Асфальтобетон с отходами промышленности

Содержание

Введение

1. Понятие об асфальтобетоне…………………………………….….…4
2. Материалы для асфальтобетона……………………………………...6
3. Традиционная технология производства асфальтобетона…………9
4. Применение отходов в производстве асфальтобетона……………..13

4.1 Асфальтобетон с дробленой резиной……………………………….13

4.2Асфальтобетон с добавкой атактический полипропилена(АП)…...17

4.3 Асфальтобетон с порошковыми отходами промышленности…….18

4.4 Асфальтобетон с применением карбидной извести в качестве минерального порошка……………………………………………….….19

      4.5Асфальтобетон с добавлением  ЗШС…………………………….…20

6. Асфальтобетон с отходами горнорудной промышленности……...21

7. Асфальтобетон с добавкой серы……………………………………23

5. Заключение……………………………………………………………26

Список литературы

Введение. 
      В настоящее время стоит вопрос о строительстве более усовершенствованных дорог с асфальтобетонным покрытием, отвечающие всем требованиям по долговечности, ровности, шероховатости (коэффициенту сцепления). Для реализации этой цели необходим подробный и более детальный анализ технологического процесса производства асфальтобетонной смеси производства такого покрытия требуется приготовление асфальтобетонной смеси.

      Производство  асфальтобетонной смеси - это  один из самых энергоемких  процессов дорожного строительства.  От состояния всего парка машин  и оборудования зависит расход  топлива - энергетических ресурсов. Асфальтовый бетон (асфальтобетон) - искусственный строительный материал, получаемый в результате затвердевания уплотненной смеси минеральных заполнителей (щебня, песка, тонкоизмельченного минерального порошка) с органическим вяжущим (битумом или дегтем). Асфальтобетон без крупного заполнителя (щебня) называют песчаным асфальтом или асфальтовым раствором.

Асфальтовые бетоны значительно  более стойки к коррозионным воздействиям, чем цементные, но боятся воздействий  жидких топлив и масел. Износостойкость  асфальтовых бетонов выше, чем  цементных. Наиболее широкое применение асфальтовый бетон находит в  строительстве при возведении магистральных, городских, аэродромных, дорожных, кровельных и других покрытий, гидротехнических, мостовых, промышленных, жилищно-гражданских  и иных зданий и сооружений.

Проведенные в Союздорнии работы и анализ зарубежного. Для повышения качества дорог необходимо производить качественную и эффективную асфальтобетонную смесь, а для этого необходимы АБЗ с новейшей технологией и применением местных ресурсов.

Рациональное использование  дорожно-строительных материалов в  конструктивных слоях дорожных одежд - важная народнохозяйственная задача; актуальным вопросом при этом является обеспечение работоспособности дорожной конструкции в различных условиях эксплуатации с учетом транспортных нагрузок и климатических факторов.

опыта позволили  выбрать ряд доступных полимерных отходов промышленности, которые способствуют повышению качества асфальтобетонов. К таким полимерам откосятся дробленая резина; порошковый каучук, получаемый как побочный продукт при производстве бутадиенстирольных латексов; низкомолекулярные каучуки (олигомеры); термопластичные полимеры.

Разработаны методы повышения совместимости вулканизованных порошковых полимеров (дробленой резины) с битумом, основанные на термической или химической деструкции резины, способствующие повышению технологичности, удобоукладываемости, уплотняемости асфальтобетонных смесей.

Использование отходов производства термопластичных полимеров - атактического полипропилена и полистирола, эффективно для повышения сдвигоустойчивости и коррозионной стойкости асфальтобетона.

Для приготовления асфальтобетонных смесей используются различные (по зерновому и химическому составу) порошковые отходы промышленности: флотохвосты, ферропыль, зола уноса ТЭС, пыль уноса цементных заводов, шламы и другие. Порошковые отходы используются в асфальтобетонных смесях марок III, как заменители минеральных порошков или части песка и менеральных порошков.

