфальта на месте строительства дороги.

Вопрос только в том, в какой степени в тот или иной момент времени смесь теряет свою однородность и какие способы уменьшения сегрегации демонстрируют максимальную эффективность», — считает руководитель сервисной службы компании NFLG Russia Кирилл Илькевич.

И здесь действительно сложно спорить, ведь, как говорят представители «Газпромнефть – Битумные материалы», асфальтобетонная смесь — полифракционный материал, состоящий из крупных и мелких фракций. При её смешивании, загрузке грузовых автомобилей, транспортировке и выгрузке в асфальтоукладчик, смесь может подвергнуться фракционной сегрегации.

По фракциям

«Разделение любой смеси разнородных компонентов — это неизбежный физический процесс. Зерна различной массы и размера естественным путём стремятся к разделению. Первой причиной разделения смеси на фракции, является разрыв зернового состава.

Он должен быть не просто непрерывным, путём подбора соотношений фракций и форм должно быть определено оптимальное соотношение размеров, формы и природы зёрен.

Задача технолога в лаборатории и состоит в том, чтобы подобрать сочетание различных фракций и материалов, в том числе и вяжущих, чтобы смесь была стабильна на всех технологических переделах», — поясняет главный специалист ООО «Инфратест» Константин Никольский.

Наибольший процент сегрегации происходит во время засыпания асфальтобетонной смеси в кузов самосвала, её транспортировки и разгрузки. Неровные участки на пути, остановки и разгоны самосвала приводят к вибрации кузова, говорит главный технолог ООО «Компания Би Эй Ви» Радий Ахмедьяров.

В результате крупные частицы материала поднимаются на поверхность за счёт оседания мелких частиц, а после этого скатываются вниз к бортам, образуя скопление частиц одинакового размера. После попадания в покрытие такие частицы будут находиться рядом, образовывая участки с закрупнённым зерновым составом, заметно отличающимся от спроектированного в лаборатории. Такие места могут быть подвержены насыщению водой и разрушению.

Существуют конкретные схемы загрузки транспортных средств, при которых уменьшается неравномерное распределение крупного наполнителя от основной массы асфальта, напоминает директор по техническому сопровождению проектов ООО «Новые технологии строительства» Андрей Вялых. А при выгрузке используют перегружатели, которые накапливают определённое количество асфальтобетонной смеси и шнеком её перемешивают, после отправляя в бункер асфальтоукладчика.

«Также существует возможность локального влияния на однородность смеси путём определения оптимальной высоты шнека асфальтоукладчика. Чем ниже шнек, тем больше мелкой фракции смеси поднимется в верхнюю часть укладываемого слоя покрытия. И наоборот, чем выше шнек, тем больше процент крупной фракции в верхней части уложенного слоя», — подсказывает менеджер по развитию отдела «Дорожное строительство» ООО «Реттенмайер РУС» Никита Ширяев.

Эксперты также отмечают, что фракционная сегрегация может происходить и в процессе изготовления смеси в АБЗ. Ведь в барабане во время вращения инертные материалы тоже расслаиваются на мелкие и крупные фракции.

«Некоторые АБЗ используют двухступенчатое смешивание, чтобы уменьшить вероятность сегрегации и улучшить качество смеси. Также важно обеспечить правильную подготовку и настройку оборудования в барабане АБЗ, чтобы минимизировать механические воздействия на материал. Для этого можно использовать специализированные насадки, которые помогают равномерно распределять материал в барабане.

Наконец, важно проводить регулярное техническое обслуживание и чистку оборудования в барабане АБЗ, чтобы избежать накопления материала в углах и других местах, что может привести к неравномерному распределению материала и сегрегации.

Таким образом, устранение сегрегации при подготовке асфальтобетонной смеси в барабане АБЗ возможно при условии применения соответствующих методов и технологий, контроля качества и настройки оборудования, а также регулярного технического обслуживания и чистки оборудования», — рассуждает исполнительный директор AtreIdea Сергей Белов (ИП Белов С. Г.).

Но, по мнению Константина Никольского, неверно начинать бороться с фракционным расслоением с момента загрузки автомобиля. Существует большая вероятность, что смесь и не была однородной — например, непромес из-за урезания времени перемешивания, из-за износа смесителя, неправильной дозировки материалов.

То есть в погоне за производительностью на заводе начинают урезать время перемешивания, получается, что смесь вовсе не потеряла однородность — она ещё её не достигла. Кстати, говорит эксперт, увеличивать время перемешивания бесконечно тоже нельзя, начинаются обратные эффекты.

