МИНИСТЕРСТВО ТРАНСПОРТНОГО СТРОИТЕЛЬСТВА ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ВСЕСОЮЗНЫЙ ДОРОЖНЫЙ НАУЧНО- ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ИНСТИТУТ

МЕТОДИЧЕСКИЕ

РЕКОМЕНДАЦИИ

ПО СНИЖЕНИЮ ЭНЕРГОЕМКОСТИ ПРИГОТОВЛЕНИЯ АСФАЛЬТОБЕТОННЫХ СМЕСЕЙ

Утверждены эам.директора Союздорнии канд.техн.наук В .М. Юмашевым

Одобрены Главдорстроем (письмо N? 5603/132 от 06.03.84)

Москва 1984

МИНИСТЕРСТВО ТРАНСПОРТНОГО СТРОИТЕЛЬСТВА

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ВСЕСОЮЗНЫЙ ДОРОЖНЫЙ НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ИНСТИТУТ

союадорнии

МЕТОДИЧЕСКИЕ

РЕКОМЕНДАЦИИ

ПО СНИЖЕНИЮ ЭНЕРГОЕМКОСТИ ПРИГОТОВЛЕНИЯ АСФАЛЬТОБЕТОННЫХ СМЕСЕЙ

Москва 1984

3.6.    Необходимо строго соблюдать температурный режим наЬрева битума (см.п.3.4), так как перегрев битума, наряду с повышением энергозатрат, резко интенсифициру -ет его старение, что приводит к повышению хрупкости битума Iследовательно, снижению треишностойкости асфальтобетона) и уменьшению пластичности битума ( ухудшению технологических свойств асфальтобетонной смеси); недо -статочный нагрев битума может привести к образова н и ю недостаточно прочной и водостойкой связи между битумом и минеральным материалом, а следовательно, к снижению водо— и морозостойкости асфальтобетона. Следует учиты -вать, что характеристикой, позволяющей выявить указан -ные нарушения температурного режима нагрева битума, является коэффициент длительной водостойкости смеси , определяемый по ГОСТ 9128-84.

3.7.    Чтобы снизить энергоемкость процесса приготов -ления асфальтобетонной смеси, сэкономить топливо и по -высить качество асфальтобетона, следует вводить в битум ПАВ. При этом температуру нагрева битума можно уменьшить на 2(ЯС.

Введение ПАВ в битум должно осуществляться в соответствии с "Руководством по строительству до рож н ы х асфальтобетонных покрытий" (М.:Транспорт, 1978), "Методическими рекомендациями по применению катионного поверхностно-активного вещества БП-3 при устройстве асфальтобетонных покрытий" (Союздорнии. М.,1977),"Мето -дическими рекомендациями по применению катио иного ПАВ - коллектора АНП-2 при строительстве асфальтобе -тонных покрытий" (Союздорнии. М., 1981).

3.8.    Степень изменения основных эксплуатационных характеристик битума в тонких пленках и показателя его сцепления с поверхностью минеральных материалов в процессе приготовления асфальтобетонной смеси можно оце -нивать уравнениями, приведенными в прил.2 настоящих "Методических рекомендаций".

10

4* Снижение энергоемкости при сушке и нагреве минеральных материалов

4.1.    Следует иметь в виду, что стабильность температурного режима может быть нарушена вследствие перебоев в работе отдельных звеньев (подачи материала, топлива и др.), несовершенства контролирующих температуру приспособлений, а также вследствие недоброкачественной работы обслуживающих смеситель членов бригады,

4.2.    С целью уменьшить вероятность повреждения контролирующих температуру приспособлений (термопар) и снизить влияние на них инерционного фактора в блоке отводящего от сушильного барабана лотка нужно устанавливать специальный рассекатель с износостойкой наплавкой , предохраняющий узел замера от повреждения движущим с я горячим минеральным материалом. Примерная схема ус -тановки рассекателя приведена на рисунке.