В некоторых случаях асфальтобетон  делают с добавкой серы. Сера, как  компонент асфальтобетонной смеси, уменьшает расход битума и увеличивает  производительность уплотняющих механизмов, снижает температуру нагрева  битума и минеральных материалов, улучшает эксплуатационные свойства и  повышает долговечность асфальтобетонных покрытий

Кроме этого, рациональное использование  отходов представляет важную проблему для охраны окружающей среды.

                             Понятие асфальтобетона

Асфальтобетон —  строительный материал, получаемый в результате затвердевания рационально подобранной, перемешанной и уплотненной смеси  минеральных заполнителей (щебня, песка, тонко измельченного минерального порошка) с органич. вяжущим — битумом или дегтем.

В состав асфальтобетонной смеси входят оптимально подобранные  ингредиенты:

• Минеральные материалы: песок (природный или дроблёный) вместе с тонкодисперсным минеральным  порошком (либо без него), а также  щебень (либо гравий);

• Органический вяжущий  материал — битум. Ранее использовался  дёготь, но сейчас он запрещен к применению в черте города и снят с производства.

Все ингредиенты перемешиваются в нагретом состоянии, в результате чего получается асфальтобетонная смесь

Основные типы

          Асфальтобетонные смеси и асфальтобетоны, согласно ГОСТ 9128-2009, классифицируются в зависимости от их минеральной составляющей (т.е. каменного материала). Выделяют три основных вида: щебеночные (щебень, минеральный порошок, песок, битум), песчаные (песок, битум, минеральный порошок) и гравийные (гравий, минеральный порошок, битум, песок или песчано-гравийный материал).

В зависимости от входящего  в состав асфальтобетона битума, а  также допустимой температуры при  укладке его в покрытие, смеси  делятся на горячие и холодные.

    Горячие смеси  можно укладывать при температуре  не меньше чем 120°С, связующим веществом здесь выступают жидкие и вязкие дорожные нефтяные битумы;

    Холодные смеси  можно укладывать при температуре  не меньше чем 5°С. Связующий  компонент здесь — жидкие дорожные  нефтяные битумы.

Горячие и холодные смеси, в отличие от литого асфальтобетона, при укладке требуют уплотнения в покрытии.

Все горячие смеси подразделяются на 3 вида в зависимости от максимального  размера зерна минеральной составляющей:

    крупнозернистые  (зерна имеют размер до 40 мм);

    мелкозернистые (зерна  имеют размер до 20 мм);

    песчаные (зерна  имеют размер до 5 мм).

Среди холодных смесей можно  выделить мелкозернистые и песчаные асфальтобетоны.

Смеси горячего асфальтобетона по величине остаточной пористости (этот параметр выражен в процентах  к объему количества пор, присутствующих в покрытии после уплотнения) подразделяются на 4 группы:

высокоплотные (остаточная пористость составляет 1,0- 2,5%);

плотные (остаточная пористость составляет св. 2,5- 5,0%);

пористые (остаточная пористость составляет св. 5,0-10,0%);

высокопористые (остаточная пористость составляет св. 10,0- 18,0%).

Покрытия, изготовленные  из холодных смесей, должны обладать остаточной пористостью 6,0- 10,0%.

Смеси горячие (щебеночные и  гравийные), а также плотные асфальтобетоны, в зависимости от вхождения в  их состав щебня (или гравия), подразделяются на 3 группы:

    А — где содержание  щебня (или гравия) составляет  св. 50-60%;

Б — где содержание щебня (или гравия) составляет св. 40-50%;

    В — где содержание  щебня (или гравия) составляет  св. 30-40%.

Смеси холодные (щебеночные и гравийные) и соответствующие  асфальтобетоны подразделяются на типы Бх и Вх в зависимости от того, сколько содержится в них щебня (гравия).

Смеси песчаные (горячего и  холодного типа) и соответствующие  им асфальтобетоны делятся по виду песка на 2 типа:

     Г и Гх — это смеси, приготовленные на песках из отсевов дробления либо на основе их смеси с природным песком, где содержание последнего должно быть по массе не больше чем 30%;

     Д и Дх — это смеси, приготовленные на природных песках либо на смесях природных песков с отсевами дробления, где содержание последних должно быть по массе не менее 70%.