«О какой подготовке смеси в барабане АБЗ можно говорить, если после этапа нагрева материал отправляется на элеватор, а далее — в грохот, где снова разделяется по фракциям?» — взывает к логике Кирилл Илькевич.

По его мнению, можно долго рассуждать на тему предварительной подготовки инертных материалов или особенностей проектирования состава, но с учётом производства асфальта по конкретной рецептуре работа по снижению сегрегации смеси возможна только после её выпуска из смесителя.

«Искренне считаю, что смесь, производимая на современных АБЗ, изначально не должна быть сегрегированной. Ведь при проектировании смесительных установок инженеры-разработчики особое внимание уделяют расчётам параметров, напрямую влияющих на эффективность и качество смешивания. Ежегодно эти параметры улучшаются, каждый завод имеет свои ноу-хау, патенты и прочее.

Совет простой: хочешь выпускать качественную смесь — работай на современном оборудовании. Если же через какое-то время эксплуатации вдруг такое происходит, нужно проверить, не сломалось ли что-то внутри, не сбиты ли настройки дозировки и перемешивания, поддерживается ли нужная температура, и множество других параметров.

Для решения этих вопросов лучше обращаться к специалистам. Обычно это организации, которые реализуют и проводят шефмонтаж асфальтосмесительных установок, либо те, кто профессионально их обслуживает и ремонтирует», — считает Радий Ахмедьяров.

Асфальтобетонная смесь

Не застывай

«Температурная сегрегация происходит, когда части материала охлаждаются быстрее или медленнее других частей во время транспортировки или укладки. Это может произойти, например, при использовании асфальтобетонной смеси с высоким содержанием минеральной муки или при неравномерном нагреве материала.

Чтобы избежать сегрегации, необходимо контролировать температуру асфальтобетонной смеси и убедиться, что она остаётся однородной во время транспортировки и укладки. Также важно правильно подготовить подложку перед укладкой материала, чтобы избежать контакта материала с холодными поверхностями», — рекомендует Сергей Белов.

«В основном неоднородное остывание смеси происходит во время её доставки в открытом кузове, незащищённом от ветра, особенно когда начинает холодать. Также плохое влияние оказывают остановки асфальтоукладчика и ожидание новых порций смесей вследствие задержек самосвалов, а также холодное основание, на которое укладывается новый слой.

Следует помнить, что зерновая сегрегация сама по себе влияет на скорость остывания: закрупнённые, а значит, рыхлые участки доставленной смеси будут остывать иначе, чем замельчённые и более плотные», — напоминает Радий Ахмедьяров.

Для минимизации рисков кузов самосвалов должен быть оборудован системой подогрева, а также оснащён термоизолирующим и водонепроницаемым тентом, которым накрывают горячий материал на всё время доставки, говорит Кирилл Илькевич.

Эксперты «Газпромнефть – Битумные материалы» в качестве одного из решений предлагают воспользоваться практикой применения мобильных АБЗ, которые позволяют оптимизировать время доставки смеси на объект проведения дорожных работ.

Спасёт ли игра с рецептами?

Какие только способы для борьбы с расслоением асфальтобетонной смеси не испытывали. Пробовали и изменять рецептуру приготовления за счёт изменения количества вяжущего.

«Исключить сегрегацию полностью невозможно, но снизить возможно. В подтверждение этому есть много научных трудов Л. Б. Гезенцвея, Н. В. Горелышева, А. Н. Большухина и др. Одной из идей является увеличение содержания битума, но при условии учёта режимов приготовления асфальтобетонной смеси.

При перемешивании необходимо равномерно распределять смесь по всей площади смесительной установки с учётом адсорбированного и свободного битума. Как правило, интенсификация перемешивания снижает количество свободного битума, а следовательно, способствует сближению минеральных зёрен, что повышает однородность и удобоукладываемость смеси.

При недостаточном перемешивании общая площадь поверхности зёрен, не покрытых битумом, может достигать более 20%. Чем больше минеральных частиц будет находиться в агрегированным состоянии, тем больше вероятность сегрегации при транспортировке.

Необходимо использовать органические вяжущие с высокими адгезионными характеристиками, так как при низком сцеплении битума с минеральными материалами увеличивается образования свободного битума», — рассуждает Никита Ширяев.

По его словам, в случае образования большого содержания свободного битума необходимо использовать стабилизирующие добавки для удержания его в составе асфальтобетонной смеси. Эксперт указывает, что это особенно важно для продукта с высоким содержанием щебня и органического вяжущего, ведь такие смеси наиболее подвержены расслоению при транспортировке и хранении.