Схема установки рассекателя: 1-рассе кате ль; 2-спай термопары: 3-керамическая изоляция; 4-броня лотка;

5- теплоизоляция; 6- ко ж у х лотка; 7-кожух термопары; 8-асбестовая набивка;9-гай-ка; 10-зажимный штуцер

11

При установке рассекателя термопары (термосопротивления) реагируют на изменение теплового излучения дви -жушегося потока минеральных материалов с высокой точностью, что позволяет машинисту сушильного бара б а н а иметь достоверную и точную информацию о температуре минерального материала, оперативно вмешиваться и поддерживать оптимальный температурный режим его сушки и нагрева.

4.3.    Чтобы уменьшить эффект инерционности при фиксации температуры, стальные чехлы термопар или термо-сопротивлений следует частично удалять, оголяя рабочий спай термопары или катушку термосопротивления.

4.4.    Температура высушенного и нагретого каменного материала, подаваемого в мешалку, в зависимости от запроектированного состава асфальтобетона должна быть 165-185°С, а при использовании ПАВ - 145-165°С.

4.5.    Следует учитывать, что существует взаимосвязь между такими параметрами, как вид нагреваемого мате -риала, его начальная температура, влажность, скоро с т ь подачи в сушильный барабан, а также скорость пода ч и топлива. Наибольшую стабильность температурного режи -ма приготовления асфальтобетонных смесей можно получить при автоматическом регулировании указанных взаи -мосвязных операций. Схему автоматического или полуав -томатического регулирования в каждом отдельном случае нужно выбирать, исходя из условий и возможностей асфальтобетонного завода.

4.6.    Необходимо иметь в виду, что энергоемкость сушки и нагрева минеральных материалов в сушильном барабане во многом предопределяется количеством используемого воздуха. Наиболее эффективное использование тепла и низкая энергоемкость нагрева и сушки материалов обеспечиваются в том случае, когда количество воздуха в сушильном барабане в 1,3 раза превышает расчетное (теоретическое) количество воздуха, необходимое для полного сгорания топлива.

12

4.7.    Энергоемкость сушки и нагрева минеральных материалов существенно зависит от конструкции сушильного барабана. На АБЗ производительностью 25-30 т/ч рекомендуется использовать барабаны типа ДС-24Б, на АБЗ производительностью 100т/ч - барабаны, устанавливаемые на асфальтосмесительных установках Д-645 2Г.

С учетом этого для снижения энергоемкости сушки и нагрева минеральных материалов на действующих АБЗ следует проводить реконструкцию и модернизацию сушильных барабанов.

4.8.    С целью уменьшить энергоемкость процесса суш -ки и нагрева минеральных материалов, а также приготовления асфальтобетонных смесей нужно стремиться к снижению влажности исходных материалов. Установлено, что снижение влажности исходных минеральных материалов на 1 % позволяет сократить расход топлива примерно на 10%.

Следует защищать минеральные материалы от дополнительного увлажнения.

4.9.    При решении задач эффективного использования топливно-энергетических ресурсов при приготовлении асфальтобетонных смесей следует руководствоваться 'Методическими рекомендациями по нормированию расхода топлива для приготовления асфальтобетонной смеси' Юоюздор-НИИ. М., 1982).

5. Снижение энергоемкости приготовлении асфальтобетонных смесей

5.1.    Нужно учитывать, что энергоемкость приготовления асфальтобетонных смесей значительно снижается при использовании ПАВ и активированных минеральных порошков в соответствии с рекомендациями, изложенными в 'Руководстве по строительству дорожных асфальтобетонных покрытий'.

5.2.    Необходимо иметь в виду, что снижение энергоемкости достигается при непрерывности технологичес к ого

13

процесса приготовления асфальтобетонных смесей, ибо вы-нуждешгые остановки смесителя с последующим запуском обусловливают форсированный режим подачи топлива в су— шильный барабан и, как следствие, его перерасход.

5.3.    Во избежание вынужденных остановок смесителя из-за отсутствия транспорта в технологический цикл не -обходимо включить накопительный бункер, который обеспечит бесперебойный равномерный режим работы смесителя и экономный расход топлива.

5.4.    Энергоемкость процесса приготовления асфальто -бетонных смесей можно снизить, уменьшив время перемешивания асфальтобетонной смеси, однако при этом недо -пустимо снижение качества готовой асфальтобетонной смеси.