Кроме того, в зависимости  от своих физико-механических показателей, а также применяемых материалов, асфальтобетоны и смеси на их основе подразделяются на несколько марок:

    горячие высокоплотные  — марки МI;

    марки плотных  типов:

         А — марки МI, МII;

         Б, Г — марки МI, МII, МIII;

 В, Д — марки МII, МIII;

пористые асфальтобетоны и высокопористые — марки МI, МII;

марки холодные типов:

Бх, Вх — марки МI, МII;

Гх — марки МI, МII;

Дх — марки МII.

Материалы для асфальтобетона.

Фракционный щебень производится из плотных горных пород, обладает прочностью М600-800, соответствует требованиям  ГОСТ 8267-93. Данная продукция экологически безопасна.

Щебень из горных пород - это  зернистый сыпучий неорганический материал с зернами крупностью свыше 5 мм, который получается посредством дробления горных пород, гравия и валунов, которые добываются отдельно. Так же щебень получают из различных вмещающих пород или отходов горных предприятий по переработке руд. 
          Гранитный щебень непременно должен соответствовать требованиям ГОСТ 8267-93 "Щебень гранитный и гравий из плотных горных пород для строительных работ".

Гранитный щебень отличается тем, что из него производятся самые  прочные конструкции.(бетон). Самый популярный гранитный щебень - фракции 5-20 мм. Такие фракции гранитного щебня, как правило, используются в создании асфальта и железобетонных конструкций. 
         Щебень больших фракций, таких, как 20-40 мм, иногда 20-65, 25-60 и даже 40-70 мм применяется  при строительстве насыпей, в строительстве зданий - для фундамента.

Гранитный дорожный щебень - эффективное и износостойкое  дорожное покрытие. Применение таких  сыпучих материалов позволяет строить  высококачественные автодороги. 

Физико-механические свойства щебня.

Прочность щебня характеризуют  пределом прочности исходной горной породы при сжатии, дробимостью щебня при сжатии (раздавливании) в цилиндре, и износом в полочном барабане. Эти показатели имитируют сопротивление каменного материала при воздействии проходящих по данной магистрали транспортных средств и механические воздействия в процессе строительства дорожных конструкций (укладка и уплотнение катками).

В зависимости от марки  щебень делят на группы: высокопрочный - М1200-1400, прочный - М800-1200, средней прочности - М600-800, слабой прочности - М300-600, очень  слабой прочности - М200. В щебне нормируют  содержание зерен слабых пород с  пределом прочности исходной породы при сжатии в водонасыщенном состоянии до 20 МПа. По ГОСТ 8267-93 щебень марок М1400, М1200, М1000 не должен содержать зерна слабых пород в количестве более 5%, щебень марок М800, М600, М400 - более 10%, щебень марок М300 и М200 - более 15% по массе. 
Наибольшим спросом пользуется гранитный щебень прочностью М1200, реже используется высокопрочный гранитный или базальтовый щебень с маркой прочности М1400-1600. В основном он применяется при изготовлении тяжелых высокопрочных бетонов, в несущих мостовых конструкциях, фундаментах.

В щебне нормируют содержание пылевидных и глинистых частиц (размером менее 0,05 мм).

Кроме того,  выделяют комки глины с крупностью частиц от 1,25 мм до наибольшего размера зерен щебня данной фракции при смеси фракций. Для всех видов и марок щебня по прочности содержание глины в комках в общем количестве пылевидных и глинистых частиц не должно превышать 0,25% по массе. В щебне из магматических и метаморфических пород содержание пылевидных и глинистых частиц по массе не должно превышать 1 %, в щебне из осадочных пород марок от М600 до М1200-2%, а марок от М200 до М400-3%. 
       Морозостойкость щебня характеризуют числом циклов замораживания и оттаивания. Разрешается оценивать морозостойкость щебня по числу циклов насыщения в растворе сернокислого натрия и высушивания. По морозостойкости щебень подразделяют на марки.