С тем, что увеличение количества битума может помочь снизить сегрегацию, согласен и Сергей Белов, правда, он уточняет, что это справедливо только в определённых случаях. Эксперт говорит, что битум играет важную роль в связывании частиц в асфальтобетонной смеси, что способствует сохранению её целостности и однородности.

Однако слишком большое количество вяжущего может привести к перегрузке материала и увеличению вероятности температурной сегрегации.

Бесконтрольное увеличение вяжущего в стремлении решить одну проблему приведёт к возникновению целой кучи других проблем, считает Константин Никольский. Эксперт уверен, что оно будет бесконтрольным, потому что нет однозначных практических зависимостей устойчивости к сегрегации от количества вяжущего.

Рецептура асфальтобетонной смеси должна быть оптимально подобрана, увеличение или уменьшение битума в составе может негативно повлиять на эксплуатационные характеристики асфальтобетона, напоминают в «Газпромнефть – Битумные материалы».

«Любой работник лаборатории скажет, что борьба с сегрегацией путём увеличения количества вяжущего в смеси — это сомнительный путь. Реформируя этот параметр, мы сдвигаем соотношение материалов внутри смеси, что ведёт к немедленному изменению главной качественной характеристики асфальтобетона — поровой структуры, а вместе с ней прочности, устойчивости к колееобразованию, сопротивлению динамическим нагрузкам и т. д.», — поясняет Радий Ахмедьяров.

Значительное увеличение вяжущего в составе смеси может привести не к снижению степени сегрегации, а, наоборот, к её повышению, утверждает Кирилл Илькевич, приводя в пример тарелку жидкого суп, на дне которой плавает картошка. Так и в готовой смеси: в её нижней части окажутся крупные фракции щебня.

«Выпускаемая на АБЗ продукция, прежде всего, должна выполнять задачи реализуемого проекта и соответствовать требованиям национальных стандартов. Проектирование смеси и определение необходимого соотношения компонентов в ней — наиважнейший процесс, преимущественно влияющий на срок эксплуатации будущего объекта транспортной инфраструктуры. Вот так взять и повысить количество битума с сохранением всех необходимых качеств смеси нереально», — уверен г-н Илькевич.

Укладка асфальта

Универсального решения нет?

И всё же есть ли способ избежать сегрегации? Опрошенные нами эксперты сходятся в том, что необходим комплекс мер, включая применение уже упомянутых выше перегружателей.

«Для уменьшения расслоения смеси во время доставки отдельное внимание стоить уделить этапу загрузки продукции на асфальтобетонном заводе. Например, выгружать смесь не в один приём, а в три или пять, как это рекомендуют делать отраслевые стандарты», — напоминает азы обучения первокурсников в профильных учебных заведениях представитель NFLG Russia.

К причинам потери однородности смеси он относит как неудачные проектировочные решения производителей асфальтобетонных заводов, так и отдельные ошибки со стороны организаций, выполняющих работы по транспортировке асфальта и дальнейшему устройству дорожного полотна.

Чтобы не подвергать асфальтобетонную смесь чрезмерным колебаниям, необходимо уделять внимание снижению вибраций при транспортировке, считает представитель ООО «Реттенмайер РУС». В первую очередь вовремя устранять износ и дефекты поверхности колёс (налипание асфальтобетонной смеси, износ протектора и т. д.) и амортизирующей части автосамосвала, конкретизирует г-н Ширяев. Также уровень колебаний можно снизить при выборе наиболее эффективной схемы загрузки асфальтобетонной смеси с АБЗ. Необходимо заполнить кузов автосамосвала так, чтобы было как можно меньше свободного пространства.

«Исключение колебаний кузова автосамосвала решит только часть проблем. В любом случае, нарастание этих процессов напрямую зависит от дальности возки и типа асфальтобетонной смеси. Теоретически ответ прост: чем короче плечо доставки, чем более мелкая и однородная смесь перевозится, тем сегрегация меньше. Но как этого добиться практически, в каждом случае решается индивидуально.

Естественно, используя автомобили с современными колёсными подвесками, можно значительно снизить вибрацию кузова, а значит, и расслоение смеси. Если не пренебрегать простыми правилами, такими как укрывание смеси пологом, теплоизоляция кузова, дополнительный обогрев во время движения, то можно максимально уменьшить оба вида расслоения при перевозке.

Если же и это не помогает, придётся бороться с ней уже на строительной площадке», — говорит главный технолог ООО «Компания Би Эй Ви».