5.5.    Следует иметь в виду, что время перемешивай и я составляющих асфальтобетон компонентов меняется в зависимости от технологической очередности их подачи в смеситель. Это особенно характерно для асфальтобетон -ных смесей, содержащих щебня 40% и более.

Рекомендуется такая последовательность подачи компонентов в смеситель: щебень-битум-песок-мннеральный порошок, что позволяет не только снизить время перемешивания на 15-20%, но и повысить однородность асфальтобетонной смеси, вследствие чего улучшаются структурно-механические свойства асфальтобетона.

Вышеуказанная последовательность обеспечивает равномерное распределение мелких фракций и их внедрение в битум, обволакивающий крупные частицы. В этом случае каждая крупная частица несет на себе растворную часть, которая ее полностью покрывает.

5.6.    Следует учитывать, что эффективность предложенного способа снижения энергоемкости приготовления ас -фальтобетонной смеси растет с увеличением количества в ней щебня. Наилучшие результаты достигаются при приготовлении высокощебенистых смесей типов А и Б, характеризующихся относительно малым содержанием минераль-

кого пррошка. При этом достигается значительное снижение потерь дисперсной части смеси, так как исключается сухое перемешивание.

6. Техники- экономическая эффективность при снижении энергоемкости приготовления асфальтобетонных смесей

При технико-экономическом обосновании следует учи -тывать, что осуществление предлагаемых мероприятий на АБЗ позволит снизить расход условного топлива в сред -нем на 5 %, повысить коэффициент использования АБЗ благодаря сокращению времени перемешивания и обеспечению бесперебойного стабильного режима работы при включении в технологический цикл накопительного бункера; произво -дителъностъ завода при этом должна возрасти примерно на 12 %.

Себестоимость приготовления смеси снизится в среднем на 6%. Снижение расхода условного топлива при применении добавок ПАВ в битум составит в среднем 0,9 т на 1 км покрытия.

Расчетный экономический эффект от осуществле н и я предусмотренных настоящими 'Методическими рекомендациями' мероприятий по снижению энергоемкости технологического процесса приготовления асфальтобетонных смесей при устройстве 1 км верхнего слоя покрытия в зави -симости от района строительства составит около 500 руб.

15

МЕТОДИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ ПО СНИЖЕНИЮ ЭНЕРГОЕМКОСТИ ПРИГОТОВЛЕНИЯ АСФАЛЬТОБЕТОННЫХ СМЕСЕЙ. Союэдорнии.М., 1984.

Приведены сведения о путях снижения энергозатрат при технологическом процессе приготовления асфальтобе -тонных и других черных смесей в установках на АБЗ. Рассмотрены организационные, конструктивные и технологи -ческие мероприятия по снижению энергозатрат. Даны краткие сведения об ожидаемом технико-экономическом эффекте.

Рис.1, табл.1.

(С) Государственный всесоюзный дорожный научно-исследовательский институт, 1984

Предисловие

Снижение энергоемкости технологического процесса приготовления асфальтобетонных смесей с сохранением их высокого качества является весьма актуальной народнохозяйственной задачей.

'Методические рекомендации по снижению энергоемкости приготовления асфальтобетонных смесей' составлены на основании проведенных в Союздорнии научных исследований и опытно-экспериментальных работ, выполненных в условиях АБЗ.

С целью определить оптимальный температурный режим приготовления асфальтобетонных смесей были изучены основные. закономерности изменения свойств асфалътобето -нов различных типов в зависимости от температуры приготовления смесей и установлен температурный диапазон, при котором обеспечивается наиболее высокое каче с т в о этого материала.

Настоящие 'Методические рекомендации' предусматрн -вают комплекс организационных, конструктивных и техно -логических мероприятий, обеспечивающих снижение энергоемкости технологи юского процесса приготовления ас -фальтобетонных смесей с сохранением их высокого качества.

При составлении 'Методических рекомендаций' использованы также результаты работ в данной области    Груз -

госоргдорнии Минавтодора ГССР (инж. В.СХаврин), АБЗ ПО 'Промотделкомплект' Главкиевгорстроя и ЗЖБИ Киев-гордорстроя (инженеры Т.С.Богуславская, Я.ИЛарук!.

'Методические рекомендации' составили кандидаты технических наук Д.ИХ егелия (разд.1,2,4,5), Л .MX ох м а н (разд.1,3), Б.Н.Соловьев (разд.4) я инж. Н.В-Амосова (разд.1,3).

3

Все замечания и предложения по данной работе просьба направлять по адресу: 143900, Московская обл., г.Ва-лашиха-6, Союздорнии.

I. Общие положения

1.1.    Настоящие "Методические рекомендации" предназначены для использования при приготовлении асфальтобе -тонных смесей различных типов и марок, предусмотрен -ных ГОСТ 9128-84, а также других видов черных смесей , приготавливаемых в асфальтосмесительных установках на А133.

1.2.    Следует учитывать, что температурный режим приготовления асфальтобетонных смесей - один из основны х технологических факторов, во многом предопределяю ши й свойства асфальтобетонов. Оптимальный температур н ы й диапазон приготовления горячих асфальтобетонных смесей 140-160^, с применением ПАВ - 120-140°С.

1.3.    Необходимо знать, что повышение температ у р ы приготовления смесей приводит к значительному старению смеси, существенному понижению деформативной способ -ности и трещиностойкости асфальтобетона. Понижение температуры обусловливает снижение водо- и морозостойкости асфальтобетона и сокращение сроков службы покрытия.

Снижать энергоемкость технологического процесса приготовления асфальтобетонных смесей путем понижения температуры недопустимо.

1.4.    Энергоемкость приготовления асфальтобето иных смесей можно снижать, изыскивая резервы, заложенные в технологическом процессе и асфалътосмесителъных установках.

1.5.    Следует добиваться обволакивания 95% поверхности зерен минерального материала битумом с обеспечени -ем достаточно прочной и водостойкой связи между ними ; это достигается при оптимальном температурном режиме приготовления асфальтобетонных смесей.

1.6.    Необходимо иметь в виду, что время достижения и полнота обволакивания поверхности зерен минерального материала битумом, прочность их сцепления обусловлены

5

природой поверхности минерального материала, качеством компонентов битума, структурой, временем и темп ера ту -рой перемешивания его с минеральным материалом. Наиболее чувствительной характеристикой битума, отражающе и качество его компонентов и дисперсную структуру битума, является вязкость*

1.7# Одним из действенных путей снижения энергоем -кости должно быть обеспечение эффективного контроля за стабильностью температурного режима в нормируемом диапазоне температур приготовления асфальтобетон н ы х смесей.

1.8. Необходимо учитывать, что значительное влияние на энергоемкость процесса приготовления асфальтобетон -ных смесей оказывают время перемешивания компонентов смеси и последовательность их введения в смеситель.

2. Опенка стабильности температурною режима

пригогонлеиия асфальтобетонных смесей на МУЛ

2.1.    Для обеспечения стабильности температурного режима приготовления асфальтобетонных смесей следует наладить систематический контроль за температурой на различных стадиях технологического процесса. Температур у минерального материала наиболее рационально контроли -ровать при выходе его из сушильного барабана, а температуру готовой смеси - при выходе из мешалки.

2.2.    Температуру битума нужно контролировать в битумных котлах и дозировочном бачке перед подачей его в смеситель. При этом необходимо установить корреляцию между температурами в котлах и бачке, выяснить соотношение, при котором соблюдается заданная температура смеси при выпуске ее из смесителя и обеспечивается наибольшая стабильность температурного режима.

2.3.    Оценивать стабильность температурного режи ма следует с помощью коэффициента вариации. С этой целью

6

в каждую смену нужно составлять ведомость, в которую заносят температуру готовой асфальтобетонной смеси Т , количество замеров П , максимальную Т_мах и минимальную 7_М1П температуры в смену, среднюю температуру7^, , температурный размах Т_маж -    отклонение    среди    е    й

температуры от стандартной Т_ср -    ,    отклонение    мак

симальной T_MQt - и минимальной температур — Тех в смену от стандартной (прил.1 настоящих 'Методических рекомендаций').

2.4.    Для каждого смесителя должен быть определен характерный для него минимальный коэффициент вариации. При установлении этого показателя нужно соблюдать и поэтапно контролировать весь комплекс мероприятий, предусмотренный технологической картой. Установленный таким путем коэффициент вариации является контрольным показателем , к которому следует стремиться при приго -товлении асфальтобетонных смесей.

2.5.    Наибольший эффект снижения энергоемкости технологического процесса приготовления асфальтобетон н ы х смесей достигается в том случае, когда коэффициент вариации в нормируемом диапазоне температуры (140-160°С) не превышает 3,5%.

2.6.    Коэффициент вариации V , характеризующий стабильность температурного режима приготовления асфальтобетонных смесей, определяют по зависимости

. 100%, (1)

х

где п - количество замеров за оцениваемый пери о д времени (смену);

X;- отдельные результаты замера температуры го-¹ товой асфальтобетонной смеси;

X - среднее арифметическое значение температуры за оцениваемый период Йемену)

П

-- (2)

7

2.7.    Ежедневную обработку реоультг*тов наблюл е н к и, вносимых в ведомость температурного режима, следует рассматривать как текущий контроль :ч\ обеспече кием стабильности температурного режима. Сопоставление коэффициентов вариации, определяемых в каждую смену, с установленным ранее минимально возможным (контрольным) коэффициентом вариации одновременно может служить критерием точности соблюдения технологического процесса , предусмотренного нормативными документами и технологической картой.

2.8.    Наряду с коэффициентом вариации, определяем ы м на основе средней температуры Л , следует определять коэффициент вариации относительно стандартной темпера -туры, заменяя Я в выражении U) Хст • При этом за

Хст следует принимать среднее значение температурн ого диапазона, предусмотренного ГОСТ 9128-84 (140-160°С) , т.е. Хст -150°С. Данный показатель наряду со стабильностью температурного режима характеризует также степень точности выдерживания стандартной температуры. Чем ниже коэффициент вариации температурного режима, тем выше стабильность технологического процесса, качест в о конечной продукции и ниже его энергоемкость.

2.9.    Коэффициент вариации, характеризующий стабилъ -ность температурного режима приготовления асфалътобе -тонных смесей, одновременно следует рассматривать как действенный и объективный показатель качества труда изготовителей (бригад) и может использоваться для общей оценки качества труда при комплексной системе управле -ния качеством продукции (КСУКП).

3. Снижение энергоемкости при подготовке (нагреве) битума

3.1. С целью обеспечить минимальные энергозатра т ы следует строго соблюдать следующую технологию доведения битума до рабочей температуры: разогреть на складе

8

до температуры не выше 60°С, обеспечивающей свободный слив битума в приямок к плавающему или подвесному заборному устройству; разогреть в приямке до 80°С и подать в битумоплавильную установку для обезвоживания и доведения до рабочей температуры. Хранить битумы в рабочих котлах при температуре выше 80°С допускается не более 5 ч.

3.2.    Наиболее эффективно снизить энергоемкость процесса нагрева и обезвоживания битума без ухудшения его качества можно с помощью установки послойного разогрева в соответствии с 'Методическими рекомендациями по внедрению наиболее рациональных и безопасных способов разогрева битума на строительных объектах" (Союздорнил М., 1971).

3.3.    С целью значительно снизить энергоемкость подогрева битума на АБЗ следует исключить обводнение битума благодаря использованию биту мохр а нилищ только за -крытого типа.

3.4.    Чтобы получить необходимое обволакивание поверхности зерен минеральных материалов 195% поверхности ) битумом, прочное и водостойкое сцепление битума с минеральными материалами различной природы, требуемое качество асфальтобетона при строгом соблюдении оптималь -ного количества битума в смеси, вязкость битума при подаче в смеситель должна находиться в пределах 0,7-0,3 Па*с. Это соответствует следующим температурным пределам для битумов разных марок: БНД 40/60- 140-150°С_т БНД 60/90 и БНД 90/130 - 130-150°С, БНД 200/300 - ПО-130°С.

3.5.    Чтобы сократить время перемешивания и обеспе -чить хорошее обволакивание минеральных материалов битумом, нужно нагреть его до верхнего предела рекомен -дуемых температур. При этом существенно повысится прочность сцепления битума с минеральными материал а м и (особенно кислых пород), а следовательно, и долговечность асфальтобетона.

9