Одной из специфических характеристик  щебня является адгезия. Этот параметр отражает оценку качества сцепления  битумных вяжущих с поверхностью щебня. Необходимо отметить, что на качество сцепления влияет также цвет щебня. Лучшие показатели по адгезии дает серый и темно-серый щебень.

Применение щебня в  строительстве.

Как правило,  для заполнения бетонирования при строительстве используют: 
1)Щебень из природных каменных материалов,

2) Гравий и гравиевый  щебень,

3) Щебень из доменного  шлака.

Гравий, применяемый для  строительных работ, бывает овражным, речным и морским.

Щебень из природного камня  для строительных работ - это  смесь, получаемая после раздробления больших и средних кусков горных пород или искусственных камней.

В щебне практически отсутствуют  различные органические примеси  или пылевидные частицы, поэтому   он является великолепным заполнителем для бетона.

Щебень имеет остроугольную  форму или шероховатую поверхность, благодаря чему его сцепление   с вяжущими более прочное, чем у гравия.

Контроль качества.

Зерновой состав гравия, щебня  и песка, прочность, насыпную плотность, влажность, морозостойкость, потери массы  гравия и щебня при кипячении, прокаливании, силикатном распаде, содержание водорастворимых сернистых и  сернокислых соединений, количество слабообожженных зерен в песке, гравии и щебне, теплопроводность гравия и щебня определяют по ГОСТ 9758, удельную активность естественных радионуклидов-гамма-спектрометрическим  методом по ГОСТ 30108.

   При изготовлении асфальтобетонной массы используют щебень, гравий, песок, минеральный порошок и битум.

      Щебень применяют из изверженных и метаморфических горных пород с пределом прочности при сжатии не менее 100,0... 120,0 МПа или пород осадочного происхождения с пределом прочности не менее 60,0... 80,0 МПа (в водонасыщенном состоянии); для дробления горных пород на щебень чаще всего используют граниты, габбро, диабазы, базальты, известняки и доломиты, а также прочные доменные шлаки.

     Щебень или гравий  должны быть чистыми, разделенными  по фракциям 20...40, 10... 20 и 5... 10 мм  с морозостойкостью не менее  Мрз25; в мягких климатических  условиях — не менее Мрз15.

     Песок природного происхождения или полученный в результате дробления горных пород с прочностью не ниже прочности щебня. Природные пески должны быть разнозернистые, чистые с модулем крупности более 2,0 и содержанием пылевато-глинистых частиц не более 3% (по массе).

     Минеральный порошок изготовляют путем измельчения известняков и доломитов с пределом прочности при сжатии не менее 20,0 МПа, а также основных доменных шлаков или асфальтовых пород. По степени измельчения необходимо, чтобы порошок полностью проходил (при мокром рассеве) через сито с отверстиями 1,25 мм, содержание же частиц мельче 0,071 мм было не менее 70% по массе, а частиц мельче 0,315 мм — не менее 90%.

      Битум обычно применяют нефтяной дорожный вязкий разных марок или жидкие битумы. Выбор марки жидкого битума обусловливается рядом факторов: разновидностью асфальтобетона, районом строительства, продолжительностью сезона производства работ.

Кроме указанных компонентов в  процессе приготовления асфальтобетонной массы иногда добавляют поверхностно-активные вещества, улучшающие качество готового асфальтобетона. Эти вещества позволяют  удлинить сроки строительного сезона, облегчить технологические операции и увеличить долговечность материала.

 Традиционная технология приготовления асфальтобетона

Заводы по производству асфальтобетонной массы относятся к высокомеханизированным предприятиям. В состав завода входят: смесительный цех, машины и оборудование которого предназначены для приготовления асфальтобетонной массы, дробильно-сортировочный цех для изготовления щебня, помольный цех для изготовления минерального порошка, цех битумного хозяйства, энергосиловое и паросиловое отделения, складское хозяйство, ремонтно-механические мастерские и лаборатория при отделе технического контроля качества.

Основная операция технологии приготовления асфальтобетонной смеси  — смешение исходных и подготовленных материалов, принимаемых в определенных количествах по проектному составу. Температура выпускаемой из смесительного  аппарата массы 150—180°С или ниже у теплых и холодных масс.

- битум из битумохранилища по битумопроводу поступает в смеситель;

- песок и щебень из  бункеров по ленточному конвейеру  поступают в сушильный барабан,  просушенные материалы поступают  в смеситель;

- минеральный порошок  дозируется и подается  в смеситель;

- поступая в смеситель,  где материалы предварительно  перемешаны (песок, щебень, минеральный  порошок);

- производится выгрузка готовой продукции в автотранспорт или накопительный бункер.

Технологический процесс  должен обеспечить получение асфальтобетонных смесей постоянного состава и  высокого качества. Основными условиями  получения качественной асфальтобетонной смеси являются:

-использование для приготовления  асфальтобетонных смесей исходных  материалов стабильного качества  и состава; 

-предварительное дозирование  песка и щебня до поступления  в сушильный барабан;

-тщательная рассортировка  песка и щебня после сушильного  барабана строго по фракциям, исключающая наличие одной фракции  в другой;

-точное дозирование каждой  фракции минеральных составляющих  асфальтобетонной смеси - щебня,  песка, минерального порошка,  циклонной пыли;

-обеспечение заданного  температурного режима исходных  компонентов и асфальтобетонной  смеси; 

-интенсивное перемешивание,  обеспечивающее получение однородной  смеси; 

-автоматизация технологического  процесса приготовления асфальтобетонных  смесей.

Главным условием обеспечения  требуемого качества асфальтобетонных смесей является использование кондиционных исходных материалов. Качество материалов зависит как от условий их изготовления, например, щебня в карьере, битума на нефтеперерабатывающем заводе, так  и от технологических операций на асфальтобетонном заводе. Например, при  несоблюдении температурного режима приготовления  битума могут ухудшиться его эксплуатационные качества. При недостаточном требовании к качеству рассортировки материала  по фракциям трудно обеспечить постоянство  гранулометрического состава минеральной  части смеси.

К одному из условий обеспечения постоянства гранулометрического состава минеральной части асфальтобетонной смеси относится предварительное дозирование песка и щебня разных фракций до подачи их в сушильный барабан. Такое дозирование обеспечивает поступление в сушильный барабан этих материалов в заранее заданных соотношениях. Это исключает впоследствии образование излишков или недостачи того или иного вида материалов при дозировании, а также обеспечивает постоянство гранулометрического состава и температуры минеральной части.

Песок и щебень со склада поступают в соответствующие  расходные бункера. Эти бункера  могут входить в состав агрегата питания или располагаться непосредственно  над сушильным барабаном. Под  расходным бункером расположен дозатор, обеспечивающий объемное дозирование  песка и фракционированного щебня  в определенных соотношениях, исходя из рецептуры смеси. Материалы после  непрерывного дозирования поступают  непосредственно в сушильный  барабан, если расходные бункера  расположены над барабаном, или  на ленточный транспортер, с помощью  которого направляются в сушильный  барабан. В противоточных сушильных  барабанах за счет сгорания топлива  происходит сушка и нагрев минеральных материалов при температуре 180-200 ˚С. Температурный режим нагрева в сушильном барабане оказывает большое влияние на качество асфальтобетонных смесей и сохранение исходных свойств битума. Максимальная температура нагрева песка и щебня должна быть такой, чтобы температура битума, поступившая в асфальтобетоносмеситель, была равна или выше температуры каменного материала, включая и минеральный порошок, введение которого снижает температуру минеральной части смеси.

Несоблюдение этого требования приводит к тому, что битум в  тонкой пленке вступает в контакт  с более горячей поверхностью каменного материала, и в результате ухудшаются свойства битума за счет улетучивания легких фракций.

В табл. приведены значения оптимальных температур нагрева  битума и минеральных составляющих асфальтобетонной смеси, необходимые  для получения смеси, отвечающей требованиям ГОСТ 9128--67.

В последние годы в практике асфальтобетонного производства осуществляют предварительное просушивание и  нагрев минерального порошка в специальных  сушильных барабанах. Использование  нагретого минерального порошка  позволяет снизить температуру  нагрева песка и щебня и  улучшить условия формирования асфальтобетонной смеси при ее перемешивании в  смесителе. Снижение температуры нагрева  песка и щебня улучшает условия  работы сушильного барабана, снижает  напряженность в нем и соответственно уменьшает количество выделяемой пыли. В специальный бункер смесительной установки поступает со склада минеральный  порошок.

В связи с оборудованием  смесительных установок высокоэффективными обеспыливающими установками в  последние годы стала затруднена вывозка циклонной пыли, в больших количествах собираемой пыле очистными сооружениями. Ориентировочное количество пыли составляет 1,52% от массы песка и щебня. Исследовательские работы показали возможность применения циклонной пыли при изготовлении асфальтобетонных смесей для частичной замены минерального порошка (до 10% к массе минерального порошка).

Циклонная пыль утилизируется  в специальном накопительном  бункере, а затем пневмотранспортом  подается к весовому дозатору смесительной установки и добавляется· к минеральному порошку в количестве 10% от массы.

Песок и щебень из бункеров горячих материалов, а минеральный  порошок и циклонная пыль из накопительных  бункеров поступают на весы, с помощью  которых отвешиваются порции материалов в соответствии с рецептурой смеси.

Отвешенный материал подается в смеситель. Битум из битумохранилища поступает в смеситель. Материалы в смеситель загружают в следующем порядке: щебень, песок, минеральный порошок; битум.

Существует и другая последовательность загрузки материалов в смеситель, когда  в последнюю очередь вводят минеральный  порошок. Так как он обладает высокой  адсорбционной способностью и связывает  значительную часть битума, затрудняя  качественное обволакивание каменных материалов.

Точность дозирования  минеральных материалов и битума составляет: для битума ±1,5% от его  веса; для минеральных материалов- ±3% от веса каждого компонента.

Смешивание всех от дозированных компонентов является завершающей  операцией и в то же время одной  из основных в технологическом процессе приготовления асфальтобетонных смесей.

Во всех типах смесительных устройств перемешивание осуществляется в смесителях. Циклические смесители  с принудительным смешиванием материалов применяют с крупностью заполнителя  не более 70 мм. Они обеспечивают быстрое  и равномерное распределение  составляющих смесь компонентов  и качественное обволакивание вяжущим  веществом поверхности всех минеральных  частиц. В настоящее время большое  распространение получили смесители  роторного типа, работающие с повышенными  скоростями движения рабочих органов. Особенно эффективны роторные смесители  при приготовлении жестких бетонных и асфальтобетонных смесей, которые  позволяют изменять рецептуру смеси  от замеса к замесу и задавать любую  требуемую продолжительность цикла  перемешивания. Цикл работы смесителей принудительного действия состоит  из нескольких последовательных операций: загрузки материалов, их перемешивания, выгрузки готовой смеси.

В настоящее время стали  применять лопастные смесители  с небольшим повышением режима вращения лопаток, снабженные специальными агрегатами для введения вяжущего вещества в  распыленном состоянии под давлением 1,5-2,0 МПа (15-20 кг/см²).

Далее осуществляется выгрузка готовой продукции в транспорт  или в накопительный бункер. Время  нахождения асфальтобетонной смеси  в  накопительном бункере для смесей нижнего слоя и верхнего слоя должно быть не более 1,5 часов.

Технологическая схема:

1. расходный склад щебня и песка;
2. склад минерального порошка;
3. холодный элеватор;
4. сушильный барабан;
5. горячий элеватор;
6. битумохранилище;
7. цилиндрический грохот;
8. горячий бункер;
9. бункер весовойдозировки;
10. смеситель;
11. элеватор для подачи минерального порошка;
12. пульт управления;
13. питатель;
14. лоток для сброса щебня