Сергей Белов рекомендует применять различные методы и технологии, такие как использование специальных присадок, изменение формулы асфальтобетонной смеси, улучшение методов транспортировки и укладки, а также использование специализированной техники для укладки материала.

Например, применение специальных присадок, таких как поверхностно-активные вещества, может помочь уменьшить фракционную сегрегацию и повысить стабильность асфальтобетонной смеси, говорит эксперт. Также он указывает на использование техники вибрационной укладки, которая может помочь повысить однородность материала и снизить вероятность сегрегации.

В целом, резюмирует г-н Белов, чтобы избежать сегрегации асфальтобетонной смеси, необходимо учитывать множество факторов и применять комплексный подход, включающий в себя контроль качества, выбор подходящих материалов и методов укладки, а также использование современных технологий и методов, разработанных для повышения стабильности и однородности асфальтобетонной смеси.

Кирилл Илькевич, руководитель сервисной службы компании NFLG Russia
Кирилл Илькевич, руководитель сервисной службы компании NFLG Russia

Кирилл Илькевич, руководитель сервисной службы компании NFLG Russia

«На асфальтобетонных заводах к уменьшению сегрегации смеси подходят индивидуально. К примеру, на асфальтобетонных заводах NFLG на агрегате готовой смеси установлены не только рассекающие решётки, служащие в числе прочего для безопасности сотрудников предприятия, но и специальные антисегрегационные пластины, расположенные под углом. Они разделяют один горячий поток асфальта на три, после чего снова соединяя их в один. Такой подход позволяет дополнительно перемешать смесь, а также снизить высоту выгрузки асфальта. В этом случае крупные фракции щебня не проваливаются к стенкам бункеров, а распределяются по всей площади смеси, что снижает сегрегационный эффект.

Выгрузка готовой смеси из агрегата готовой смеси на АБЗ NFLG реализуется вдоль машины, тем самым увеличивая площадь и минимизируя коэффициент сегрегации на см2.

В итоге хочу отметить, что независимо от вида сегрегация неизбежно проявляется в дефектах дорожного покрытия и, как следствие, в снижении эксплуатационных характеристик и срока службы всей дорожной конструкции. Данную проблему нужно контролировать. На сегодняшний день наиболее эффективными мерами по предупреждению и сокращению влияния сегрегации в асфальтобетонной смеси являются тщательный подбор состава смеси на этапе проектирования и работа на асфальтосмесительных установках NFLG, а также применение перегружателей».

Радий Ахмедьяров, главный технолог ООО «Компания Би Эй Ви»
Радий Ахмедьяров, главный технолог ООО «Компания Би Эй Ви»

Радий Ахмедьяров, главный технолог ООО «Компания Би Эй Ви»

«Один из самых действенных способов, позволяющий вернуть уже сегрегированной смеси первоначальные свойства, — это применение специальных машин, называемых антисегрегационными перегружателями. Их нужно отличать от перегружателей, являющихся просто пересыпщиками асфальтобетонной смеси из кузова самосвала в приёмный бункер асфальтоукладчика по конвейерной ленте.

Перегружатели, борющиеся с различными видами сегрегаций, устроены сложнее. Первую модель придумали ещё в 90-х годах прошлого века. Машины такого типа выпускает производитель дорожной техники WEILER — это модели 2850 и 1650. В двух словах, это машина, совмещающая в себе конвейер, подающий смесь, и бункер-накопитель на 16 или 25 тонн асфальтобетонной смеси, в котором располагается специальный узел повторного перемешивания.

Преимущество этой машины в том, что большая порция смеси может накапливаться в бункере для возможности отпустить привёзшую её машину снова на АБЗ. После перемешивания доведённая до однородности смесь по второму конвейеру продвигается к бункеру асфальтоукладчика и попадает в него.

WEILER не остановился на этой модели и в середине 2010-х придумал антисегрегационный перегружатель второго поколения, модель 1250, который уже не имеет бункера-накопителя. На его место пришло компактное патентованное устройство, перемешивающее смесь в середине пути при переходе с одной ленты на другую. В результате серьёзного пересмотра архитектуры вес этой модели уменьшился, она стала более манёвренной и более дешёвой, не потеряв при этом качества при перемешивании».


Подготовил Артём Щетников

Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.

NFLG | АБЗ | асфальт | инфратест | самосвал
Поделиться:
Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.
Понравился материал?
Подпишитесь на Дайджест от “Грейдера” и получайте подборку лучших статей каждый месяц на свою почту!
subscription
Поделиться:
Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.
Подпишитесь на Телеграм-канал Свернуть

Сообщить об опечатке

Текст, который будет отправлен нашим редакторам: